Manual de Laboratorio Oc Geológica
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Universidad Autónoma de Baja California Facultad de Ciencias Marinas Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Dr. Oscar Efraín González Yajimovich Responsable de la elaboración del manual de Oceanografía geológica [Avalado, Validado] el [fecha] por Consejo Técnico Universidad Autónoma de Baja California Facultad de Ciencias Marinas Directorio Dr. Felipe Cuamea Velázquez Rector UABC Dr. Oscar Roberto López Bonilla Vicerrector, UABC Campus Ensenada Dr. Juan Guillermo Vaca Rodríguez Director FCM Dr. Victor Antonio Zavala Hamz Subdirector, FCM Índice Índice ........................................................................................................................................................................................................................... iii Introducción .............................................................................................................................................................................................................. 1 Encuadre del Sistema de Prácticas................................................................................................................................................................... 2 Introducción ......................................................................................................................................................................................................... 2 Competencias a las que contribuye............................................................................................................................................................. 3 Niveles de Desempeño................................................................................................................................................................................. 3 Ubicación dentro del mapa curricular ....................................................................................................................................................... 4 Programa del Sistema de Prácticas ............................................................................................................................................................. 5 Contenido de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica................................................................................................... 6 INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................................................................................... 7 Geografía del Piso Oceánico ........................................................................................................................................................................... 7 Batimetría ........................................................................................................................................................................................................... 10 Cartas Marinas y Navegación ..................................................................................................................................................................... 12 2.TECTÓNICA DE PLACAS .............................................................................................................................................................................. 14 Dispersión del fondo y tectónica de placas ........................................................................................................................................... 14 Localización de fronteras de placas mediante datos de terremotos ........................................................................................... 17 Asociaciones de Microfósiles ....................................................................................................................................................................... 19 Perfiles de reflexión sísmica ........................................................................................................................................................................ 19 Sismología............................................................................................................................................................................................................ 19 Flujo de calor ...................................................................................................................................................................................................... 19 3.PROCESAMIENTO DE DATOS OCEANOGRÁFICOS ........................................................................................................................... 21 Preparación de muestras para análisis de carbono y foraminíferos. ......................................................................................... 21 Separación y montaje de foraminíferos I ............................................................................................................................................ 24 Análisis de contenido de carbono total ................................................................................................................................................... 26 Separación y montaje de foraminíferos II ............................................................................................................................................. 26 Análisis de contenido de carbonatos ....................................................................................................................................................... 26 Identificación de foraminíferos .................................................................................................................................................................. 26 Granulometría - Analizador láser Horiba ............................................................................................................................................... 26 4.SEDIMENTACIÓN ........................................................................................................................................................................................... 27 Procesos Costeros ............................................................................................................................................................................................ 26 Materiales de mar profundo ........................................................................................................................................................................ 26 Anexos ........................................................................................................................................................................................................................ 29 Normas Generales de Seguridad e Higiene ............................................................................................................................................ 29 Medidas Generales en Caso de Accidente ............................................................................................................................................... 30 Plan general de emergencia .................................................................................................................................................................... 30 Fuego en el laboratorio ............................................................................................................................................................................. 31 Fuego en el cuerpo ...................................................................................................................................................................................... 31 Quemaduras ................................................................................................................................................................................................... 31 Cortes ................................................................................................................................................................................................................ 31 Derrame de productos químicos sobre la piel ................................................................................................................................. 32 Corrosiones en la piel por ácidos y álcalis......................................................................................................................................... 32 Corrosiones en los ojos.............................................................................................................................................................................. 32 Ingestión de productos químicos .......................................................................................................................................................... 32 Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 1 Introducción Este manual está diseñado para estudiantes de Ciencias Naturales. Está destinado a servir de complemento a la materia de Oceanografía Geológica de la carrera de Oceanología de la Facultad de Ciencias Marinas de la Universidad Autónoma de Baja California, pero podrá, mediante adaptaciones y modificaciones leves, ser usado en cualquier carrera afín. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Encuadre del Sistema de Prácticas Página 2 Encuadre del Sistema de Prácticas Introducción El conocimiento que tenemos sobre el océano se basa en simples observaciones de dimensiones características del agua de mar, los materiales del fondo oceánico y de la vida en los mares. Toda esta información debe de ser clasificada y condensada en conceptos sobre los cuales se puedan establecer teorías sobre el origen de las características oceánicas, su distribución en tiempo-espacio y los procesos que las afectan. En la mayoría de las prácticas de este manual, la información y las preguntas se basan en datos reales recopilados en cruceros oceanográficos por investigadores que utilizaron una gran variedad de instrumentos de muestreo. El principal objetivo de estos ejercicios es lograr práctica y experiencia en la manipulación, evaluación e interpretación de datos oceanográficos. Cada práctica se diseñó para ser complementada con material de lectura sobre el tema y la intención de proporcionar una descripción gráfica de las características marinas. Por ejemplo, la práctica sobre Dispersión del Fondo Oceánico, o Tectónica de Placas, demuestra la inmensidad de los componentes involucrados en este proceso y las dimensiones y magnitudes de las anomalías magnéticas que se forman en las cordilleras mesoceánicas debido a la periodicidad en el cambio del campo magnético de la tierra. En la práctica sobre materiales del fondo oceánico, se presenta la oportunidad de examinar muestras reales. En cada ejercicio se ha incluido un glosario de términos, con la finalidad de facilitar la comprensión de la práctica. Finalmente, se proporcionan referencias bibliográficas para obtener información más profunda sobre temas de interés particular. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Encuadre del Sistema de Prácticas Página 3 Competencias a las que contribuye Niveles de Desempeño [Texto de Dr. Oscar E. González Yajimovich Niveles de desempeño] Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Encuadre del Sistema de Prácticas Página 4 Ubicación dentro del mapa curricular Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Encuadre del Sistema de Prácticas Página 5 Programa del Sistema de Prácticas Tema 1. Introducción 2. Tectónica de placas 3. Procesamiento de datos oceanográficos 4. Sedimentación Práctica o prácticas programadas Ámbito de desarrollo Geografía del Piso Oceánico Laboratorio Batimetría Laboratorio Cartas Marinas y Navegación Laboratorio Dispersión del fondo y tectónica de placas Localización de fronteras de placas mediante datos de terremotos Asociaciones de Microfósiles Laboratorio Perfiles de reflexión sísmica Laboratorio DISTRIBUCION DE SISMOS Y RELACION CON CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS. Ejercicio en internet en casa Flujo de calor Ejercicio en casa Preparación de muestras para análisis de carbono y foraminíferos. Separación y montaje de foraminíferos I Laboratorio Análisis de contenido de carbono total Laboratorio Separación y montaje de foraminíferos II Laboratorio Análisis de contenido de carbonatos. Laboratorio Identificación de foraminíferos Laboratorio Granulometría - Analizador láser Horiba Procesos Costeros Instituto de Investigaciones Oceanológicas Laboratorio Materiales de mar profundo Laboratorio Ejercicio en casa Laboratorio Laboratorio Duración* Semana 1: 3 horas Semana 2: 3 horas Semana 3: 3 horas Semana 4: 3 horas Semana 4: 3 horas Semana 5: 3 horas Semana 6: 3 horas Semana 6: 3 horas Semana 7: 3 horas Semana 7: 3 horas Semana 8: 3 horas Semana 9: 3 horas Semana 10: 3 horas Semana 11: 3 horas Semana 12: 3 horas Semana 13: 3 horas Semana 14: 3 horas Semana 15: 3 horas * Duración en horas para cada práctica, y semana del semestre en la que se realizará. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Contenido de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Dr. Oscar Efraín González Yajimovich Responsable de la elaboración del manual de Oceanografía Geológica INTRODUCCION Facultad de ciencias Marinas de la Universidad Autónoma de Baja California Responsable: Dr. Oscar E. González Yajimovich Número de alumnos por práctica: 10 Propósito General de las Prácticas de Introducción El propósito general de la introducción y los dos primeros ejercicios es el de proveer al estudiante de un esquema general de las reglas que deberán seguirse para el buen desarrollo de las prácticas, además de darle un conocimiento introductorio de la geografía física del fondo de los océanos y herramientas de navegación mínimas necesarias para la ubicación y desarrollo de un plan de muestreo. GEOGRAFIA DEL PISO OCEANICO (1 sesión). 1.1.1. Introducción Para poder entender los conceptos presentados en los demás ejercicios de este manual, es importante familiarizarse con la geografía del piso oceánico y con las características morfológicas que lo componen. Las mencionadas características geomorfológicas están siempre relacionadas a procesos geológicos actuales o del pasado y pueden por tanto ser excelentes indicadores de la historia de los océanos. El poder reconocer estructuras del piso oceánico nos ayuda también a comprender la distribución de los sedimentos e identificar sus fuentes y patrones de dispersión. 1.1.2. Objetivo Familiarizar al estudiante con la geografía física básica del fondo de los océanos. 8 1.1.3. Material Materiales Necesarios: El instructor proveerá un mapa del piso oceánico (Heezen y Tharp, 1981, National Geographic). 1.1.4. Desarrollo 1. Localice las características o áreas geográficas en el mapa del mundo (figura 1), colocando el número (o el nombre, si así lo prefiere) en el lugar apropiado. Océano Pacífico 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Elevación del Pacífico Este Zonas de fractura Mendocino y Murray Zona de fractura Eltanin Trinchera de las Marianas Trinchera Chile-Perú Mar de Tasmania y cuenca de Tasmania Mar de Okhotsk 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. Mar de Bering Trinchera Meso-Americana Elevación Nazca Elevación Cocos Isla de Pascua Trinchera Tonga-Kermadec Cadena de montes marinos Emperador 7. 8. 9. 10. 11. 12. Planicie abisal Ceará Trinchera de Puerto Rico Zona de fractura Romanche Islas Tristán da Cunha Islas Malvinas Isla Canarias Océano Atlántico 1. 2. 3. 4. 5. 6. Planicie Abisal Argentina Elevación Meso-Atlántica Planicies abisales Hatteras y Nares Escarpe de Campeche Elevación de Reykjanes Elevación Walvis Océano Índico 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Elevación Carlsberg Islas Seychelles Mar de Arabia Islas Kerguelen Elevación Noventa Grados Este Madagascar Mar Rojo Golfo Persa Golfo de Adén 2. En una hoja de papel blanco tamaño carta, dibuje un mapa del mundo. Este ejercicio se deberá llevar a cabo sin copiar y de manera estrictamente personal (¡de memoria!). Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 1 Figura 1. Mapa del mundo para el ejercicio 1. Las líneas punteadas representan las elevaciones oceánicas. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 2 1.1.5. Método de Evaluación Al final de la sesión de laboratorio, cada estudiante deberá mostrar al profesor el trabajo realizado durante la misma (dibujos, anotaciones, etc.), de lo contrario no podrá salir del laboratorio. 1.1.6. Bibliografía Heezen, Bruce Charles, Marie Tharp, Heinrich C. Berann, Heinz Vielkind, Bruce Charles Heezen, and Bruce Charles Heezen. World ocean floor. United States Navy, 1977. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 3 BATIMETRIA 1.1.7. Introducción INTRODUCCION.