Vulcanismo y Sismicidad. Normativa Sismorresistente

El Vulcanismo

Los volcanes aparecen en tres contextos tectónicos distintos:

• Bordes de placa convergentes: El 80 % de los volcanes activos están en estas condiciones. Los magmas generados suelen ser muy viscosos, atrapando los gases disueltos hasta alcanzar grandes presiones en la cámara magmática que se liberan en la erupción de forma explosiva.
• Los estratovolcanes: Son acumulaciones de materiales de sucesivas erupciones a base de estratos alternantes de cenizas y lavas, generando edificios de gran altura. En algunos casos, sus explosiones son de tal magnitud que remueven la parte superior del cono produciendo una cavidad central llamada caldera.
• Bordes de placa divergentes: O volcanes de Rift. Los magmas generados son poco viscosos, dando lugar a erupciones de baja explosividad y de naturaleza efusiva, especialmente desde el interior terrestre. Son magmas poco viscosos.
• Volcanes intraplaca: Volcanes de punto caliente originados por el ascenso de material fundido desde el interior terrestre. Son magmas poco viscosos.

Clasificación de las Erupciones (de menos a más explosivos)

• Islándico
• Hawaiano
• Estromboliano
• Vulcaniano
• Vesubiano
• Plineano
• Peleano

Procesos Volcánicos y Factores de Riesgo

• Erupciones con magmas de baja viscosidad: El gas escapa fácilmente a la atmósfera. La obturación del conducto de salida se resuelve con explosiones rítmicas de baja energía que provocan la dispersión de piroclastos en un área reducida. El riesgo está ligado a la caída de piroclastos y al flujo de coladas de lava.
• Erupciones con magmas de alta viscosidad: El conducto volcánico suele estar taponado. Cuando los gases consiguen liberarse lo hacen de forma explosiva, rompiendo el volcán y provocando avalanchas que pueden alcanzar altas velocidades, produciendo una destrucción total del área afectada.
• Lluvias piroclásticas: Estas caídas de cenizas pueden producir trastornos en los núcleos de población (hundimiento de techos, reducción de la visibilidad), en la agricultura (destrucción de la vegetación) y en la ganadería (contaminación de los pastos).
• Coladas piroclásticas: O nubes ardientes. Constituyen el proceso más destructivo de las erupciones volcánicas. Sus elevadas temperaturas y su gran movilidad les dotan de una tremenda letalidad, arrasando y quemando todo a su paso.
• Flujos de lava: Las lavas están siempre confinadas en los fondos del valle y su discurrir es fácil de predecir.
• Flujos de lodo o lahares: Un lahar es un movimiento rápido de masas de rocas y lodo provocado por el agua en las laderas de un volcán. Son flujos muy móviles y capaces de transportar grandes volúmenes de materiales a grandes distancias. Hay veces que los volcanes que se sitúan a gran altura están coronados por casquetes de hielo que, en caso de erupción, se pueden licuar rápidamente y generar devastadores flujos de lodo.
• Gases volcánicos venenosos: Algunos gases que aparecen en las erupciones volcánicas pueden ser peligrosos o tóxicos para las plantas y animales. Estos gases se acumulan en zonas deprimidas llamadas valles de la muerte.
• Tsunamis: Son grandes olas volcánicas relacionadas con seísmos generados por erupciones volcánicas o por desplazamiento del agua durante las erupciones explosivas.

Predicción y Prevención del Vulcanismo

Para predecir hay que observar los fenómenos precursores, ya que una erupción volcánica no es un fenómeno que ocurra espontáneamente. Los fenómenos precursores más frecuentes son:

• Seísmos: El magma, al ascender, provoca muchos pequeños seísmos que aumentan a medida que se acerca el momento de la erupción. Lo cual se estudia y detecta mediante sismógrafos.
• Deformaciones del terreno: Estos desplazamientos se controlan con distanciómetros.
• Emisión de gases: Antes de las erupciones hay cambios en el volumen y tipo de gases emitidos.
• Anomalías térmicas: Incrementos de temperatura detectados en aguas termales, fuentes y caudales subterráneos.
• Comportamiento de animales: El instinto les salva de muchos desastres.
• Temperatura de la superficie: Por medio de satélites artificiales.
• Anomalías magnéticas: Antes de las erupciones se detectan cambios en el campo magnético local.
• Propiedades eléctricas: El ascenso del magma caliente modifica la resistividad de las rocas de la zona.
• Anomalías de la gravedad.