-El término batimetría se refiere a la medición y graficado de la topografía del fondo oceánico. Otros autores la definen como la medición de las profundidades del agua en los océanos para determinar los contornos. Algunas de las características más impresionantes de la geomorfología de nuestro planeta se encuentran cubiertas por las aguas de los océanos. Entre estas se encuentran volcanes más altos que el monte Everest y trincheras cinco o seis veces más profundas que la Barranca del Cobre. Antiguamente los sondeos se realizaban con cables o cuerdas lastradas con plomo que se largaban desde los barcos de vela, estos sondeos empezaron a aparecer en las cartas batimétricas desde principios del siglo XVI. Con este método se obtuvieron pocas determinaciones de profundidad por las dificultades y gastos que originaba cada medición. Con los reducidos datos disponibles, los científicos supusieron durante muchos años que el piso del océano era una llanura plana, este concepto se modificó radicalmente cuando en 1922 la marina de los Estados Unidos desarrolló la ecosonda. Esta es simplemente un instrumento electrónico que consiste de tres partes; un transmisor, un receptor y un cronómetro. Este instrumento mide el tiempo que un pulso de alta frecuencia (típicamente 12 KHz) tarda en viajar desde una embarcación hasta el fondo y al barco de nuevo. Conociendo este tiempo y la velocidad del sonido en agua de mar (alrededor de 1472 metros/segundo) se puede fácilmente calcular la profundidad (Figura 2). En la práctica, los sondeos se registran continuamente por el instrumento. El investigador se encarga por su parte de realizar anotaciones en el ecograma sobre la hora, velocidad del barco y dirección de viaje (Figura 3). Cada sondeo se ubica con la carta de navegación del barco y se le agrega las anotaciones hechas en el ecograma, aunque hoy en día la mayoría de las ecosondas están acopladas a un navegador por satélite (GPS) y registran la posición de forma automática y continua. De esta manera se han reunido una gran cantidad de sondeos para poder lograr la construcción de cartas de navegación más confiables con fines de navegación e investigación. Una vez que se han obtenido los sondeos, se lleva a cabo la construcción de líneas de contorno de manera manual o con programas de computadora. La forma y espaciamiento de éstas nos revelan las características del fondo oceánico con mayor claridad (Figura 4). Un tipo de ecosonda de gran precisión es el llamado "Grabador de precisión de profundidad" o PDR (Precision Depth Recorder), este instrumento fue desarrollado durante la segunda guerra mundial como parte de la defensa antisubmarina y ha sido utilizado ampliamente en investigación oceanográfica desde principios de la década de los 1950. Los ecosondas de baja frecuencia son instrumentos que trabajan típicamente a frecuencias de 3.5 KHz y por tanto tienen menor resolución pero mayor penetración ya que: Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 4 > Frecuencia > Atenuación > Resolución Figura 2. Las ecosondas determinan la topografía del fondo mediante la emisión de ondas de sonido que son transmitidas al fondo y de las cuales se registra el tiempo requerido para que estas ondas sean reflejadas de nuevo al barco. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 5 Figura 3. Ecograma de un cañón submarino tomado con un PDR. Una carta o mapa debe tener una escala. Esta puede ser una barra calibrada que nos muestre la relación entre las unidades que representa, tales como millas náuticas o kilómetros. La escala puede ser también fraccionada: Por ejemplo, una escala de 1:500,000 significa que una unidad en el mapa (centímetros, milímetros o metros) es igual a 500,000 de las mismas unidades en la realidad. Por lo tanto un centímetro en el mapa es igual a 500,000 centímetros en distancia verdadera sobre la tierra, o lo que es lo mismo: 5,000 metros o bien 5 kilómetros. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 6 Figura 4. Representación de un área del fondo oceánico con dos colinas separadas por un valle. a) Dibujo en perspectiva. b) Plano batimétrico en el que las características mostradas en a) se representan por líneas de contorno. Las profundidades están dadas en metros. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 7 DEFINICIONES: Contorno: Una línea en un mapa, o sección que conecta iguales valores de una dimensión dada. En este ejercicio las líneas de contorno unen puntos de igual profundidad bajo el nivel del mar. En estos estudios marinos estas líneas de contorno se llaman isobatas, que quiere decir igual profundidad. Intervalo de Contorno: La distancia vertical entre líneas de contorno adyacentes. Sondeo: Una medición de la profundidad del agua. 1.1.8. Objetivo Proveer al estudiante con técnicas gráficas para facilitarle la visualización de estructuras geomorfológicas con base a cartas de navegación. Familiarizar al estudiante con las características morfológicas generales de Bahía de Todos Santos 1.1.9. Material Materiales Juego de regla y escuadra graduadas. 1.1.10. Desarrollo 1. En la figura 5 se muestra una parte de la Bahía de Todos Santos, Baja California. Solamente han sido incluidos los sondeos principales. (SE ENCUENTRA SEPARADA AL FINAL DEL MANUAL O SU INTRUCTOR SE LA PROPORCIONARA). a) Describa la apariencia general del piso oceánico. b) Dibuje isobatas a intervalos de 20 metros. Compare el contorno de las isobatas con su descripción original basada solamente en los sondeos. ¿Su impresión es más válida con o sin las líneas de contorno? 2. a) Con base en la figura 5 construya una sección transversal o configuración del fondo del cañón de Todos Santos, el cual se extiende desde el punto A hasta el punto B. Para hacer esto utilice la hoja de sección transversal adjunta (figura 6); coloque la línea superior horizontal A-B a lo largo de la línea A-B de la figura 5 de tal manera que se alcancen a observar todos los sondeos que caigan sobre la línea. Ahora en cada punto donde haya algún sondeo sobre la línea o casi sobre la línea haga una marca sobre la gráfica a la misma distancia horizontal a partir de A o B pero hacia abajo, de tal manera que corresponda en la escala, a la profundidad del sondeo. Conecte los puntos marcados con una línea suavizada y de esta manera obtenga la Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 8 sección transversal o perfil del cañón. Note que este perfil está exagerado verticalmente, esto es, la escala vertical es mucho menor que la escala horizontal: Exageración Vertical Escala Vertical Escala Horizontal Encuentre la exageración vertical de su perfil. b) En la cuadrícula inferior de su hoja la escala horizontal y vertical son iguales, esto es, no hay exageración vertical. Dibuje la configuración utilizando los datos de la parte superior (configuración exagerada). 3. Describa y compare brevemente las formas exageradas y real de la topografía del cañón de Todos Santos. 4. ¿Qué procesos han producido el cañón de Todos Santos? Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción A Página 9 Secciones Transversales B 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 1 2 3 4 5 6 7 6 20 40 0 60 0 80 0 100 0 7 0 Distancia horizontal (Km) Exageración Vertical = 0 1 2 3 X 4 5 Distancia horizontal (Km) Exageración Vertical = X Figura 6. Rejilla para sección transversal (ejercicio 2). Profundidades en metros. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción 1.1.11. Página 10 Método de Evaluación Al final de la sesión de laboratorio, cada estudiante deberá mostrar al profesor el trabajo realizado durante la misma (dibujos, anotaciones, etc.), de lo contrario no podrá salir del laboratorio. 1.1.12. Bibliografía Pipkin, Bernard W., Donn S. Gorsline, Richard E. Casey, Dean Dunn, and Stephen A. Schellenberg. Laboratory exercises in Oceanography. WH Freeman, 2000. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 11 CARTAS MARINAS Y NAVEGACION 1.1.13. Introducción Es fundamental que un oceanólogo se valga de embarcaciones para la obtención de datos y/o muestras, así como cartas marinas como mapas base en los que se puede determinar la posición y graficar datos; por esta razón es importante aprender algunos principios básicos sobre la navegación. La navegación ha evolucionado de un arte a una ciencia en el transcurso de 6000 años. En la actualidad, como en el pasado, las herramientas básicas son las cartas de navegación, la brújula y un buen método para determinar posiciones. El requerimiento más crítico para cualquier trabajo marino puede decirse que es un posicionamiento preciso ya que los datos reportados sin una precisión en cuanto a su posición, son prácticamente inservibles cuando se desea seguir una investigación o estudio. LAS COORDENADAS Las coordenadas de latitud y longitud son esenciales en la navegación. Las líneas de latitud son llamadas paralelos de latitud, debido a que estas líneas son paralelas al Ecuador y a ellas mismas. Medidas en grados de arco a lo largo de un círculo, nos especifican la distancia angular, ya sea al Norte o al Sur del Ecuador (0° en el ecuador) hasta 90° en los polos. Cada grado se divide en 60 minutos de arco y cada minuto en 60 segundos. La latitud se mide con una notación de hemisferio, ya sea Norte o Sur, por ejemplo: La ciudad de Seattle en Washington, su latitud (La) es: La 47°36' N. (Figura 7). Las líneas de longitud, llamadas también meridianos, se expresan en grados y se refieren a la distancia angular sobre la tierra, medido con respecto al meridiano primario (0°) que se encuentra en Greenwich Inglaterra, sea al Este u Oeste sin sobrepasar los 180°. La longitud se debe reportar con notaciones de hemisferio, ya sea Este u Oeste, por ejemplo: Ensenada, Baja California, longitud: Lo 116° 42' W (Figura 7). Otro término que se usa frecuentemente en la navegación es el círculo mayor. Se refiere a cualquier círculo trazado sobre la superficie de una esfera por un plano que pasa a través del centro de esa esfera. Todas las líneas longitudinales son por lo tanto círculos mayores. Los círculos menores se Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 12 refieren a la línea de intercepción de una esfera y un plano que no pasa a través del centro de la esfera. Todas las líneas de latitudes son círculos menos, excepto el ecuador (figura 8). Figura 7. Sistema de coordenadas Figura 8. Los planos de meridianos (líneas de longitud) se encuentran en el eje polar. Los paralelos de latitud son paralelos al Ecuador y son círculos menores. El Ecuador es un círculo mayor perpendicular a los círculos mayores meridionales. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 13 LA CARTA MARINA La mayoría de las cartas marinas nos dan la profundidad del agua, configuración de la costa y otras ayudas para la navegación como son faros y características importantes en la costa. Mostrada de la manera en que se note claramente, se encuentra información general en lo que se conoce como un "leyenda". En este lugar encontraremos información que nos indique las aguas que se cubren en la carta, las unidades de profundidad o sondeos (Figura 9) En la mayoría de las cartas, el Norte se encuentra en la parte superior de la hoja, las escalas de latitud se encuentran a los lados y las escalas de longitud se encuentran en la parte superior e inferior. Los meridianos y paralelos son trazados a intervalos continuos con finas líneas negras que cruzan la carta. El tipo de sedimento encontrado en el fondo se especifica como duro (hrd), rocoso (rky), gravas (g), arena (s) o corales (Co). Las coordenadas de latitud y longitud son utilizadas para localizar o fijar la posición en que uno se encuentra sobre una carta marítima (Figura 7). Para lograr esto, primeramente se debe encontrar la latitud deseada en las escalas que se encuentran en la carta y se unen los puntos con una línea. Después se localiza la longitud deseada, conectando ambos puntos también con una línea. Donde las líneas se cruzan será la posición designada. Observe que muchas cartas cubren un área de menos grado de latitud o longitud, así que las escalas en los lados serán dadas en minutos o segundos en vez de grados, esto es muy importante que se recuerde al momento de graficar posiciones. El curso de un barco es expresado en grados y es la dirección en que se pretende viajar, por ejemplo, un curso de 180 grados es hacia el Sur y uno de 135 es hacia el Sureste. A pesar de esto, los vientos, corrientes oceánicas y errores de piloto, evitan que un barco navegue siempre a un curso determinado. La dirección de viaje de un barco es la dirección en la cual el barco se encuentra navegando, independientemente del curso predescrito. Un rumbo es la dirección de un punto y se expresa como un ángulo tomado a partir del Norte (Figura 10). Las expresiones tradicionalmente utilizadas para indicar el rumbo son: hacia proa, hacia popa, hacia estribor, hacia babor, etc. (Figura 11). Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 14 Figura 9. Leyenda de la carta marina. Figura 10. Diagrama mostrando la "Rosa de los Vientos". Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 15 Figura 11. Expresiones tradicionales para Rumbos relativos. DEFINICIONES: CIRCULO MAYOR.- El círculo trazado en la superficie de una esfera por cualquier plano que pasa a través del centro de la esfera. Todas las líneas de longitud son círculos mayores. CIRCULO MENOR.- La línea de intercepción de una esfera y un plano que no pasa a través del centro de la esfera. Las líneas de latitud utilizadas son círculos pequeños que se encuentran paralelos al ecuador. CURSO.- La dirección en la que un barco debe viajar para arribar a su destino. DIRECCION DE VIAJE.- La verdadera dirección de viaje, sin importar el curso predescrito. La dirección de viaje puede coincidir con el curso o puede estar desviado debido a ciertas influencias. LATITUD.- Distancia angular al norte o al sur del Ecuador medido desde 0° en el Ecuador hasta 90° en los polos. LONGITUD .- Distancia angular sobre la tierra medida a partir del meridiano primario (0°) que se encuentra en Greenwich, Inglaterra, hacia el este u oeste sin sobrepasar los 180°. MILLA ESTATUTO.- Una unidad de distancia utilizada en tierra equivalente a 5280 pies, 1609 metros, o 1.609 kilómetros. MILLA NAUTICA.- Unidad básica de distancia utilizada en el mar, equivalente a 6080 pies, 1853 metros, o 1.853 kilómetros. NUDO.- Unidad de velocidad utilizada en el mar. Es equivalente a una milla náutica por hora. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 16 RUMBO.- Angulo horizontal formado entre una línea que conecta a el observador y el punto que se esta observando, con respecto a una dirección tomada como referencia. Se reporta como un ángulo tomado a partir del norte (0°) en dirección de las manecillas del reloj hasta 360°. TIEMPO Y ROTACION DE LA TIERRA. Debido a que la tierra rota una vez sobre su eje en un periodo de 24 horas, un día dura 24 horas, entonces se puede decir que una rotación de 360° es equivalente a 24 horas. Cuando el sol se encuentra directamente sobre Greenwich Inglaterra (0°), la hora local es de medio día, mientras que en lugares que se encuentran a una longitud de 180° la hora local será de media noche. Por lo tanto cada 15° de longitud, ya sea al Este o al Oeste del meridiano de Greenwich, es igual a una hora de diferencia a partir del tiempo que rige en Greenwich (tiempo medido o tiempo estándar) o 360°/24 horas = 15° de longitud por hora. 1.1.14. Objetivo Familiarizar al estudiante con las técnicas básicas de posicionamiento y navegación. 1.1.15. A. B. Material INSTRUCTOR: Carta de navegación de la Bahía de Todos Santos Juego de reglas paralelas Carta de navegación No.1 (símbolos) ESTUDIANTE: Compás Regla Juego de escuadras Lápiz para trazo 1.1.16. Desarrollo Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 17 1. Ensenada se encuentra a una latitud de 31°50' norte y longitud 116°42' oeste. La Isla de Guadalupe se encuentra a los 29° N y 118° 20' W. Manzanillo, Colima está localizado a los 19° N y 104°20' W. a) ¿Cuál es la diferencia en latitud entre Ensenada y la Isla de Guadalupe y entre Isla de Guadalupe y Manzanillo? b) ¿Qué tan lejos está Isla Guadalupe de Ensenada en millas náuticas o en millas estatuto y en kilómetros? c) ¿Cuál es la diferencia en longitud entre Ensenada e Isla Guadalupe y entre Ensenada y Manzanillo? d) ¿Cuál es la diferencia en tiempo entre Ensenada y Manzanillo? 2. La distancia entre dos puntos A y B es de 60 millas de estatuto. Calcule la distancia en millas náuticas. 3. Un yate navega a 30 millas de estatuto por hora y un velero lleva una velocidad de 11 nudos, convierta la velocidad del yate a nudos y la del velero a millas estatuto. 4. Una embarcación lleva un curso de 55°, el navegante desea cambiar el curso justo cuando un faro aparece franco a estribor. ¿Cuál es el rumbo o dirección al faro cuando se va a cambiar el curso? 5. Las siguientes preguntas están referidas a la carta del puerto de Ensenada mostrado en la figura 12 (SE ENCUENTRA SEPARADA AL FINAL DEL MANUAL O SU INTRUCTOR SE LA PROPORCIONARA). Necesitará escuadras o paralelas y un compás. a) Localice una embarcación a los 31°50' N y 116° 38.5' W y márquela con el número 1. ¿Cuál es la profundidad en este punto en brazas y metros? b) Determine el rumbo a la luz Oeste del rompe olas desde la estación 1. Haga lo mismo para Marina Coral. c) Saliendo de la estación 1 se lleva un curso verdadero de 325° hacia una estación 2. Una marcación a la luz Oeste de la entrada del puerto nos da 106°30' y otra al punto marcado en Marina Coral nos da 5°. Localice con estos datos la estación 2 y márquela en la carta. i) ¿Qué tipo de sedimento se encuentra en el fondo de este lugar? ii) ¿Cual es la profundidad? d) ¿Cuales son las coordenadas del punto 2 al segundo más cercano? e) Después de haber tomado muestras de sedimento en la estación 2, se fija el curso hacia Playa Hermosa. ¿Cuál es la dirección de este curso? f) La embarcación se ve repentinamente envuelta en niebla, el navegante se ubica determinando la distancia con radar (al este) a la luz Este; 0.7 Km y a la Oeste; 0.8 Km de la entrada al puerto. Con un Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción Página 18 compás, localice la posición de la embarcación y determine el curso realizado y la distancia de la embarcación al punto. g) Encuentre en la carta de navegación 1 (folleto que le proporcionará el instructor) los símbolos para algas y naufragios (barco hundido) y dibújelos Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Introducción 1.1.17. Página 19 Método de Evaluación Al final de la sesión de laboratorio, cada estudiante deberá mostrar al profesor el trabajo realizado durante la misma (dibujos, anotaciones, etc.), de lo contrario no podrá salir del laboratorio. 1.1.18. Bibliografía Bowditch, N. 1966. American Practical Navigator. Hydrographic Office Publication No. 9, U.S. Navy. Washington D.C.; U.S. Government Printing Office. 1524 pp. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC 2. TECTÓNICA DE PLACAS Facultad de Ciencias Marinas de la Universidad Autónoma de Baja California Responsable(s): Dr. Oscar E. González Yajimovich Número de alumnos por práctica: 10 Propósito General de las Prácticas de Tectónica de Placas [Texto del propósito General de las prácticas de la unidad actual] Dispersión del fondo y tectónica de placas. 2.1.1. Introducción El relieve oceánico está constituido por cadenas montañosas sumergidas bajo el agua y que forman un sistema mundial con una longitud total casi 60,000 Km. (Figura 13). La topografía es muy accidentada, con algunos rasgos muy individualizados, que se eleva algunos kilómetros sobre el nivel de la cuenca oceánica adyacente. La zona montañosa puede tener hasta 1000 Km de ancho, y pueden tener un valle en el centro como es el caso de la cordillera del Atlántico. Siguiendo el trazo de estas cordillera puede verse la existencia de discontinuidades locales en el sistema, en particular hay numerosos desplazamientos a lo largo de las zonas de fractura que se conocen con el nombre de fallas de transformación. Muchas de estas fallas son de pequeña longitud comparadas con la longitud de la cordillera. Una de las principales razones por las que durante muchas décadas fracasó la idea de la deriva continental fue el no encontrar ningún mecanismo razonable mediante el cual los continentes pudieran moverse unos con respecto a otros a través de un manto sólido y en contra de una corteza oceánica sólida. La existencia de una capa plástica de baja velocidad (astenósfera) brinda una solución al problema, ya que puede imaginarse en el interior de la astenósfera la existencia de corrientes de convección a gran escala que pueden producir movimientos horizontales también a gran escala en la capa superior de la litosfera. Este esquema lleva implícito el que la corteza oceánica experimente grandes desplazamientos horizontales junto con los continentes, de este modo no se requiere la idea de continentes en movimiento, siempre en batalla contra la resistencia de la corteza oceánica. Aceptando que en la astenósfera existe una corriente de convección, es posible visualizar las cordilleras oceánicas como zonas activas bajo las que ascienden las corrientes de convección de la astenósfera (Figura 14). El magma fluye a la superficie en las crestas de las Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC 6 cordilleras para formar nueva litosfera oceánica que, bajo la acción de la parte horizontal de las celdas de convección, es forzada a moverse lateralmente separándose de las crestas, con lo que deja espacio para nuevo magma ascendente. Por último, la litosfera oceánica se hunde en las regiones de fosas o trincheras, formando lo que se conocer como zonas de subducción (Figura 14). 7 Figura 13. Mapa tectónico del mundo 8 Centro de dispersión Océano Falla de transformación Zona de subducción (trinchera) Bandas magnéticas Continente Magma Figura 14. Principales rasgos estructurales asociados a una zona de producción La prueba más convincente de la dispersión del fondo oceánico proviene de un estudio de anomalías magnéticas observadas sobre el mismo, especialmente en la dirección transversal a las cordilleras. Las anomalías magnéticas observadas sobre el mismo, de modo especial en la dirección transversal a las cordilleras. Las anomalías magnéticas son bandas de roca que se encuentran en el fondo del océano y que presentan polaridades magnéticas alternadas. Poco después de que un líquido rico en hierro como lo es la lava basáltica, emerge del fondo oceánico, las partículas de hierro se magnetizan; esto es, los átomos de hierro se orientan en la dirección del campo magnético terrestre. (Figura 15). A lo largo de su historia, el campo magnético de la tierra ha tenido inversiones; estas inversiones se conocen con bastante detalle para los últimos 4.5 millones de años. Se han determinado las inversiones midiendo las polaridades magnéticas de las rocas continentales en este intervalo de tiempo y se han fechado cuidadosamente por métodos radiométricos. Conforme se aleja uno de las crestas oceánicas, para ambos lados, se observan una serie de franjas de polarización magnética, a medida que la litosfera se mueve lateralmente hacia afuera para permitir la formación de nueva litosfera, se magnetiza y gradualmente se forma un registro de las configuraciones de las inversiones del campo magnético de la tierra en función de la distancia desde el eje de la cordillera oceánica, se puede asignar una edad a la configuración de anomalías oceánicas y calcular entonces la velocidad con la que se extiende la litosfera a partir de la cordillera. Se puede incluso calcular la velocidad a la cual se genera nueva corteza oceánica en la tierra (figura 16). 9 TECTÓNICA DE PLACAS Una gran parte de la revolución conceptual acerca de la tierra, es la unificación de la teoría de tectónica de placas, la cual involucra a la Deriva Continental y a la Dispersión del Fondo oceánico. La teoría de tectónica de placas fue creada por J.T. Wilson (1965) y W.J. Morgan (1968). La idea esencial de la teoría de Tectónica de Placas es que la superficie de la tierra está compuesta por una serie de placas rígidas, indeformables internamente y delgadas (100 - 150 Km). A pesar de que el tamaño de las placas es variable, la mayor parte de la superficie de la tierra está cubierta por 7 placas (Figura 13), que se suplementan por placas pequeñas y a veces insignificantes. Estas placas se encuentran continuamente en movimiento, tanto en relación con otra, como en relación con el eje de rotación de la tierra. 10 Datos de Polaridad Edad polaridad Normal en ma en negro 0.02 0.03 Suceso de polaridad Suceso de Laschamp 0,5 0.69 Las placas, que son generalmente asísmicas se encuentran bordeadas por cordilleras, trincheras y grandes fracturas que se encuentran asociadas a una gran sismicidad. El movimiento de las placas y sus interacciones son los responsables de la posición actual de los continentes, de las cadenas montañosas y de la mayoría de las características topográficas de la tierra y de los sismos mayores. Esto explica por qué los sismos y los volcanes se encuentran concentrados en zonas muy angostas y por qué algunos sismos son someros y otros profundos. Epoca Epoca normal de Brunhes Edad del K-Ar (ma) millones de años 1,5 1.61 1.63 1.64 1.79 1.95 1.98 2.11 2.13 2,0 2,5 2.43 3,0 2.80 2.90 2.94 Suceso de Jaramillo Suceso de Gilsa Suceso de Olduvai Suceso de 3.06 Kaena Suceso de Mammoth La tectónica de placas como una integradora de la deriva continental y la dispersión del fondo oceánico, ha sido muy exitosa en explicar muchas características de la tierra y provee información acerca de procesos que se llevan a cabo en el interior de la misma. Wilson ha comparado la idea central de la tectónica de placas con la teoría de Bohr en su simplicidad, elegancia y su habilidad para explicar un gran número de observaciones. Epoca normal de Gauss 0.95 Epoca invertida de Matuyama 0.89 1,0 Suceso de 3.70 4,0 3.92 4.05 4.25 4.38 4,5 Cochiti Suceso de Munivak 4.50 Figura 15. Escala geomagnética. Gilbert 3,5 Epoca invertida de Gilbert 3.32 11 Figura 16. Anomalías magnéticas a través de una cordillera oceánica. Las placas aumentan de tamaño en las zonas de las cordilleras oceánicas, donde surge material volcánico fundido. Este material se convierte en parte de la placa donde se ha enfriado lo suficiente para desarrollar una fuerza mecánica. Las placas son, por lo tanto, más delgadas en la zona de acreción cerca de las cordilleras y gradualmente se engruesan a medida que aumenta la distancia desde la frontera de acreción. Una vez formada, la nueva corteza pasa a formar parte de una placa rígida. A pesar de esto, las placas de la corteza son transicionales y eventualmente serán destruidas en las zonas de subducción, bajo las trincheras oceánicas (Figura 14). Esta destrucción ocurre a la misma razón que la nueva corteza es adicionada a las cordilleras oceánicas. Durante el proceso de subducción, la placa rígida y fría desciende hacia el material fundido del manto. Debido a que las placas son pobres conductoras de calor, tienen que viajar varios cientos de kilómetros en el manto antes de ser elevadas a una temperatura similar a la del manto. Estas zonas de sismicidad profunda son conocidas como Zonas de Benioff, nombradas así por su descubridor, Hugo Benioff. FRONTERAS DE PLACAS Las placas interactúan de tres maneras, divergen, convergen o se deslizan unas con respecto a otras. Estas interacciones dan origen a tres tipos de fronteras de placas. Las cordilleras son los centros de divergencia de dos placas. Estas son zonas de formación de basaltos oceánicos y representan márgenes de placa constructivos. Se conoce más de la estructura de desarrollo de las cordilleras que de las trincheras. Las cordilleras son comúnmente perpendiculares al movimiento entre las dos placas en ambos lados. Las trincheras son áreas de convergencia de dos placas, donde una se hunde con respecto a otra y donde la corteza vieja se desecha. Las trincheras no muestran una tendencia a ser perpendiculares al movimiento entre placas. Estas fronteras son comúnmente curvadas, con la placa que no está siendo destruida exhibiendo una frontera convexa. Normalmente solo una placa está siendo consumida en este tipo de frontera y por lo tanto las trincheras tienden a ser asimétricas, pero a pesar de esto no existe una gran razón geométrica de porque no son ambas fronteras las que se consumen en una zona de subducción. Estos son márgenes destructivos de placa. En la actualidad se conocen tres tipos de convergencia entre placas: A) oceánica-oceánica, B) continental-oceánica, y C) continental-continental. 12 Fracturas transversas o fallas de transformación, representan la mayor de las zonas de fracturas oceánicas, se dan cuando dos placas se mueven paralelas pero con razones diferentes o en direcciones opuestas. El azimut de estas zonas de fractura indican la dirección del movimiento de las dos placas. Ninguna placa se crea o se destruye en estas fronteras; estas son solo líneas de deslizamiento y se les ha dado el nombre de márgenes de placa conservativas. Es importante reconocer que el movimiento relativo de todos los tipos de fronteras de placas son movimientos que se dan en una esfera y por lo tanto tienen un polo de rotación. Debido a esto, la razón de convergencia, divergencia o deslizamiento en una margen dependerá de su distancia al polo de rotación. 2.1.2. Objetivo Mediante datos de geomagnetismo del piso oceánico el estudiante calculará las velocidades de dispersión y hará inferencias sobre la cronología de la formación de los océanos. 2.1.3. Material A. INSTRUCTOR: Mapa del piso oceánico (Heezen y Tharp, 1981, National Geographic). Carta del tiempo geológico B. ESTUDIANTE: Regla graduada 2.1.4. Desarrollo 1. Examine la figura 13 y sugiera donde se podrían encontrar los valores más altos de flujo de calor. ¿Donde ocurrirían terremotos de foco profundo? ¿Por qué no esperaría encontrar terremotos de foco profundo en los centros de dispersión? 2. ¿Que tipo de fronteras ocurren entre las siguientes placas? a) Placas de Norteamérica y Pacífico. b) Placas de Nazca y Sudamérica. c) Placa Sudamericana y Africana. 13 3. ¿Qué esfuerzos (tensión, compresión, cizalla) caracterizan a los siguientes tipos de uniones? a) Centros de dispersión. b) Zonas de subducción. c) Fallas de transformación. 4. En el diagrama abajo, una elevación oceánica ha sido separada por una falla de transformación. a) Coloque flechas indicando el movimiento relativo de las placas a ambos lados de la falla e indique con cruces en donde esperaría uno que se generaran terremotos. b) Explique la distribución de los epicentros. 5. Refiérase a la figura 17 y calcule las medias-tasas de dispersión en cm/año y en números redondos (7.35 = 7), para las 3 áreas mostradas en la figura. SudAtlántico NorPacífico Antártico Pacífico b) ¿Cuál cuenca oceánica muestra la razón más lenta? c) ¿Cuál se dispersa con mayor rapidez? d) ¿Cuál es la razón de colisión entre las placas de Norteamérica y Pacífico (Suponga que la placa de Norteamérica se mueve a la misma razón que la apertura del Sud Atlántico) 14 e) ¿Como cuánto tiempo tardó el océano Atlántico en abrirse a su ancho actual en el Ecuador? f) Usando la base del talud continental como la unión original de los continentes, estime el tiempo requerido para la apertura del océano Atlántico. ¿Durante que tiempo geológico ocurrió esto? 6. Las edades y las anomalías magnéticas mostradas en la figura 17, han sido extrapoladas más allá de los 4.5 millones de años, suponiendo una razón de expansión constante. Se requiere la extrapolación porque existe un error de 3% en el fechado. a) ¿Cuál sería la incertidumbre en años para una roca de 4 millones de años de edad? b) ¿Cual es la edad aproximada en miles de años de los eventos cortos de polaridad mostrados en la tabla de tiempo en la figura 15? c) Dada la gran variación de la duración de los eventos de polaridad ¿por qué es importante considerar el error de 3% de incertidumbre en el fechado cuando se registran estos eventos? 15 Figura 17. Registro de anomalías magnéticas en tres diferentes localidades del piso oceánico. Los registros se obtuvieron perpendiculares a las zonas de producción. Las anomalías se miden en gamas, una medida de la intensidad del campo magnético. Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 16 1.1.1. Método de Evaluación Al final de la sesión de laboratorio, cada estudiante deberá mostrar al profesor el trabajo realizado durante la misma (dibujos, anotaciones, etc.), de lo contrario no podrá salir del laboratorio. 1.1.2. Bibliografía Pipkin, Bernard W., Donn S. Gorsline, Richard E. Casey, Dean Dunn, and Stephen A. Schellenberg. 2000. Laboratory exercises in Oceanography. WH Freeman, Wilson, J.T. 1965. A new class of faults and their bearing on continental drift. Nature Vol. 207 Vol. 4995. 343-347pp. W.J. Morgan, W. J. 1968. Rises, Trenches, Great faults and Crustal Blocks. Journal of Geophysical Research Vol. 73 No. 6, 1959-1982pp Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 17 Localización de fronteras de placas mediante datos de terremotos 1.1.3. Introducción Las zonas de frontera de placas son lugares caracterizados por alta sismicidad. Mediante el uso de mapas de distribución de terremotos es posible inferir la posición de las fronteras de placas. 1.1.4. Objetivo Al terminar el presente ejercicio el estudiante será capaz de marcar las fronteras de placas en un mapa utilizando datos de terremotos, identificar el tipo de patrón que presentan las zonas de alta sismicidad sobre el planeta y explicar por qué los terremotos ocurren más frecuentemente en unos lugares que en otros. 1.1.5. Material Materiales necesarios: Tijeras, pegamento para papel (goma), lápices de colores o plumones, mapamundi físico y mapamundi político. Materiales 1.1.6. Desarrollo Las 5 hojas de trabajo que acompañan a esta práctica contienen secciones de un mapa mundial de distribución de terremotos. Recorte cada sección y péguelas a papel cartulina. Una las secciones para formar un solo mapa, como se indica en la figura 18. Asegúrese de pegar la sección 1 a la 2, la 2 a la 3, etc. 1. El mapa resultante muestra todos los continentes del mundo. También se observan miles de puntos en el mapa. Cada punto representa el epicentro de un terremoto, y de acuerdo a la tectónica de placas las fronteras de las placas deben coincidir con la distribución de estos epicentros. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 18 Figura 18. Modelo para formar el mapa. 2. Observe su mapa e indique si los epicentros se encuentran dispersos sobre toda la superficie de nuestro planeta. 