Sismicidad

Un seísmo o terremoto es un súbito movimiento o temblor del sustrato producido por un abrupto desplazamiento de masas de rocas, normalmente a unos 15-30 m de profundidad. Estos movimientos se producen en respuesta a fuerzas tectónicas.

Las rocas acumulan tensiones hasta que estas vencen la consistencia de la roca, produciéndose fracturas llamadas fallas que acaban extendiéndose desde el foco o hipocentro. Durante la rotura, los bordes de la falla friccionan uno con otro desprendiendo energía que se emite por medio de ondas sísmicas.

La mayoría de los seísmos se localizan en los bordes activos de las placas (2/3 en el Cinturón de Fuego del Pacífico) y algunos se producen en el interior de las placas.

Tipos de Ondas

• Ondas P (Primarias): Ondas longitudinales que viajan a gran velocidad (5-8 Km/s)
• Ondas S (Secundarias): Vibran perpendicularmente a la dirección del desplazamiento. Se mueven a velocidades menores (unos 3 Km/s)
• Ondas Rayleigh y Love: Ondas superficiales, lentas y las más dañinas.

Las ondas P son las primeras en causar la vibración de un edificio y las ondas S llegan después y originan la vibración de un lado a otro. Las ondas S son las más destructivas porque los edificios se diseñan para soportar esfuerzos verticales, pero no horizontales.

Las sacudidas se expresan en función de la velocidad y de la cantidad de movimiento del terreno (aceleración del suelo). La aceleración del suelo expresa el valor a partir del cual el terreno se mueve tanto horizontalmente como verticalmente por efecto de un seísmo.

Los terremotos se describen en función de su magnitud e intensidad. La magnitud mide la energía liberada por un seísmo. Se mide mediante la escala Ritcher, donde un seísmo de escala catastrófica debe ser superior a 5,5. La intensidad mide los daños provocados por un terremoto en un lugar determinado. La intensidad se determina de manera subjetiva y no de manera objetiva, observando los daños provocados por un seísmo sobre estructuras humanas.

Efectos Asociados a los Seísmos

• Aparición de fracturas superficiales como consecuencia del movimiento de las fallas
• Aparición de escarpes topográficos y subsidencia
• Deslizamientos, caída de rocas y avalanchas de nieve
• Licuefacción de suelos
• Cambios en el nivel freático
• Tsunamis, inundaciones e incendios

Principales Fenómenos Premonitorios

• Reducción de la velocidad de las ondas sísmicas meses antes del seísmo
• Deformaciones del sustrato
• Cambios en la composición de las aguas de los manantiales
• Aparición de series de microseísmos antes del seísmo principal
• Cambios en el régimen de las mareas
• Modificaciones de la resistividad eléctrica y la susceptibilidad magnética de los materiales de la zona
• Aparición de luminosidades
• Anomalías en el comportamiento de ciertos animales

Normativa Sismorresistente

Estas normativas incluyen fundamentalmente:

• Zonificación del territorio con las características de los seísmos máximos
• Métodos de cálculo estáticos y dinámicos
• Recomendaciones sobre tipos constructivos y refuerzos

Sismicidad en España

• Extremo Sur-Suroeste: Golfo de Cádiz, estrecho de Gibraltar. Zona de colisión entre placa Ibérica y Africana.
• Pirineos: Zona de sutura de la subplaca Ibérica con la Euroasiática.
• Islas Canarias: Consecuencia del origen volcánico de las islas.

Erosión y Evolución de Laderas. Estabilidad. Deslizamientos

Erosión: Es un proceso natural que forma parte del ciclo geomorfológico ligado a la dinámica evolutiva de la superficie del planeta. El proceso erosivo del agua comienza con el impacto de la lluvia sobre el suelo. Esta agua remueve las partículas más finas del suelo. A continuación, se produce una erosión en surcos que abre pequeños caudales en las zonas donde se encuentra la escorrentía. Cuando aumenta la cantidad de agua en los surcos, estos se hacen más profundos.