3. Dibuje líneas donde usted considere que las fronteras de placas pueden estar, basándose en la distribución de los terremotos y en la posición de trincheras y elevaciones. Puede ser que un mapa del piso oceánico le sea útil. 4. ¿Cuantas placas logró delinear? 5. ¿Todos sus compañeros de laboratorio marcaron las fronteras exactamente igual? ¿Por qué? o ¿Por qué no? 6. Explique por qué los terremotos ocurren a lo largo de fronteras de placas. 7. Si lo desea, complete un globo de veinte caras usando el mapa que construyó en el ejercicio. 1.1.7. Método de Evaluación Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 19 Al final de la sesión de laboratorio, cada estudiante deberá mostrar al profesor el trabajo realizado durante la misma (dibujos, anotaciones, etc.), de lo contrario no podrá salir del laboratorio. 1.1.8. Bibliografía Stoever, Edward C., Jr. 1979. Locating active plate boundaries by earthquake data: teacher's guide. Rochester, N.Y.: Produced and distributed by Ward's Natural Science Establishment. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Dr. Oscar E. González Yajimovich Página 20 Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Dr. Oscar E. González Yajimovich Página 21 Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Dr. Oscar E. González Yajimovich Página 22 Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Dr. Oscar E. González Yajimovich Página 23 Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Dr. Oscar E. González Yajimovich Página 24 Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 25 ASOCIACIONES DE MICROFOSILES Y VELOCIDADES DE DISPERSION DEL PISO OCEANICO. 1.1.9. Introducción Desde hace mucho tiempo los microfósiles han sido utilizados por geólogos del petróleo como indicadores estratigráficos y hoy en día se utilizan también en reconstrucciones tectónicas y como indicadores paleoclimáticos y paleoceanográficos. Los estudios paleontológicos por medio de la utilización de microfósiles resultan más fáciles y precisos que aquellos en los que se utilizan macrofósiles, debido principalmente a que su diminuto tamaño (desde unas cuantas micras hasta 10 ó 12 mm.) permite que con cantidades pequeñas de muestra se puedan llevar a cabo estudios de correlación de sedimentos marinos, continentales o ambos; identificación de ambientes de sedimentación mediante la comparación de los fósiles; y la distribución ecológica y paleoecológica de organismos. Debido a su tamaño pequeño y abundancia, son sumamente útiles para algunas ramas aplicadas de la Geología, pues pequeñas muestras contienen suficiente material para su estudio. Un ejemplo de esto son las muestras procedentes de pozos petroleros, en base a las cuales es posible llevar un control estratigráfico preciso y en el caso de organismos que generan restos esqueletales de calcita son ampliamente utilizados para el fechado de depósitos sedimentarios y de eventos de relevancia tectónica. 1.1.10. Objetivo Este ejercicio tiene como objetivo el explorar una metodología alterna para el fechado de diferentes segmentos del piso oceánico y con los datos resultantes estimar las velocidades de dispersión de la corteza oceánica. 1.1.11. Material A. INSTRUCTOR: Mapa del piso oceánico (Heezen y Tharp, 1981, National Geographic). Carta del tiempo geológico B. ESTUDIANTE: Regla graduada 1.1.12. Desarrollo 1. Identifique los grupos o asociaciones de microfósiles de cada sitio en la figura 19 comparándolos con los que se encuentran en la figura 20. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 26 2. De acuerdo a los rangos dados en la figura 20 determine el tiempo más probable de existencia basándose en la coincidencia de especies. Los fósiles fueron colectados en la base de núcleos, justo por encima del basamento (DSDP Deep Sea Drilling Program).Use la tabla en la página 35 para su respuesta. 3. Defina la edad geológica de la época, indicada por la escala radiométrica del tiempo (en millones de años). 4. El patrón de las inversiones de cada núcleo del DSDP se muestra en la figura 19. Localice dichas anomalías magnéticas en el patrón de la figura 20 y determine la edad en millones de años del piso oceánico en cada localidad (núcleo). Use la tabla de la página 35 para responder. 5. Compare la edad de cada núcleo determinada con base en ambos métodos: fósiles y anomalías magnéticas. ¿Cuál es el método más confiable? (considerando que el método magnético tuviera una precisión de +/- 5 millones de años). 6. Suponiendo que la edad de las anomalías magnéticas es correcta, dibuje isócronas (líneas de edad igual) que pasen a través de cada estación de nucleado y que sean paralelas al eje de la cordillera oceánica. Suponiendo además que la razones de desplazamiento han sido simétricas a ambos lados del eje de dispersión. Indique la edad de cada isócrona en millones de años. 7. ¿Cuál ha sido la velocidad de separación entre Norteamérica y África en cm/año hasta el núcleo 11 del DSDP? 8. ¿Cuál ha sido la velocidad de dispersión durante el tiempo comprendido entre las isócronas correspondientes a los núcleos 10 y 105 del DSDP? 9. Mida la distancia total entre el eje de la cordillera y la isóbata de los 2,000 metros sobre el trazo punteado próximo a Bermudas. ¿Hace cuantos millones de años empezaron a separarse los continentes? Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 27 Figura 19. Porción del piso oceánico del Atlántico norte donde se muestran las localidades de muestreo y el registro paleomagnético asociado. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 28 Núcleo Núcleo Núcleo Núcleo 105 10 11 137 Edad en millones de años con base en la asociación Edad en millones de años del basalto, basada en las anomalías magnéticas Época geológica de la asociación fósil Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 29 Figura 20. Rangos estratigráficos de fósiles en relación a la escala radiométrica y de inversiones magnéticas. 1.1.13. Método de Evaluación Al final de la sesión de laboratorio, cada estudiante deberá mostrar al profesor el trabajo realizado durante la misma (dibujos, anotaciones, etc.), de lo contrario no podrá salir del laboratorio. 1.1.14. Bibliografía Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 30 National Association of Geology Teachers, and Ward's Natural Science Establishment, inc. 1979. Microfossils, sediments and sea-floor spreading. Rochester, NY: Ward's Natural Science Establishment. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 31 PERFILES DE REFLEXION SISMICA 1.1.15. Introducción El método de los perfiles de reflexión sísmica nos permite conocer el grosor y estructura de los estratos sedimentarios. Los investigadores pioneros de estos métodos fueron: M. Ewing Lamont M.N. Hill Cambridge R. Raitt y G. Shor Scripps Esto sucedió en la década de los cincuenta y principios de los sesenta, posteriormente este método fue adoptado por las compañías petroleras en sus programas de exploración. El método consiste en producir un pulso (onda sísmica) por medio de una explosión, impacto o vibración y medir el tiempo requerido por este para viajar a través de las rocas o los sedimentos hasta un contacto (contraste de densidad) y regresar a su origen después de haber sido reflejado en ella. Este método es similar a un ecosonda, sin embargo en un ecosonda la fuente de energía se encuentra instalada sobre el casco del barco, mientras que en un perfilador sísmico la fuente de sonido y el receptor deben ser arrastrados tras el barco. Debido a que el equipo es comúnmente arrastrado bajo la superficie del mar, se obtiene una profundidad menor a la real (figura 21). Figura 21. Diagrama que muestra la forma en que las ondas acústicas son reflejadas por las diferentes capas sedimentarias. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 32 La única ventaja del método de reflexión sísmica es que permite el mapeo de muchos horizontes a partir de un sólo disparo de energía. En la mayoría de los casos los estudios de reflexión sísmica son precedidos por estudios baratos de reconocimiento como lo son estudios de gravedad, magnéticos o de refracción sísmica de tal manera que sea sólo utilizado en áreas de un intervalo particular. Este método nos permite, bajo condiciones ideales, medir el relieve estructural con una precisión de 5 a 10 metros. Se pueden por tanto localizar fallas, anticlinales, domos, arrecifes, todos estos relacionados con la ocurrencia de depósitos de petróleo. Figura 22. Ondas reflejadas de varias interfaces en un área donde la velocidad promedio aumenta continuamente con la profundidad. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Disparo Página 33 Detector X Z Vt/Z Reflector Figura 23. Onda reflejada de un solo contacto. La velocidad en este caso se mantiene constante con la profundidad. Mediante la aplicación del método de perfiles de reflexión sísmica se ha logrado determinar la existencia de dos capas llamadas: Capa 1 Compuesta por sedimento Capa 2 Compuesta por roca bajo los sedimento Y dentro de la Capa 1 se han logrado identificar 3 secuencias sedimentarias: Secuencia 1 1.6 a 2.2 Km/s Secuencia 2 1.7 a 2.9 Km/s Secuencia 3 2.7 a 3.7 Km/s Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 34 DEFINICIONES: Atenuación. Reducción de la amplitud de ondas sísmicas producida por divergencia, reflexión, dispersión y absorción. Frecuencia. El número de ondas completas que pasan un punto dado en un segundo, o el número de vibraciones completas por segundo. Múltiple. Una onda de sonido o pulso que describe un patrón de la fuente al fondo, después a la superficie del mar y de ahí al fondo, para ser reflejada finalmente al receptor. El segundo viaje completo de la superficie al fondo y al receptor se denomina primer múltiple. Reflexión. El regreso de una señal que rebota (eco) de una superficie. Reflector. Una superficie, usualmente una capa de roca o sedimento, que refleja fuertemente ondas de sonido. Resolución. El grado con el cual se definen los detalles en un registro. > Frecuencia > Atenuación > Resolución. Velocidad del Sonido. Varía de 1450-1570 m/s en el agua de mar, la velocidad aumenta con la profundidad a una razón de 1.7 m/s por cada 100 metros, aumenta con la temperatura a una razón aproximada de 4.5 m/s/°C y aumenta con la salinidad a una razón de 1.3 m/s por cada parte por mil. 1.1.16. Objetivo Familiarizar al estudiante con el método de perfiles de reflexión sísmica, enfatizando el concepto de tiempo de viaje de las ondas sísmicas y de las diferentes trayectorias del sonido. 1.1.17. Material Materiales Regla graduada. 1.1.18. Desarrollo 1. La figura 24 es un perfil sísmico de alta resolución de una región de plataforma continental. Cada línea punteada representa un tiempo de viaje de 6.25 milisegundos de la energía sónica. Para determinar la distancia representada por cada división, se multiplica la velocidad del sonido en el medio (agua o sedimento) por 6.25 milisegundos. Para agua de Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 35 mar cada división representa 0.00625 X 1472 / 2 = 4.6 metros, considerando que son tiempos de ida y regreso. Calcule las profundidades del agua y de penetración en sedimentos, anótelas en el margen derecho de la figura 24. Utilice velocidades de propagación del sonido de 1472 m/s para agua de mar y 1830 m/s para sedimentos y rocas sedimentarias en sus operaciones. La profundidad D, es igual a la velocidad V, multiplicada por el tiempo de recorrido, T. D=VT 2. ¿Cuál es la profundidad verdadera del agua en la marca de la parte central del registro mostrado en la figura 24? 3. ¿A qué profundidad se venían remolcando el receptor y la fuente de energía? 4. ¿Qué tan profundo penetran las ondas de sonido a los sedimentos subsuperficiales y rocas sedimentarias (profundidad del fondo del mar al último reflector)?. Use la velocidad del sonido en sedimentos para sus cálculos. 5. En el perfil sísmico de la figura 24, se muestran rocas sedimentarias plegadas y antiguas, cubiertas por sedimentos depositados en forma horizontal y de edad cuaternaria. Una discordancia erosional se encuentra truncando las capas plegadas y representa un hiato en el registro geológico, durante el cual las rocas antiguas fueron plegadas y erosionadas de nuevo antes de la depositación de los sedimentos del cuaternario. ¿Cuál es el grosor de los sedimentos? Suponiendo una razón de depositación de 40 centímetros cada 1000 años, ¿en cuántos años se depositarán estos sedimentos? Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 36 I II III IV Figura 24. Perfil sísmico de alta resolución de la plataforma de San Pedro California. Los números del I a IV representan patrones de las ondas acústicas que se muestran de manera esquemática en la figura 25. Sct = sedimentos del cuaternario; RSpa = capas de rocas plegadas. I II III IV Figura 25. Representación esquemática de un barco con un sistema de perfilado sísmico que es arrastrado bajo la superficie. Los patrones de viaje que se muestran representan las reflexiones observadas en la figura 24. La letra A representa a la fuente y receptor, B representa la superficie del mar y C la superficie del fondo del océano. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 37 Figura 26. Perfil sísmico obtenido con un perfilador sísmico de baja frecuencia. Trinchera de las Aleutianas. Figura 27. Perfil sísmico obtenido con un perfilador de alta frecuencia. Sur de California. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas 1.1.19. Página 38 Método de Evaluación Al final de la sesión de laboratorio, cada estudiante deberá mostrar al profesor el trabajo realizado durante la misma (dibujos, anotaciones, etc.), de lo contrario no podrá salir del laboratorio. 1.1.20. Bibliografía Pipkin, Bernard W., Donn S. Gorsline, Richard E. Casey, Dean Dunn, and Stephen A. Schellenberg. Laboratory exercises in Oceanography. WH Freeman, 2000. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 39 DISTRIBUCION DE SISMOS Y RELACION CON CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS. 1.1.21. Introducción Este ejercicio se lleva a cabo a manera de tarea y se requiere acceso a Internet. Necesitará usted obtener datos de sismicidad en la página del servicio geológico de los Estados Unidos (United States Geological Survey). Este servicio cuenta con estadísticas de sismicidad para todo el planeta y se encuentra en: http://neic.usgs.gov/neis/qed/ 1.1.22. Objetivo Al terminar la práctica, el estudiante será capaz de relacionar los sismos de mayor ocurrencia en el planeta con lascaracterizticas fisiográficas y tectónicas que los producen y será capaz de identificar las zonas de nmayor riesgo sísmico del planeta. 1.1.23. Material Este ejercicio requiere alguna forma de acceso a internet. 1.1.24. Desarrollo Escoge un periodo razonable de datos y contesta las siguientes preguntas: 1. ¿Qué periodo de tiempo muestreaste? ______________________________ 2. ¿A cuántos días corresponde? ______________________________ 3. ¿Cuántos sismos se registraron? ______________________________ 4. ¿Qué promedio de sismos tuviste por día? ______________________________ 5. ¿Por día cual fue el mayor número de Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas sismos y cuando fue? Página 40 ______________________________ 6. ¿Cuántos sismos hubo de magnitud mayor que 6? 7. ¿En qué regiones? Anota la magnitud ______________________________ ______________________________ _____________________________ ______________________________ ______________________________ 8. ¿En general qué regiones presentan mayor sismicidad? 9. ¿La distribución sísmica presenta algún patrón? (azar, parches, curvas o líneas) ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ 10. ¿Con cuáles características fisiográficas se relaciona esta sismicidad y en qué porcentaje y número? ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ 11. Compara tus resultados con los de otros equipos. ¿Existen diferencias? ¿Cuáles? ______________________________ ______________________________ ______________________________ Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas 1.1.25. Página 41 Método de Evaluación Al final de la sesión de laboratorio, cada estudiante deberá mostrar al profesor el trabajo realizado durante la misma (dibujos, anotaciones, etc.), de lo contrario no podrá salir del laboratorio. 1.1.26. Bibliografía Página Web del Servicio Geológico de los Estados Unidos USGS ¨Earthquake Hazards Program”: http://neic.usgs.gov/neis/qed/ Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Tectónica de Placas Página 42 FLUJO DE CALOR 1.1.27. Introducción El movimiento tensional en las zonas de dispersión permite que el material del manto se licue y se eleve hasta el piso oceánico en forma de efusiones volcánicas que al enfriarse forman nueva corteza. Por medio de este proceso se transporta calor hacia la superficie por las fisuras en las cordilleras y elevaciones oceánicas. Por otra parte, en las trincheras la subducción lleva corteza oceánica fría hacia abajo y por tanto el flujo de calor hacia la superficie se inhibe. En la corteza entre las elevaciones y las trincheras, el flujo de calor del interior del planeta hacia el océano solo ocurre por medio de conducción. Las mediciones del flujo de calor en el piso oceánico reflejan este mecanismo. La tasa de transferencia de calor del interior del planeta al océano puede ser calculada medio mediciones precisas del gradiente de temperatura en los sedimentos y los cálculos de las últimas dos décadas indican un promedio mundial de 1.5 µcal/cm 2s. Esta magnitud de pérdida de calor es más o menos equivalente al calor generado por la corteza por decaimiento de elementos radioactivos. La variación del flujo de calor en nuestro planeta sigue un patrón similar al de la figura 32. El flujo de calor es superior a la media en las fuentes de calor en las elevaciones oceánicas, islas en arco y márgenes continentales y es inferior a la media en los sumideros de calor en las inmediaciones de las trincheras (tabla 1). La distribución de calor en las rocas de la corteza oceánica y del manto, se ve reflejada en la topografía del piso oceánico. Debido a su estado caliente, las rocas de las cordilleras y elevaciones son menos densas que la mayoría de las rocas encontradas en la corteza oceánica. Consecuentemente, la isostasia hace que estas se eleven por arriba de rocas adyacentes más frías. Este hecho se verifica mediante mediciones de la gravedad en estas regiones, ya que estas no indican un exceso de masa (no compensada isostáticamente) sobre las elevaciones o cordilleras. Tabla 1. Regiones tectónicas µcal cm-2s-1 Áreas continentales no tectónicas 1.49 Cuencas oceánicas 1.27 Cordilleras oceánicas 1.90 Trincheras oceánicas 1.16 Márgenes continentales 1.80 Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Procesamiento de datos oceanográficos Página 43 Perfil paralelo a la fractura Clipperton y que atraviesa la Elevación del Pacífico Este a la latitud 11.5° Norte Eje de la elevación del Pacífico Este 6 5 4 3 µcal / cm²s 2 1 0 140° 110° 130° 120° 100° Longitud Oeste Figura 32. Patrón de flujo de calor sobre el piso oceánico y en la región de la zona de dispersión. Note la anomalía sobre el eje de la elevación. La media de flujo de calor para toda la cuenca del Pacífico es de alrededor de 1 µcal/cm²s. (Tomado de J.G. Sclater, R.N. Anderson, and M.L. Bell, Journal of Geophysical Research Vol. 76 No. 32, Nov. 10, 1971). 1.1.28. Objetivo Proveer al estudiante de un argumento cuantitativo sobre las propiedades similares de flujo de calor a traves de las rocas de la corteza oceánica y continental. 1.1.29. Material Calculadora 1.1.30. Desarrollo 1. La tabla 2 presenta valores de flujo de calor expresados en µcal/cm2s para distintas localidades del piso oceánico y de la corteza continental. Aplique una prueba estadística para demostrar si existen diferencias entre el flujo de calor entre estas dos regiones. Hipótesis Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Procesamiento de datos oceanográficos Página 44 Para prueba de una cola: Ho: ______________________________________________ Ha: ______________________________________________ Para prueba de dos colas: Ho: ______________________________________________ Ha: ______________________________________________ TABLA II. valores de flujo de calor en µcal/cm²s para distintas localidades del piso oceánico y corteza continental. Continental 1.1.31. Oceánico n q n q 9 0.93 1 1.44 7 0.90 1 1.28 2 1.04 5 1.18 2 1.11 5 1.11 6 1.24 6 1.38 3 1.42 6 1.43 6 0.98 6 1.42 2 1.75 11 1.61 Método de Evaluación Al final de la sesión de laboratorio, cada estudiante deberá mostrar al profesor el trabajo realizado durante la misma (dibujos, anotaciones, etc.), de lo contrario no podrá salir del laboratorio. 1.1.32. Bibliografía Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Procesamiento de datos oceanográficos Página 45 2. Procesamiento de datos Oceanográficos Facultad de ciencias Marinas de la Universidad Autónoma de Baja California Responsable(s): Dr. Oscar E. González Yajimovich Número de alumnos por práctica: 10 Propósito General de las Prácticas de Procesamiento de datos Oceanográfico [Texto del propósito General de las prácticas de la unidad actual] Crucero Oceanográfico 2.1.1. Introducción El crucero oceanográfico es una práctica interdisciplinaria en la cual se pretende que al terminar el estudiante sea capaz de operar instrumentos oceanográficos a bordo de una embarcación. Es quizá la experiencia más importante que recibe el estudiante en los cursos oceanográficos introductorios. En la Facultad de Ciencias Marinas se lleva a cabo semestre tras semestre con el apoyo de la Secretaría de Marina un crucero en el cual se obtienen muestras con dragas y/o nucleadores para su posterior análisis e interpretación en el laboratorio. 2.1.2. Objetivo [Objetivo general de la práctica] Opcional en caso de necesitar especificar objetivos particulares-------------- [OBJETIVO PARTICULAR] [OBJETIVO PARTICULAR] [OBJETIVO PARTICULAR] ---------------------------------------------------------------------------------------------- 2.1.3. Material Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Procesamiento de datos oceanográficos 2.1.3.1. Página 46 Materiales Ropa apropiada Marcador indeleble Alimentos personales Bolsas para muestras. Material para tomar notas 2.1.3.2. Instrumental [Listado del instrumental necesario para la realización de la práctica] Draga tipo Van Been Winche o malacate Cable oceanográfico Charola para sedimento Cuenta-cable Posicionador por satélite GPS 2.1.4. Desarrollo 1) PREPARACION En esta etapa se debe establecer un plan de muestreo y basándose en él, investigar sobre antecedentes y con estos decidir el tipo o tipos de aparatos que se van a utilizar. Una vez establecido lo anterior asegúrese de practicar con los aparatos, sobre todo como prepararlos para dispararse, y como obtener las submuestras que se llevarán al laboratorio. Pregunte a su instructor y/o revise en la página de Internet: http://148.231.181.4/~crucerosfcm/ Si su nombre aparece en la lista de abordaje ya que si no aparece no podrá usted abordar la embarcación. 2) DURANTE EL CRUCERO En la embarcación se deberán formar equipos de trabajo. Su instructor le informará del número de estudiantes por equipo y del área de trabajo con iniciará trabajando. Dentro del equipo de trabajo deberá haber: Un responsable de la comunicación con el puente Un responsable de tomar los datos de localización, profundidad, tipo de instrumento, etc. Dos personas que manejen el aparato que se esté utilizando Un responsable de colectar y etiquetar las submuestras 3) EN EL LABORATORIO Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Procesamiento de datos oceanográficos Página 47 El instructor le indicará los análisis básicos que deberá realizar. FORMA PARA LA OBTENCION DE MUESTRAS DE FONDO MARINO CRUCERO/SALIDA FECHA / / HORA CLAVE DE LA ESTACION LOCALIZACION: LATITUD PROFUNDIDAD LONGITUD LONGITUD DE CABLE ANGULO TIPO DE APARATO UTILIZADO Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Procesamiento de datos oceanográficos VAN BEEN DIETZ-LA FOND Página 48 PHLEGER OTRO NOMBRE DE LA PERSONA QUE HIZO LAS ANOTACIONES: CANTIDAD DE MUESTRA OBTENIDA: LLENA CONTENIDO DE LA MUESTRA: ARENA VACIA LODO GRAVA CANTOS RODADOS ¿CONTENIA ORGANISMOS? SI MEDIA OTROS NO OBSERVACIONES GENERALES: 2.1.5. Método de Evaluación Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Procesamiento de datos oceanográficos Página 49 Al final de la sesión de laboratorio, cada estudiante deberá mostrar al profesor el trabajo realizado durante la misma (dibujos, anotaciones, etc.), de lo contrario no podrá salir del laboratorio. 2.1.6. Bibliografía [Listado de bibliografía de la práctica] Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 50 Preparación de muestras para análisis de carbono y foraminíferos. 2.1.7. Introducción En esta sesión de laboratorio se asignan muestras a los estudiantes. Dichas muestras serán utilizadas durante el semestre para analizarlas con distintas técnicas que se describen en ejercicios subsecuentes y que conllevan a la obtención de datos para la realización de un reporte semestral de investigación. Se preparan dos submuestras por cada muestra, la primera para ser utilizada en la obtención y montaje de foraminíferos y la segunda para ser pulverizada y utilizada en los análisis de carbono. 2.1.8. Objetivo [Objetivo general de la práctica] ---------------------------------------------------------------------------------------------- 2.1.9. Material [Listado de materiales necesarios para la realización de la práctica, especificando cantidad] Opcional en caso de necesitar reactivos y/o instrumental-------------- Materiales 2 tamices (1 de 4 phi y otro de 3 phi) 1 vaso de precipitado de 50ml 1 caja de petri de vidrio, con tapa Piseta con agua destilada Instrumental Horno de Dr. Oscar E. González Yajimovich convección Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 51 2.1.9.1. Reactivos [Listado de reactivos necesarios para la realización de la práctica, especificando cantidad] Peróxido de hidrogeno al 10% 2.1.10. Desarrollo Preparación para foraminíferos.- Elimine materia orgánica con peróxido de hidrógeno diluido, separe los organismos y el material arenoso y arcilloso mediante un tamizado en húmedo utilizando tamices 3 y 4 ø (125µm y 63µm). Coloque el material retenido en el tamiz 4 ø en una caja de petri o vidrio de reloj y agregue agua destilada para separar los organismos por flotación o seque su muestra en horno de convección a no más de 60 °C. Preparación para análisis varios- Coloque aproximadamente 15 ml de sediemnto en un vaso de precipitado de 50 ml y seque su muestra en horno de convección a no más de 60 °C. Una vez seco el sedimento, pulverícelo en un mortero y coloque el material en un sobre manila que su instructor se proporcionará. No olvide etiquetar su muestra con su nombre, clave de la estación y clave del crucero. 2.1.11. Método de Evaluación Al final de la sesión de laboratorio, cada estudiante deberá mostrar al profesor el trabajo realizado durante la misma (dibujos, anotaciones, etc.), de lo contrario no podrá salir del laboratorio. 2.1.12. Bibliografía Haq and Boersma ¿ Carver ¿ Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 52 Separación, montaje e identificación de foraminíferos. 2.1.13. Introducción Cuando pensamos en “fósiles” o “Paleontología” nos imaginamos inmediatamente huesos de dinosaurios, pedazos de madera petrificada o conchas de organismos marinos de buen tamaño, sin embargo, existen fósiles que son tan pequeños que solo se pueden observar con la ayuda de una lupa o con un microscopio. Estos fósiles son conchas, o más propiamente, esqueletos de organismos acuáticos diminutos o algunas veces polen preservado en las rocas o sedimentos. Su pequeño tamaño los hace especialmente útiles, ya que en una muestra se pueden obtener un gran número de individuos y en condiciones de preservación excelentes. A estos fósiles se les conoce como microfósiles y se les considera como cualquier organismo fosilizado que debido a sus características o estructura, requiera para su estudio el empleo del microscopio, ya sea estereoscopio, petrográfico o electrónico. Desde hace mucho tiempo los microfósiles han sido utilizados por geólogos del petróleo como indicadores estratigráficos y hoy en día se utilizan también en reconstrucciones tectónicas y como indicadores paleoclimáticos y paleoceanográficos. Los estudios paleontológicos por medio de la utilización de microfósiles resultan más fáciles y precisos que aquellos en los que se utilizan macrofósiles, debido principalmente a las siguientes razones: Su diminuto tamaño (desde unas cuantas micras hasta 10 ó 12 mm.) permite que con cantidades pequeñas de muestra se puedan llevar a cabo estudios de correlación de sedimentos marinos, continentales o ambos; identificación de ambientes de sedimentación mediante la comparación de los fósiles; y la distribución ecológica y paleoecológica de organismos. Su abundancia en sedimentos marinos de origen orgánico o terrígeno hacen posible, en primer lugar, observaciones morfológicas más precisas, pues habrá necesariamente mayor número de ejemplares bien preservados en la muestra. Por otra parte, se pueden realizar estudios estadísticos basados en numerosas observaciones, con el consiguiente incremento en la confiabilidad. Debido a su tamaño pequeño y abundancia, son sumamente útiles para algunas ramas aplicadas de la Geología, pues pequeñas muestras contienen suficiente material para su estudio. Un ejemplo de esto son las muestras procedentes de pozos petroleros, en base a las cuales es posible llevar un control estratigráfico preciso. La Micropaleontología es la parte de la Paleontología que trata sobre el estudio sistemático, ecológico y estratigráfico de los microfósiles y es posiblemente una de las herramientas más importantes para el estudio de la evolución geológica de las cuencas oceánicas. Para facilitar su estudio, los microfósiles se dividen en cuatro grandes grupos: Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 53 FOSFÁTICOS: Conodontes o Conodontos. CALCÁREOS: Foraminíferos, Ostrácodos, Cocolitofóridos, Pterópodos, Algas Calcáreas, Calpionélidos, Calciesférulas, etc. SILICEOS: Diatomeas, Radiolarios y Silicoflagelados. ORGÁNICOS: Dinoflagelados, Acritarcas, Tasmanítidos, Pólen y Esporas. y aunque son muy diversos, los micropaleontólogos trabajan día a día principalmente con diatomeas, radiolarios y foraminíferos. Todos estos (excepto algunas diatomeas) son lo suficientemente grandes para ser estudiados con la ayuda de un microscopio de bajo poder, con amplificación entre unos 30 a 100 diámetros. Se puede decir que de todos los grupos de microfósiles, las diatomeas y los radiolarios compiten por el primer lugar de belleza. Ambos secretan esqueletos de ópalo (sílice combinado con algo de agua). En los adornados esqueletos de los radiolarios, el ópalo tiene apariencia de vidrio soplado; en las diatomeas toma una apariencia de joya, mostrando algunas veces varios colores. Muchas diatomeas viven en agua dulce mientras que todos los radiolarios viven en agua de mar. Consecuentemente las diatomeas nos proveen de mayor información ya que podemos saber si un sedimento fue formado en un lago o en el mar. Los foraminíferos posiblemente sean los favoritos universales entre los distintos grupos de microfósiles. Su gran popularidad incrementa su utilidad. Gran cantidad de información ha sido generada sobre estos organismos y se encuentra en un catálogo de varias decenas de volúmenes publicado por el Museo Americano de Historia Natural. Alrededor del 99% de las especies son bentónicas, sin embargo, el mayor número de fósiles recuperados de estos organismos son planctónicos, debido a su gran abundancia. 2.1.14. Objetivo [Objetivo general de la práctica] Opcional en caso de necesitar especificar objetivos particulares-------------- [OBJETIVO PARTICULAR] [OBJETIVO PARTICULAR] [OBJETIVO PARTICULAR] Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] 2.1.15. Página 54 Material Rejilla para montaje Pinceles Caja de petri Goma tragacanto 2.1.16. Instrumental Microscopio estereoscópico Tamices de 63 y 125 µm 2.1.17. Desarrollo Ejercicio 1) Describa las diferencias en los grupos observados. 2) Utilice las muestras obtenidas en el crucero oceanográfico para realizar preparaciones según las indicaciones de su instructor con objeto de separar foraminíferos y diatomeas. 3) Identifique mínimamente a nivel familia los diferentes especímenes encontrados en su preparación. (utilice para la identificación las tablas proporcionadas por su instructor). 4) Describa el hábitat de los microfósiles encontrados en su preparación, basándose en las referencias bibliográficas proporcionadas por su instructor. Tratamiento de la muestra para la obtención de microfósiles El tratamiento aplicado a una muestra depende del tipo de organismos que se desee observar: Silíceos. Elimine materia orgánica con peróxido de hidrógeno Elimine carbonatos agregando una solución de ácido clorhídrico 1 N Lave su muestra con agua destilada para remover residuos del ácido y peróxido Separe los organismos y el material arcilloso mediante un tamizado en húmedo utilizando una malla 4 ø. El montaje de los organismos se lleva a cabo colocando su muestra en un vaso de precipitado con agua destilada en el cual se ha colocado en el fondo un portaobjetos. Después de que la muestra se haya asentado, decante y ponga a secar bajo una lámpara infrarroja. Una vez seca la muestra sobre el portaobjeto, cúbrala con una gota de goma “tragacanto” con algún preservativo (formól u odontolina) y coloque sobre ella un cubreobjetos presionando levemente de un lado al otro. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 55 Foraminíferos. Elimine materia orgánica con peróxido de hidrógeno Separe los organismos y el material arcilloso mediante un tamizado en húmedo utilizando tamices 3 y 4 ø. Después de secar su muestra, coloque el polvo resultante en una caja de petri o vidrio de reloj y agregue agua destilada para separar los organismos por flotación. Utilice un pincel de 3 pelos para recuperar los organismos y colocarlos en un portaobjetos de rejilla. Los organismos se fijan con goma arábiga y se cubre el portaobjetos. 2.1.18. Método de Evaluación Al final de la sesión de laboratorio, cada estudiante deberá mostrar al profesor el trabajo realizado durante la misma (dibujos, anotaciones, etc.), de lo contrario no podrá salir del laboratorio. 