Evolución de las laderas: Toda superficie inclinada natural está influenciada por la gravedad y puede ser modificada por movimientos en masa ladera abajo. Son movimientos de ladera todos los procesos influenciados por la gravedad y que provocan el transporte ladera debajo de roca, regolito o suelo.

Se considera deslizamiento a cualquier movimiento de ladera.

Estabilidad e inestabilidad: En el desencadenamiento de un deslizamiento concurren diversos factores externos e internos y determinados valores críticos que facilitan la ocurrencia del proceso:

• Factores externos: aumentan las fuerzas desestabilizadoras, sin ejercer acciones de resistencia: removilizaciones del terreno, vibraciones, cambios climáticos, etc.
• Factores internos: disminuyen las fuerzas de resistencia como consecuencia de cambios propios del material: meteorización del terreno, caídas progresivas del material.

Estabilidad de suelos:

• Suelos cohesivos: arcillas, limos y limonitas compactas. Si el grosor es potente dan lugar a deslizamientos.

Deslizamientos

Hay diversas clasificaciones para los deslizamientos. Los criterios más comunes son:

• Forma, volumen y naturaleza de la masa movida.
• Velocidad, forma y trayectoria del movimiento.
• Daños originados.
• Tipos y partes del movimiento.
• Otros.

Procesos Litorales. Dinámica Litoral. Formas Erosivas y su Acumulación. Tipos de Costa. Problemática Ingenieril

Procesos Litorales

Procesos correspondientes al conjunto de interacciones entre la masa de agua y las tierras emergidas (áreas litorales). El medio litoral es muy complejo, sin embargo, las acciones que le afectan son bastante homogéneas.

Dinámica Litoral

Los materiales que recibe la franja costera sufren una continua reelaboración y reemplazamiento a través de dicha franja.

Las acciones responsables de estas acciones son: el oleaje, las mareas y las corrientes litorales. Estas acciones afectan también a la propia línea de costa que constantemente está siendo modificada por la acción del litoral.

Las líneas actuales de costa son el resultado de múltiples procesos; fundamentalmente de elevaciones y bajadas del nivel del mar además de las actuaciones humanas.

El Oleaje

Las olas son ondulaciones estacionarias en el agua que conllevan transporte de energía, originadas frecuentemente por el viento. Se clasifican en función de su energía, frecuencia y características hidrodinámicas.

El oleaje que incide sobre la costa experimenta una serie de modificaciones:

1. Reflexión: cuando la ola encuentra un obstáculo vertical se reenvía hacia el mar.
2. Difracción: cuando la ola encuentra un borde abrupto que emerge del fondo su energía se transmite lateralmente a la cresta de la ola.
3. Refracción: cuando la ola se mueve en aguas someras, la fricción sobre el fondo provoca un retardo de la misma y se va muriendo más despacio.

El efecto de la refracción concentra la energía de las olas incidentes sobre los promontorios apareciendo erosión sobre ellos, mientras que en las bahías predomina la sedimentación.

Las Mareas

Son oscilaciones periódicas del nivel medio de las aguas debido a interacciones gravitatorias Tierra-Luna-Sol.

Tipos:

1. Micromareales: oscilaciones < 2 mts. (Mediterráneo)
2. Mesomareales: de 2-4 mts (Cantábrico)
3. Macromareales: > 4 mts (Cantábrico-Atlántico)

La importancia de las mareas se debe al efecto impulsor ejercido sobre el oleaje además de las corrientes de una marea como consecuencia de los ascensos y descensos de las aguas.

Formas Erosivas y de Acumulación

Erosivas:

1. Acantilados
2. Plataformas de abrasión
3. Estuarios
4. Rías

De acumulación:

1. Playas
2. Flechas y tómbolos
3. Llanuras de dunas
4. Deltas

Tipos de Costa

1. Costas de rías: formadas por la inundación de un valle fluvial (Galicia)
2. De fiordo: Noruega
3. De isla barrera: Mar Menor
4. Arenosas o de playas estabilizadas
5. Llanuras de marea: (Santoña)
6. De delta
7. Arrecífales
8. Acantilados

Problemática Ingenieril

Relleno antrópico de zonas intermareales estuarios:

1. Bahía de Santander ha perdido el 76% de su costa original y un 50% de su superficie.
2. Los 22 estuarios y marismas de Cantabria han reducido su superficie un 52%.