2.1.19. Bibliografía Walton 1955 Haq and Boerma Kennett 1982 Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 56 Análisis del Contenido de Carbonatos en sedimentos y Rocas Sedimentarias 2.1.20. Introducción El análisis de la cantidad total de carbonatos en sedimentos es de gran utilidad en la interpretación del ambiente de depositación ya que esta cantidad está relacionada con parámetros como la cantidad de oxígeno disuelto, la latitud y la profundidad en la que fueron depositados, la productividad del agua suprayacente e indirectamente la fuerza de la corriente en el fondo. Es imposible separar completamente a los carbonatos por medios físicos, por lo tanto se requiere de análisis químico. Existen varias técnicas para obtener el porcentaje de carbonato en sedimentos, tales como pérdida de peso después de acidificar, técnicas volumétricas y titulación, coulometría, etc. Al analizar las muestras obtenidas en el crucero oceanográfico, se utilizará coulometría por medio de un analizador CM140 UIC Inc. ---------------------------------------------------------------- 2.1.21. Objetivo [Objetivo general de la práctica] Opcional en caso de necesitar especificar objetivos particulares-------------- [OBJETIVO PARTICULAR] [OBJETIVO PARTICULAR] [OBJETIVO PARTICULAR] ---------------------------------------------------------------------------------------------- 2.1.22. Material [Listado de materiales necesarios para la realización de la práctica, especificando cantidad] Opcional en caso de necesitar reactivos y/o instrumental-------------- Materiales [Listado de materiales necesarios para la realización de la práctica, especificando cantidad] Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 57 [Material 1] [Material 3] [Material2] [Material4] 2.1.22.1. Instrumental [Listado del instrumental necesario para la realización de la práctica] [Instrumental1] [Instrumental4] [Instrumental2] [Instrumental5] [Instrumental3] [Instrumental6] 2.1.22.2. Reactivos [Listado de reactivos necesarios para la realización de la práctica, especificando cantidad] [Reactivo1] [Reactivo 4] [Reactivo 2] [Reactivo 5] [Reactivo 3] [Reactivo 6] ----------------------------------------------------------------------------------------------- 2.1.23. Desarrollo [Instrucciones y procedimientos] 2.1.24. Método de Evaluación Al final de la sesión de laboratorio, cada estudiante deberá mostrar al profesor el trabajo realizado durante la misma (dibujos, anotaciones, etc.), de lo contrario no podrá salir del laboratorio. 2.1.25. Bibliografía [Listado de bibliografía de la práctica] Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 58 Salida de Campo a Bahía San Quintín 2.1.26. Introducción San Quintín es una bahía en forma de “Y” que se localiza aproximadamente a 200 Km. de la ciudad de Ensenada, sobre la costa Pacífico de la Península de Baja California. Su brazo Oeste, llamado Bahía Falsa, es una laguna costera formada por un tómbolo que conecta un cono volcánico conocido como Monte Mazo con un grupo central de volcanes localizados en el extremo occidental de la Planicie de Santa María. El brazo Este, llamado Bahía San Quintín propiamente, es un estuario sumergido de la planicie Santa María y está compuesto de suelos arcillosos recientes de origen aluvial (figura 28). Las dos bahías se separan por conos cineríticos conocidos como Monte Ceniza y Monte Kenton (figuras 29 y 30). Los volcanes han controlado el patrón de drenaje de la planicie costera y son también un frente de resistencia contra el ataque del oleaje lo cual ha influenciado fuertemente el patrón de desarrollo de la línea de costa actual. Los sedimentos de la bahía forman una secuencia textural continua y representan el producto final de la clasificación por oleaje y corrientes de la contribución sedimentaria actual. El sedimento es principalmente detrítico, Gorsline y Steward (1962) lo atribuyen a producto de la erosión local y retrabajado de arenas y arcillas de la planicie costera y arenas de dunas más antiguas. En la composición de los sedimentos dominan los materiales volcánicos. Las márgenes de Bahía San Quintín alrededor de la localidad conocida como “Molino Viejo” presentan acantilados de poca altura donde afloran lechos fosilíferos de Pleistoceno Superior (Téllez Duarte, 1983). 2.1.27. Objetivo [Objetivo general de la práctica] Opcional en caso de necesitar especificar objetivos particulares-------------- [OBJETIVO PARTICULAR] [OBJETIVO PARTICULAR] [OBJETIVO PARTICULAR] ---------------------------------------------------------------------------------------------- 2.1.28. Material [Listado de materiales necesarios para la realización de la práctica, especificando cantidad] Opcional en caso de necesitar reactivos y/o instrumental-------------- Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 59 Materiales [Listado de materiales necesarios para la realización de la práctica, especificando cantidad] [Material 1] [Material 3] [Material2] [Material4] 2.1.28.1. Instrumental [Listado del instrumental necesario para la realización de la práctica] [Instrumental1] [Instrumental4] [Instrumental2] [Instrumental5] [Instrumental3] [Instrumental6] 2.1.28.2. Reactivos [Listado de reactivos necesarios para la realización de la práctica, especificando cantidad] [Reactivo1] [Reactivo 4] [Reactivo 2] [Reactivo 5] [Reactivo 3] [Reactivo 6] ----------------------------------------------------------------------------------------------- 2.1.29. Desarrollo ITINERARIO: En esta salida visitaremos 6 localidades alrededor de Bahía San Quintín (figura 28), el orden en que las visitaremos depende en gran medida de la marea y del subgrupo que le corresponda (ver figura 31): Localidad 1: En las cercanías de Muelle Viejo. En esta localidad observaremos estratos o capas representativas de un ambiente de playa. Describa la textura y mineralogía de las capas sedimentarias y las características de la asociación fósil. Localidad 2: Molino Viejo. Esta localidad se encuentra descrita en el trabajo de Téllez Duarte (1983). La columna se compone de tres estratos. En ella afloran los lechos fosilíferos de pleistoceno. Describa la textura y mineralogía de las capas sedimentarias y las características de la asociación fósil. ¿Cómo se comparan con lo descrito en la localidad anterior? Localidad 3: Monte Woodford. En esta localidad se encuentra una operación minera que explota material volcánico que se utiliza en construcción. El material es removido del volcán con Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 60 maquinaria pesada y pasado por cribas para separarlo en diferentes tamaños. Describa las rocas encontradas. Localidad 4: Junto a la vieja vía del ferrocarril. En esta localidad podremos observan un marcado cambio de facies en las asociaciones fósiles. ¿Qué ambiente representan dichas asociaciones? Localidad 5: Fosa de excavación de material volcánico. Existen varias fosas como esta en la zona y son minas, activas o abandonadas, de material que se utiliza principalmente en ornamentación. BASÁNDOSE EN SUS OBSERVACIONES, LO DESCRITO Y LO DISCUTIDO EN LAS LOCALIDADES, ESCRIBA UNA BREVE HISTORIA DEL ORIGEN DE BAHÍA SAN QUINTÍN. Localidad 6: Playa expuesta y campo de dunas al sur de “La Chorera”. En esta localidad se trabajará en equipos y cada equipo deberá medir un perfil topográfico desde donde la marea lo permita, sobre la cara de la playa, hasta la marisma del interior de Bahía Falsa pasando por el campo de dunas. En su reporte deberá incluir una descripción del sedimento y de la vegetación en las distintas secciones del perfil. El perfil se obtendrá con el uso de brújula Brunton. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Dr. Oscar E. González Yajimovich Página 61 Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Dr. Oscar E. González Yajimovich Página 62 Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Dr. Oscar E. González Yajimovich Página 63 Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] 2.1.30. Página 64 Método de Evaluación Una semana después de la realización de la salida, cada estudiante deberá presentar un reporte individual que contenga las respuestas a las preguntas planteadas, su interpretación de las observaciones y un perfil topográfico obtenido en la región de la playa La Chorera. 2.1.31. Bibliografía Tellez Duarte, Miguel A. 1983 Paleoecología de una comunidad bentónica del pleistoceno superior de Bahía San Quintín, Baja California. Tesis de licenciatura. Facultad de Ciencias Marinas, UABC. 72pp. Gorsline, D.S. and Steward, R.A. 1962. Benthic Marine Exploration of Bahía San Quintin, Baja California, 1960-1961. Marine and Quaternary Geology. Pacific Naturalist. 3:283-319. Luhr, J. F., Aranda-Gómez, J. J. and Housh, T. B. 1995. San Quintín Volcanic Field, Baja California Norte, México: Geology, petrology, and geochemistry. Journal of Geophysical research V100 No. B7, 10353-10380. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 65 Granulometria 2.1.32. Introducción [Texto de Introducción] Opcional en caso de tener subtemas-------------- [SUBTEMA1] [Texto de Subtema1] [SUBTEMA2] [Texto de Subtema1] [SUBTEMA3] [Texto de Subtema1] ---------------------------------------------------------------- 2.1.33. Objetivo [Objetivo general de la práctica] Opcional en caso de necesitar especificar objetivos particulares-------------- [OBJETIVO PARTICULAR] [OBJETIVO PARTICULAR] [OBJETIVO PARTICULAR] ---------------------------------------------------------------------------------------------- 2.1.34. Material [Listado de materiales necesarios para la realización de la práctica, especificando cantidad] Opcional en caso de necesitar reactivos y/o instrumental-------------- Materiales [Listado de materiales necesarios para la realización de la práctica, especificando cantidad] Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 66 [Material 1] [Material 3] [Material2] [Material4] 2.1.34.1. Instrumental [Listado del instrumental necesario para la realización de la práctica] Analizador (IIO) 2.1.35. Laser Horiba Desarrollo [Instrucciones y procedimientos] 2.1.36. Método de Evaluación Al final de la sesión de laboratorio, cada estudiante deberá mostrar al profesor el trabajo realizado durante la misma (dibujos, anotaciones, etc.), de lo contrario no podrá salir del laboratorio. 2.1.37. Bibliografía [Listado de bibliografía de la práctica] Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 67 Olas en Aguas Someras y Procesos Costeros 2.1.38. Introducción OLAS DE AGUAS SOMERAS Las olas de aguas someras se definen como aquellas que se encuentran viajando en aguas cuya profundidad es la mitad de la longitud de onda o menos. Recuerde que el movimiento de agua en una ola de aguas profundas es circular y el diámetro de los círculos disminuye hacia abajo (al aumentar la profundidad) hasta una profundidad igual a la mitad de la longitud de onda en la que el movimiento del agua deja de existir. A pesar de esto, cuando una ola se mueve hacia aguas someras se lleva a cabo un cambio dramático. Las órbitas de las partículas del agua, a profundidad, se tornan planas y aquellas partículas que se encuentran en contacto con el fondo marino simplemente se mueven hacia delante y hacia atrás (Figura 33). En este momento se dice que la ola ha sentido fondo y como resultado de esto, la velocidad de la ola y Figura 33. Orbitas en olas. la longitud disminuye y la ola empieza a formar una pendiente hasta que esta se hace inestable y rompe. En este punto las oscilaciones de las partículas cesan y el movimiento del agua es en una sola dirección hacia la costa. La figura 34 muestra esta transformación desde lo que es el swell, a una ola de agua somera, a la rompiente. El hecho de que una ola se clasifique o no como una ola de aguas someras depende en la ola misma y en el fondo por el cual se encuentra viajando. La figura 35 muestra la relación entre el período y la profundidad del agua. Dado que la longitud de una ola es proporcional al cuadrado de su período, el diagrama también muestra la relación entre longitud de ola y profundidad del agua. Nosotros podemos observar que las olas con períodos muy cortos tales como los ripples, son olas de aguas profundas aún en aguas relativamente someras. El sea y el swell son también olas de aguas profundas en aguas de 30 a 300 metros de profundidad. A pesar de esto, en aguas de profundidad menor a 30 metros, el sea y el swell se convierten en olas de aguas someras. En el océano abierto, con una profundidad promedio de 4600 metros, todas las olas con períodos mayores a los 80 segundos son olas de aguas someras. En esta categoría encontramos a las mareas y a los tsunamis o también las llamadas olas de marea. Los tsunamis son olas marinas de gran periodo producidas por terremotos submarinos, erupciones volcánicas o deslizamientos de tierra. Estas olas pueden viajar por miles de kilometros a partir de su punto de origen logrando aumentar su tamaño a grandes alturas cuando llegan a aguas someras. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 68 Figura 34. Una ola rompe en la playa cuando el swell se mueve a aguas más someras que la mitad de la longitud de onda. (2) el fondo somero aumenta la altura de la ola y su longitud (3) en aguas con profundidad de 1.3 veces la altura de la ola, se reduce el aporte de agua y las partículas en la cresta de la ola no tienen lugar para completar sus ciclos: la ola se mueve forma y rompe (4) se forma una línea de espuma y las partículas se mueven sola hacia adelante (5) el resto de la ola llega a la cara de la playa como swash. La tabla 3 muestra la relación entre algunos períodos de ola selectos, la longitud de ola y velocidad calculadas, y la profundidad del agua en la que el agua siente el fondo o se convierte en una ola de aguas somera. Note que las olas generadas por el viento con períodos mayores a 14 segundos son capaces de mover sedimento a profundidades como la márgen de la plataforma continental. La mayoría de las olas generadas por el viento tienen períodos que se encuentran entre los cinco y 25 segundos. Periodo (segundos) 6 8 10 12 14 16 Longitud (metros) 56 99 156 224 304 398 Velocidad kilometros/hora 34 45 56 68 79 90 Profundidad (metros) 28 50 78 112 152 199 Tabla 3. Relación entre algunos periodos y longitudes de olas con la profundidad a la que sienten el fondo. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 69 Figura 35. Características de olas REFRACCION DE LAS OLAS Las olas de aguas someras se encuentran sujetas a la refracción cuando estas pasan sobre montículos o depresiones en el fondo marino, y se encuentran sujetas a reflexión cuando se encuentran con muros o rompeolas. La refracción ocurre cuando una ola se mueve hacia olas someras con un cierto ángulo que no sea paralelo a la de la línea de costa. La parte de la cresta de la ola que se encuentra en la parte más somera es frenada mientras que la parte que se encuentra en aguas más profundas sufre un aumento de velocidad. El resultado es un doblamiento de la cresta de la ola, fenómeno que se conoce como refracción lo que resulta en una concentración o disipación de energía en la zona costera. Un ejemplo de patrón de refracción se muestra en la figura 36. Uno puede determinar la cantidad relativa de la concentración o disipación de energía en la zona costera al dibujar líneas perpendiculares a las crestas de las olas, conocidas como ortogonales, en un diagrama de difracción. La energía de la ola o su habilidad para realizar un trabajo en la costa, es la misma entre ortogonales dibujadas a intervalos iguales a lo largo de la cresta de la ola. Al continuar las ortogonales en la dirección de la costa sobre las crestas de olas sucesivas ya sea de períodos o de longitud selecta, nosotros podemos determinar qué tanta energía de la ola es concentrada o disipada en la zona de surf (Figura 36). El coeficiente de energía, puede ser calculado al dividir la distancia entre dos ortogonales continúas sobre la línea de costa entre la distancia que separa a las mismas ortogonales en aguas profundas. Donde es mayor de l, la energía de la ola se disipa y uno esperaría poca erosión; donde es menor de l, la energía se concentra en una porción muy corta de la costa y se predeciría erosión para esta zona (Figura 36). La altura de una ola rompiente es aproximadamente equivalente a 0.78 veces la profundidad. Por lo tanto se esperaría predecir una altura de ola rompiente de 1.56 metros en aguas de 2 metros de profundidad, esto suponiendo que el swell que se aproxima a la costa tiene un periodo lo suficientemente largo. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 70 Figura 36. Este diagrama de refracción muestra la energía del frente de olas en A es concentrado en la costa. La misma energía en B entra a una bahía y se dispersa en una playa en una zona muy amplia. Las líneas blancas son frentes de ola y las líneas verticales son ortogonales. Este tipo de aproximación es importante para determinar la altura a la que se deben de construir los muelles sobre el nivel de marea alta o algún otro dato. Obviamente la pesca o la actividad comercial de un muelle de 4.6 metros de alto serían impedidas cuando este muelle fuese expuesto a olas de 5.5 metros de altura (profundidad del agua aproximadamente de 7 metros). CORRIENTES COSTERAS Y TRANSPORTE LITORAL Como una regla las olas se aproximan a la costa con un cierto ángulo y son refractadas; a pesar de esto, debido a la refracción que generalmente es incompleta, las olas llegan a la costa con un leve ángulo. Consecuentemente algo de agua es transportada de una manera paralela a la costa y se produce una corriente costera que fluye paralela a la costa (Figura 37). La corriente es como un río sobre tierra y es capaz de mover arena a lo larga de la playa, un proceso conocido como transporte litoral. Cuando se coloca una obstrucción en la playa como lo puede ser un jetty, se produce una acumulación de material en la parte del jetty que se encuentra corriente arriba mientras que ocurre una erosión en la parte que se encuentra corriente abajo. La Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 71 cantidad de esta erosión o acumulación depende de la velocidad y la persistencia de la corriente así como de la cantidad de arena que es aportada. También, como un río, la corriente puede desbordarse. Si observamos como los flancos del río como la playa y la zona de surf, nosotros nos damos cuenta que ha medida que el agua se junta en la corriente a lo larga de la costa esta debe desbordarse y regresar en dirección al mar. Esto sucede en la forma de corrientes de retorno, las que significan un grave problema para los bañistas cuando las olas son altas. Un diagrama del sistema de circulación y corrientes cercanas a la costa se observa en la figura 38. Figura 37. Una corriente litoral se forma paralela a la costa cuando las olas se aproximan a la costa con un ángulo oblicuo. La arena también es transportada paralelamente a la costa por efecto de la corriente. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 72 Figura 38. Diagrama del sistema de corrientes cercano a la costa. La corriente a lo largo de la costa a diferencia de un rio, puede cambiar su dirección como una consecuencia de diferentes aproximaciones del oleaje (dirección), pero nunca cesa en su movimiento. Por lo tanto el aporte de arena a un punto dado a lo largo de la playa es menor que la cantidad de material removido por las corrientes, erosión y la pérdida de la playa. A pesar de que la erosión de la playa puede ser causada naturalmente como por ejemplo las sequías, que disminuyen la cantidad de material aportado por los ríos, los trabajos de ingeniería costera son los principales causantes. La tabla 4 muestra la magnitud del problema en el sur de California. LOCALIDAD Rompeolas de Santa Bárbara Rompeolas de Santa Mónica Redondo Beach Escolleras de la Bahía de Anaheim Escolleras de la Bahía de Balboa 103 metros3 / año 215 200 23 134 55 Tabla 4. Tasas de transporte litoral y acreción en estructuras costeras en el sur de California. TSUNAMIS Los tsunamis son olas generadas impulsivamente y son muy destructivas en ciertas costas. Estas olas tienen longitudes de ola de cerca de 160 kilómetros y viajan con velocidades mayores a los 640 kilómetros por hora. Estas olas son refractadas y presentan las mismas características de transformación en aguas someras que presentan las olas producidas por viento. A medida que entran en aguas someras su velocidad y longitud de onda disminuye, mientras que su altura aumenta. En aguas profundas su altura es menor a 3 metros y no se detectan. La figura 39 muestra registros en varios puertos para el tsunami de Abril de 1964. Este se generó por un terremoto en el fondo marino de las islas Aleutianas y se dispersó en todo el Océano Pacífico. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Dr. Oscar E. González Yajimovich Página 73 Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 74 [Texto de Introducción] 2.1.39. Objetivo [Objetivo general de la práctica] Opcional en caso de necesitar especificar objetivos particulares-------------- [OBJETIVO PARTICULAR] [OBJETIVO PARTICULAR] [OBJETIVO PARTICULAR] ---------------------------------------------------------------------------------------------- 2.1.40. Material [Listado de materiales necesarios para la realización de la práctica, especificando cantidad] Opcional en caso de necesitar reactivos y/o instrumental-------------- Materiales [Listado de materiales necesarios para la realización de la práctica, especificando cantidad] [Material 1] [Material 3] [Material2] [Material4] 2.1.40.1. Instrumental [Listado del instrumental necesario para la realización de la práctica] [Instrumental1] [Instrumental4] [Instrumental2] [Instrumental5] [Instrumental3] [Instrumental6] 2.1.40.2. Reactivos [Listado de reactivos necesarios para la realización de la práctica, especificando cantidad] [Reactivo1] Dr. Oscar E. González Yajimovich [Reactivo 2] Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 75 [Reactivo 3] [Reactivo 5] [Reactivo 4] [Reactivo 6] ----------------------------------------------------------------------------------------------- 2.1.41. Desarrollo 1.- ¿Cuál es la dirección del transporte a lo largo de la costa de la figura 40? Indique si es al lado derecho o izquierdo de la fotografía y explique su respuesta. Figura 40. Serie de espigones en una playa. 2.- ¿Qué ocurriría en el puerto de Santa Bárbara si este no es dragado? Figura 41? Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 76 Figura 41. Rompeolas en Santa Bárbara, California. 3.- En la figura 42 y en diagrama de la figura 43, se muestra la playa de Santa Mónica y dos estructuras construidas en ella. Figura 42. Rompeolas y playa en Santa Mónica Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 77 Figura 43. Diagrama de un rompeolas en la ciudad de Santa Mónica, California. a) ¿Por qué ocurre una acumulación de sedimento detrás del rompeolas paralelo a la costa? b) En el diagrama de la figura 43 indique la distribución de la energía del oleaje a lo largo de la playa, mostrando donde es alta, baja o nula. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 78 4.- a) Dibuje un diagrama del patrón de refracción que se muestra alrededor de la isla en la fotografía de la figura 44. b) ¿Por que existe una acumulación mayor de sedimentos en la playa que está detrás de la isla que en las zonas adyacentes? Figura 44. Refracción de oleaje generada por una pequeña isla rocosa. . 5.- Las fotografías de la figura 45 fueron tomadas en A: 1949, B: 1957, C: 1963. a) Cuál es la dirección de la incidencia del oleaje y del transporte de sedimento a lo largo de la costa? b) ¿Qué tanto ha crecido la playa de 1949 a 1963? (escala 1:1120) c) ¿Cuál es la razón anual de crecimiento de la playa? 6.- La figura 46 muestra una parte del diagrama de refracción de un oleaje al acercarse a la costa y la batimetría de la zona. a) Complete el diagrama de refracción. b) Calcule el coeficiente de energía de la ola para los segmentos 1 al 4. c) Indique en qué lugar, a lo largo de la costa, podremos esperar la formación de una playa debido a la acreción o en donde no existiría esta debido a la erosión d) ¿Cuál es la altura de rompiente esperada en el punto x? e) ¿Cuál será la zona de playa más segura para los bañistas? f) Dado el patrón de refracción sobre el cañón submarino. i) ¿Cuál será la dirección de la corriente litoral al norte del cañón? ii) ¿Cómo afectará esto al rompeolas que se propone en el punto Y? Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 79 Figura 45. Transporte de arena en Sandy Beach, Nueva Jersey. A: 1949, B: 1957, C: 1963 Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] Página 80 Figura 46. Diagrama de refracción de olas. Los números a lo largo de la rompiente indican profundidades en metros. El coeficiente de energía e,= 2.5 o más. 7.- La figura 39 muestra gráficas de una ola sísmica (tsunami) del primero de abril de 1946. Estas gráficas fueron elaboradas con los datos obtenidos en diferentes puntos alrededor del Océano Pacífico. El mapa indica dirección de propagación de la onda. a) ¿Cuánto tiempo tardó el Tsunami en llegar a cada uno de los siguientes puntos?: Islas de Hawaii San Luis Obispo, California. Valparaíso, Chile b) ¿Por qué son diferentes las velocidades? c) Estime la altura mayor del tsunami para cada una de las estaciones mostradas en la figura 39. ¿Por que casi no se detectó el tsunami en Sitka? d) ¿Cual fue la primera evidencia de arribo del Tsunami en Hawái? ¿Cual cresta, de las marcadas en el registro, causó mayor daño? ¿Por qué los tsunamis son menos frecuentes en el Océano Atlántico que en el Pacífico? [Instrucciones y procedimientos] Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica [UNIDAD III] 2.1.42. Página 81 Método de Evaluación Al final de la sesión de laboratorio, cada estudiante deberá mostrar al profesor el trabajo realizado durante la misma (dibujos, anotaciones, etc.), de lo contrario no podrá salir del laboratorio. 2.1.43. Bibliografía [Listado de bibliografía de la práctica] Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Anexos Página 82 Materiales de Mar Profundo 2.1.44. Introducción La variedad de materiales sedimentarios encontrados en el fondo del océano es muy grande. Uno esperaría que los depósitos marinos, tanto de la plataforma continental como de mar profundo tuvieren una gran cantidad de fragmentos de roca y minerales provenientes del continente. A pesar de esto, la mayoría del piso oceánico se encuentra cubierto por conchas microscópicas (testas) de animales y plantas muy pequeñas. Estos oozes orgánicos pueden ser de carbonato de calcio o de sílice, pero estos no son producto de erosión e intemperismo del continente, estos oozes son producto de una actividad biológica. Aparte de este origen, el sedimento marino también se deriva de polvo y fragmentos mayores que son el producto de actividad volcánica explosiva. Algunas formas de material más antiguo, pasan a formar materiales nuevos a partir de reacciones químicas con el agua marina y existe la posibilidad que se formen nódulos de elementos importantes, estos se forman átomo por átomo, alrededor de un núcleo. Finalmente, una contribución muy pequeña proviene del espacio en la forma de muy pequeños meteoritos. CLASIFICACION DE SEDIMENTOS MARINOS Los sedimentos marinos se pueden clasificar en dos grupos mayores de acuerdo al origen sin importar la forma en que fueron transportados al fondo marino. 1.- Depósitos terrígenos. Estos son derivados del continente e incluyen componentes orgánicos (conchas) e inorgánicos (roca). Estos depósitos se encuentran generalmente en aguas someras y contienen material grueso. Estos se clasifican como gravas, arena, limo o lodo de acuerdo a su textura. 2.- Depósitos Pelágicos. Estos se forman lejos del continente y se depositan grano por grano en las partes más profundas del océano. Estos depósitos se componen por sedimento muy fino o coloidal y cubren aproximadamente 74% del fondo oceánico. El primer grupo, los depósitos terrígenos, se pueden clasificar de acuerdo a su textura sin importar su origen. Bajo esta clasificación un depósito de material muy grueso será nombrado una grava sin importar su origen, por ejemplo, el que esté compuesto de materiales orgánicos o inorgánicos. Los depósitos terrígenos son muy difíciles de clasificar en forma general debido a que estos se acumulan en aguas someras o marginales que se encuentran sujetas a una gran variación en cuanto al aporte de material y la intensidad de los agentes de transporte. Los depósitos encontrados en costas montañosas difieren de los encontrados en planicies costeras, y de los sedimentos derivados de terrenos glaciales como lo son Antártica y cada uno de estos sedimentos tiene propiedades características que nos indican su origen. Por lo tanto cada área de sedimentación terrígena debe ser considerada un medio ambiente único y solo después de haber realizado una investigación intensiva se pueden establecer conclusiones en cuanto al origen del depósito. En comparación, los depósitos pelágicos son depositados en un medio con aguas uniformemente profundas y son mucho menos variables que los depósitos terrígenos. Estos se pueden clasificar como sigue, atendiendo al constituyente que forma la mayor parte del sedimento: 1.- Biogénico. Sedimentos orgánicos compuestos de restos esqueletales (conchas) de plantas y animales. 2.- Litogénico. Sedimento inorgánico compuesto de fragmentos de roca. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Anexos Página 83 3.- Hidrogénico. Formados en lugar de la depositación mediante reacciones químicas con el agua de mar. Comúnmente se llaman autigénicos (se forman por sí mismo) por geólogos y oceanógrafos. Los depósitos pelágicos fueron clasificados por primera vez por Sir John Murray y A.F Renard en 1891 basándose en muestras colectadas durante el viaje del H. M. S Challenger (1872-1876). A partir de esta fecha se ha realizado una gran cantidad de trabajo sobre los sedimentos pelágicos, en su mayoría sobre el origen y composición. Actualmente el sistema de clasificación más utilizado de sedimento de mar profundo, es el propuesto por Berger, 1974. (Tabla 5). LOS SEDIMENTOS BIOGENICOS Los sedimentos biogénicos, conocidos como oozes, consisten de más de 30% detritus esqueletal y se pueden dividir en grupos químicos y taxonómicos que se enlistan a continuación: Ooze silícico (SiO2 nH2O) (ópalo) -Ooze de radiolarios. Formado por protozoarios pequeños (50 a 100 micras) estos se encuentran abundantemente en aguas ecuatoriales. -Ooze de diatomeas. Formado por plantas unicelulares (10-500 micras), abundantes en aguas polares donde existen aguas ricas en nutrientes. Ooze calcáreo (CaCO3) (caliza) -Ooze de foraminíferos. (Globigerina). Formado por esqueletos de protozoarios marinos (1-300 micrómetros). -Ooze de cocolitos. Formado por placas y fragmentos de placas muy pequeñas, en el orden de 1-20 micras. -Ooze de pterópodos. Formado por conchas de gasterópodos pelágicos (1-2 mm). Este ooze cubre solo una pequeña parte del fondo oceánico en comparación con los otros oozes. El que un ooze biogénico se forma en el fondo del mar depende de la producción de las aguas superficiales, en la dilución que se lleve a cabo en el fondo y la destrucción por predadores. SEDIMENTOS LITOGENICOS Son llamados lodos cafés o arcillas rojas y cubren aproximadamente un 38% del fondo oceánico. Debido al gran tiempo que se requiere para que se deposite este material tan fino existe un gran período que permite que el hierro contenido en sedimentos reaccione con el oxígeno disuelto para crear de esta manera una capa café rojiza en los granos de sedimento. Estos son de los sedimentos que tardan más tiempo en depositarse (aproximadamente 1 mm cada mil años). El origen de estos sedimentos es polvo atmosférico, fragmentos muy finos de roca, polvo y ceniza volcánica y los residuos insolubles de los oozes calcáreos. LOS SEDIMENTOS HIDROGENICOS Donde los procesos de sedimentación son muy lentos, como en los lugares donde se deposita la arcilla roja, es posible que se dé la formación de nódulos de manganeso. Los nódulos crecen de una manera muy lenta, partícula por partícula, sobre un núcleo de material esquelético o mineral. Por lo tanto se requiere de la sedimentación lenta de otros componentes ya que si esto no ocurre, los nódulos de manganeso serían enterrados y no seguiría su desarrollo (al no tener interacción con el agua marina). Se estima que los nódulos de manganeso cubren aproximadamente un diez por ciento del fondo del océano Pacífico, y unas áreas más pequeñas en el océano Atlántico e Indico. Los Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Anexos Página 84 nódulos están compuestos principalmente de óxido de hierro y manganeso, pero su interés económico radica en las pequeñas cantidades de cobre níquel y cobalto que ellos contienen. LOS SEDIMENTOS COSMOGENETICOS Son sedimentos producto de la desintegración de meteoros que al penetrar la atmosfera, explotan y producen partículas usualmente esféricas o en forma de gota. SEDIMENTOS PELAGICOS TRANSPORTADOS POR EL FONDO Aparte de las partículas que se depositan grano por grano en el fondo del mar profundo, existen también componentes de mayor tamaño que han sido transportados por el fondo y que llegan a profundidades abisales. Estos materiales son transportados por corrientes de turbidez provenientes de la pendiente continental o de cañones submarinos. Estas corrientes han sido observadas y se les ha determinado una velocidad mayor a los 20 Km por hora. El transporte por medio de corrientes de turbidez explica la presencia de capas de arena y limo que se encuentran en profundidades abisales y algunas de ellas presentan plantas terrestres y conchas de molusco que viven en aguas someras. A medida que la carga de sedimento de la corriente empieza a depositarse, se forman unos depósitos muy distintivos que se conocen como turbiditas, en los cuales los granos individuales presentan una gradación hacia arriba, de gruesos a finos. INTERPRETACION DE LOS SEDIMENTOS MARINOS Los océanos son los mejores receptáculos para los productos de intemperismo de las rocas y minerales encontrados en los continente. Estos productos son transportados como partículas discretas o como materia disuelta en el agua y pueden ser depositadas en los ríos, lagos y en los océanos. Con el tiempo estos depósitos se convierten en rocas sedimentarias y mediante el estudio de su composición mineral, estructuras y textura, podremos determinar el medio físico bajo el cual fueron depositadas. Esto es de una gran significancia práctica debido a que nosotros sabemos que las grandes acumulaciones de petróleo pueden ocurrir en arenas de deltas antiguos que fueron depositadas donde el río se encuentra con el mar. Estas capas de sedimento grueso forman una excelente reserva para petróleo y gas, y el encontrar estas arenas se nos puede facilitar con el conocimiento de los sedimentos y sus patrones sedimentarios descritos en una región dada. De una manera similar los depósitos de mar profundo son distintivos con respecto a los depósitos formados en plataformas continentales, y estas diferencias ayudan en la reconstrucción de la geografía antigua. En otras palabras, mediante el estudio de sedimentos modernos, nosotros podremos interpretar los medios de depositación de las rocas antiguas. DEFINICIONES Minerales.- Sustancia de ocurrencia natural, inorgánica cristalina con una composición física y química definida. Ooze.- Sedimento de mar profundo que consiste en por lo menos 30% de restos esqueletales de organismos flotadores microscópicos. Roca.- Un agregado de uno o más minerales. Se conocen tres tipos de roca: Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Anexos Página 85 1) Rocas ígneas: rocas cristalinas formadas a partir de material fundido. Ejemplo, Granito. 2) Rocas sedimentarias. Una roca resultante de la consolidación de material suelto que se ha acumulado en capas. Ejemplo, arenisca. 3) Rocas metamórficas. Roca que se ha formado a partir de rocas prexistentes como resultado de calor, presión o fluidos químicamente activos. Sedimento.-Fragmentos sueltos de rocas, minerales, o material orgánico que ha sido transportado de su fuente y depositado. 2.1.45. Objetivo [Objetivo general de la práctica] Opcional en caso de necesitar especificar objetivos particulares--------------. 2.1.46. Material Lapices de colores y regla graduada. 2.1.47. Desarrollo 1.- a) En la rejilla mostrada en la figura 48, grafique los datos de por ciento de carbonato de calcio de la tabla 6, contra los datos de profundidad de las figuras 49 y 50 para los núcleos 1 al 16. Use un punto para cada muestra (no se requiere conectar los puntos) y trate de identificar agrupamientos. b) Dé una explicación de la reducción drástica en por ciento de carbonato de calcio a profundidades mayores de 4000 m en ambos océanos. 2.- a) En la rejilla mostrada en la figura 49, dibuje un perfil batimétrico para cada transecto de núcleos. Del 1 al 9 para el océano A y del 10 al 16 para el océano B. b) Use colores en el perfil para indicar los tipos dominantes de sedimento presente. Use rojo para arcillas, azul para oozes, amarillo para arena o limos y negro para rocas volcánicas o basalto. 3.- ¿Por que cambian los sedimentos a medida que nos acercamos al continente? 4.- ¿Por qué no existen arcillas rojas en el perfil del océano B? 5.- Si las arcillas rojas y los oozes son pelágicos (oceánicos) ¿Por qué no los encontramos en los núcleos del 8 al 13? 6.- ¿Como explica la existencias de oozes bajo la arcilla roja en el núcleo 5? Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Anexos Página 86 7.- En el núcleo 14 del océano B se observan arenas (tomado a 3000 m de profundidad), sin embargo, en el núcleo 3 del océano A no se observa (tomado también a 3000 m de profundidad). ¿Por qué esta diferencia? 8.-Las arcillas rojas en mar profundo se acumulan a una razón de 1 mm en 1000 años. Los oozes se acumulan a una razón diez veces más rápido que las arcillas. a) ¿Cuánto tiempo se necesita para que se depositen 5 cm de arcillas rojas? b) ¿Cuánto tiempo representa un núcleo de 10 metros de longitud, el cual contiene 5 metros de oozes y 5 metros de arcillas rojas? 9.-La margen continental adyacente a la costa de California, presenta características topográficas muy particulares, las cuales se originan por el choque entre una cordillera mesoceánica y una placa continental. La topografía resultante se muestra en la figura 51 y es llamado Borde Continental Californiano, el cual está formado por cuencas profundas, islas y zonas someras. En las cuencas profundas algunas razones de sedimentación representativas son: Cuenca San Pedro, 54 cm/1000 años; Cuenca Santa Catalina, 29 cm/1,000 años, Cuenca San Nicolás 12 cm / 1000 años. Figura 48. Rejilla para graficado de CaCO3 vs. Profundidad. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Anexos Océano A 1 2 3 4 5 6 Océano B 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Profundidad del agua (metros) Núcleo No. Página 87 Figura 49. Rejilla para perfiles de profundidad. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Anexos Página 88 a) Observe la figura 51 y explique la diferencia en las razones de sedimentación. b) Sedimentos marinos del Plioceno que se encuentran sobre el continente y que se originaron en lo que fue la Cuenca de Los Ángeles, tienen un espesor de 2100 metros. Tomando en cuenta que estos sedimentos se compactaron a un 35% de su espesor original, que tiempo representarían si se formaran en la Cuenca de San Pedro. Figura 50. Mapa hipotético de cuencas oceánicas y continentes en donde se muestran las posiciones de los núcleos recuperados del piso oceánico. El océano A es similar al Océano Pacífico y contiene trincheras. El océano B es similar al Océano Atlántico y su fisiografía es de plataforma continental - pendiente continental - planicie abisal. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Anexos Página 89 Tabla 5. CLASIFICACION DE SEDIMENTOS DE MAR PROFUNDO Berger 1974, página 214. I. Depósitos (Eu-) Pelágicos (oozes y arcillas) <25% de la fracción >5m de origen terrígeno, volcanogenético y/o nerítico. Mediana <5m (exceptuando minerales autigenéticos y organismos pelágicos). A. Arcillas pelágicas. <30% de CaCO3 y fósiles silíceos. (1) CaCO3 1-10%. Arcilla (ligeramente) calcárea. (2) CaCO3 10-30%. Arcilla muy calcárea (o Marga). (3) Fósiles silíceos 1-10%. Arcilla (ligeramente) silícea. (4) Fósiles silíceos 10-30%. Arcilla muy silícea. B. Oozes. >30% de CaCO3 y fósiles silíceos (1) >30% de CaCO3 <2/3 CaCO3 ooze de Marga. >2/3 CaCO3 ooze de Yeso. (2) <30% de CaCO3 >30% de fósiles silíceos: ooze de diatomeas o radiolarios. II. Depósitos Hemipelágicos (lodos) >25% de la fracción >5m de origen terrígeno, volcanogenético y/o nerítico. Mediana >5m (exceptuando minerales autigenéticos y organismos pelágicos). A. Lodos calcáreos >30% de CaCO3 . (1) <2/3 CaCO3: Lodo de Marga. >2/3 CaCO3: Lodo de Yeso. (2) >30% CaCO3 esqueletal: Lodo de foraminíferos, Lodo de nanofósiles, Lodo de coquina. B. Lodos terrígenos. <30% CaCO3. Dominan cuarzo, feldespatos y micas. Lodo Cuarzoso, Lodo arenoso, y Lodo micáceo. C. Lodos Volcanogenéticos. <30% CaCO3. Dominan ceniza, palagonita, etc. III. Depósitos Pelágicos y/o Hemipelágicos (1) Ciclos dolomita - sapropelita. (2) Arcilla y lodo negro (carbonaceo): Sapropelitas. (3) Lutitas silidificadas y lodolitas: Pedernal (4) Caliza. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Anexos Página 90 Tabla 6 Núcleo No. Descripción 1 2 Fragmentos de roca volcánica, algo de ooze 10 m de ooze de foraminíferos, algunos fragmentos volcánicos y ceniza en el metro superior 10 m de ooze, nódulos de manganeso en la parte superior 9 m de ooze, nódulos de manganeso en la parte superior 3 m de arcilla rojiza y ooze sobre 3 m de ooze de foraminíferos 8 m de arcilla roja 9 m de arcilla roja 1 m de arena gradada, de fina en la parte superior a gruesa en la parte inferior, sobre 50 cm de arcilla lodosa, sobre 60 cm de arena gradada, sobre 3 m de arcilla roja. 6 m de lechos alternos de arcilla gris y limo café con algunas capas de arena fina a gruesa, una capa de arena en la base, con fondo de grava. 4 m de arenas gruesas y gravas. 7 m de limos con capas de arena y gravas de 40 cm en promedio. 9 m de lodo gris con capas de arena fina de 20 cm promedio. 10 m de arcillas café y gris, varias capas de arena fina y limo de 10 cm promedio. 10 m de lodo café con algunas capas de arena fina y limo de 5 cm. 10 m de ooze cafesoso Fragmentos de roca (basalto) y ceniza volcánica 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Dr. Oscar E. González Yajimovich % de CaCO3 en los 10 cm superiores 90 Prof. del agua en (metros) 1500 2000 80 3000 75 4000 15 5000 3 5 15 6000 7000 4500 - 1000 - 500 1500 - 3000 6 4000 62 3000 78 - 2000 1500 Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Anexos Página 91 Figura 51. Diagrama simplificado del Borde Continental Californiano donde se muestran las cuencas sedimentarias principales y los riscos entre ellas. Note que las islas representan las porciones por arriba del nivel del mar de los bancos submarinos. 2.1.48. Método de Evaluación Al final de la sesión de laboratorio, cada estudiante deberá mostrar al profesor el trabajo realizado durante la misma (dibujos, anotaciones, etc.), de lo contrario no podrá salir del laboratorio. 2.1.49. Bibliografía [Listado de bibliografía de la práctica] Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Anexos Página 92 Anexos Normas Generales de Seguridad e Higiene 1. El uso de bata es obligatorio. 2. Antes de empezar el trabajo en el laboratorio tienes que familiarizarte con los elementos de seguridad disponibles. 3. Es necesario localizar las salidas principales y de emergencia por si se diese el caso de una evacuación por fuego o por cualquier otro incidente, así como conocer la localización exacta de extintores, duchas de seguridad y duchas de ojos. 4. Es obligatorio usar gafas de seguridad siempre que se esté en el laboratorio. 5. No usar lentes de contacto en el laboratorio, ya que en caso de accidente las salpicaduras de productos químicos o sus vapores pueden pasar detrás de las lentes y provocar lesiones en los ojos antes de poder retirar las lentes. En estos casos es recomendable el uso de gafas graduadas o de gafas de seguridad cerradas. 6. Sí un producto químico te salpica los ojos, utiliza inmediatamente una ducha de ojos y lava completamente el ojo afectado durante 15 minutos sin interrupción. Actúa siempre con urgencia, en menos de 10 segundos. No dirijas una corriente de alta presión de agua de un grifo directamente al ojo porque podrías lesionarlo. Informa al encargado del laboratorio de lo que ha sucedido y si es necesario pide asistencia médica. 7. 7. El uso de bata (preferentemente de algodón) es obligatorio, ya que por mucho cuidado que se tenga al trabajar, las salpicaduras de productos químicos son inevitables. 8. 8. Así mismo se recomienda llevar zapatos cerrados y no sandalias. 9. 9. No comer ni beber en el laboratorio, ya que hay la posibilidad de que los alimentos o bebidas se hayan contaminado con productos químicos. 10. Los recipientes del laboratorio nunca deben utilizarse para el consumo y conservación de alimentos y bebidas; tampoco las neveras u otras instalaciones destinadas al empleo en los laboratorios. 11. Lavarse siempre las manos después de hacer cualquier análisis y antes de salir del laboratorio. 12. Procure quitarse la bata hasta que salga del laboratorio. 13. Está prohibido fumar en el laboratorio por razones higiénicas y de seguridad. 14. No inhales, pruebes o huelas productos químicos si no estás debidamente informado. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Anexos Página 93 15. Cerrar herméticamente los frascos de productos químicos después de utilizarlos. 16. Para pipetear los líquidos utilice siempre una bombilla pipeteadora, no absorber directamente con la boca. 17. Cuando caliente tubos de ensaye hágalo siempre en la parte superior del líquido y con agitación suave, nunca por el fondo del tubo, y debe estar inclinado y no apuntar hacia ninguna persona. 18. No deben transportarse innecesariamente los reactivos de un sitio para otro del laboratorio. Sí tuviese que hacerlo, tenga cuidado con las botellas, las cuales deben ser siempre transportadas cogiéndolas por el fondo, nunca por la boca de la botella. 19. El área de trabajo tiene que mantenerse siempre limpia y ordenada, sin libros, abrigos, bolsas, productos químicos vertidos. 20. La conducta en el laboratorio debe ser seria, sin bromas, sin correr, jugar, empujar, gritar, etc. 21. No se puede hacer ningún experimento no autorizado. 22. No utilices nunca un equipo o aparato sin conocer perfectamente su funcionamiento. 23. No utilices material de cristal en mal estado ya que aumenta el riesgo de accidentes. 24. El material y los aparatos utilizados tienen que dejarse siempre limpios y en perfecto estado de uso. 25. Todos los productos químicos tienen que ser manejados con mucho cuidado de acuerdo con las Hojas de Seguridad de cada una de las sustancias. 26. No inhales los vapores de productos químicos y trabaja siempre en vitrinas extractoras, especialmente cuando manipules productos tóxicos, irritantes, corrosivos o lacrimógenos. Medidas Generales en Caso de Accidente Plan general de emergencia Dar la alarma. Ponerse a salvo. Ayudar a las personas. Luchar contra el fuego. Avisar al responsable del departamento. Evacuación del edificio en caso necesario. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Anexos Página 94 Avisar a ambulancias, bomberos. Fuego en el laboratorio Evacuar el laboratorio, por pequeño que sea el fuego, por la salida principal o por la salida de emergencia, sí la principal está bloqueada. Avisar a todos los compañeros de trabajo sin que se extienda el pánico y conservando siempre la calma. Sí el fuego es pequeño y localizado, apagarlo utilizando un extintor adecuado, arena cubriendo el fuego con un recipiente de tamaño adecuado que lo ahogue. Retirar los productos químicos inflamables que estén cerca del fuego. No utilices nunca agua para extinguir un fuego provocado por la inflamación de un disolvente. Para fuegos grandes aislar el fuego, utilizar los extintores adecuados, sí el fuego no se puede controlar rápidamente accionar la alarma de fuego, avisar al servicio de extinción de incendios y evacuar el edificio. Fuego en el cuerpo Sí se te incendia la ropa, pide inmediatamente ayuda. Estírate en el suelo y rueda sobre ti mismo para apagar las llamas. No corras ni intentes llegar a la ducha de seguridad si no es que está muy cerca de ti. Es tu responsabilidad ayudar a alguien que se está quemando, cúbrele con una manta antifuego, condúcele hasta la ducha de seguridad, si está cerca, hazle rodar por el suelo, no utilices nunca un extintor sobre una persona. Una vez apagado el fuego, mantén a la persona tendida, procurando que no coja frío y proporciónale asistencia médica. Quemaduras Las pequeñas quemaduras producidas por material caliente, baños, placas, etc., se tratarán lavando la zona afectada con agua fría durante 10-15 minutos. Las quemaduras más graves requieren atención médica inmediata. No utilices cremas y pomadas grasas en las quemaduras graves. Cortes Los cortes producidos por la rotura de material de cristal son un riesgo común en el laboratorio. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Anexos Página 95 Las cortadas se tienen que lavar bien, con abundante agua corriente, durante 10 minutos como mínimo. Sí la cortada es pequeña y deja de sangrar en poco tiempo, lávala con agua y jabón y tápala con una venda. Sí la cortada es grande y no deja de sangrar, requiere de asistencia médica inmediata. Derrame de productos químicos sobre la piel Los productos químicos que se hayan vertido sobre la piel han de ser lavados inmediatamente con agua corriente abundantemente, como mínimo durante 15 minutos. Las duchas de seguridad instaladas en los laboratorios serán utilizadas en aquellos casos en que la zona afectada del cuerpo sea grande y no sea suficiente el lavado en una pila. Es necesario sacar toda la ropa contaminada de la persona afectada lo antes posible mientras esté bajo la ducha. Recuerda que la rapidez en el lavado es muy importante para reducir la gravedad y la extensión de la herida. Proporcionar asistencia médica a la persona afectada. Corrosiones en la piel por ácidos y álcalis Cuando ocurre una corrosión por ácidos, corta lo más rápidamente posible la ropa, lave con agua abundantemente la zona afectada, neutralice la acidez con bicarbonato de sodio durante 15-20 minutos, sacar el exceso de pasta formada, seca y cubra la parte afectada con linimento óleo-calcáreo o parecido. Cuando se produce una corrosión por álcalis, lave la zona afectada abundantemente con agua corriente y aclárala con una disolución de ácido acético al 1%, seca y cubre la zona afectada con una pomada de ácido tánico. Corrosiones en los ojos En este caso el tiempo es esencial (menos de 10 segundos), cuanto antes se lave el ojo, menos grave será el daño producido. Lava los dos ojos con agua corriente abundantemente durante 15 minutos como mínimo en una ducha de ojos, y, si no hay, con un frasco de lavar los ojos. Es necesario mantener los ojos abiertos con la ayuda de los dedos para facilitar el lavado debajo de los párpados. Es necesario recibir asistencia médica, por pequeña que parezca la lesión. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC Manual de Prácticas de Laboratorio de Oceanografía Geológica Anexos Página 96 Ingestión de productos químicos Antes de cualquier actuación pide asistencia médica. Sí el paciente está inconsciente, ponerlo en posición lateral de seguridad, con la cabeza de lado, y estirarle la lengua hacia fuera. Dr. Oscar E. González Yajimovich Facultad de Ciencias Marinas de la UABC
