Locos por la Geología

Archivo de la categoría ‘Geología en la vida cotidiana’

Este tema tiene de por sí numerosas aristas, de modo que sólo voy a presentarles una muy apretada síntesis, basada sobre todo en el trabajo de Javier Alonso Rodríguez, de la Universidad de Oviedo, publicado en 1998. Sí hace mucho ya, pero me gustó la sistematización de los principales aspectos tratados, por lo cual sigo esos lineamientos.

¿Qué se entiende por contaminación atmosférica?

Se conoce como contaminación atmosférica a toda carga en el aire que la compone, de sustancias materiales y/o de energía en cantidades anómalas si se las compara con la composición química habitual. Pueden también ser las propiedades físicas las que resulten modificadas.

Esa contaminación puede o no afectar la calidad de vida en la región afectada, pues el concepto en sí sólo se refiere a las características de la composicón del aire, no a sus efectos directos o indirectos sobre la biosfera.

¿Qué tipo de contaminantes existen, según su origen?

Básicamente son dos las categorías existentes, según el origen o procedencia:

Son contaminantes naturales, aquéllos generados por la propia dinámica de la Tierra, como es el caso de los resultantes de la actividad volcánica,  la acción del viento que levanta partículas desde el suelo, o que genera aerosles desde la superficie de los espejos de agua. También eventos aleatorios como los incendios forestales, no provocados por el hombre. cargan la atmósfera con gases y partículas.

Hay también una parte de la contaminación natural que es generada por los procesos metabólicos de los seres vivos, y por descomposición de la materia orgánica, sin intervención del hombre.

Toda la porción restante de la contaminación es de origen antrópico, es decir que se debe a acciones humanas exceptuadas las de su metabolismo. Aquí se incluyen los gases liberados como subproducto de la generación de energía a partir de combustibles fósiles, los materiales liberados en procesos industriales, o por los medios de transporte, principalmente.
Por regla general, los contaminantes antrópicos reconocen una fuente específica, y según cómo se distribuyen en el espacio se dividen en:

• Puntuales, fijos o estacionarios, como son las usinas o determinadas fábricas, curtiembres o destilerías.
• Lineales o móviles, como son las rutas, autopistas y caminos donde se concentran las emisiones de los vehículos en marcha.
• Zonales, compuestos o múltiples, que incluyen las ciudades, áreas industriales y puertos y aeropuertos.

Si bien la contaminación natural es mayor en volumen que la antrópica, las fuentes emisoras están muy repartidas en toda la superficie terrestre, lo que atempera sus efectos, debido precisamente a la mayor dispersión.

¿Qué ciclo cumplen los contaminantes en la atmósfera?

Una vez que los contaminantes se dispersan (los sólidos) o se difunden (los gaseosos) en la atmósfera comienzan un cierto ciclo evolutivo a lo largo del cual reaccionan entre sí, cambiando de composición, tamaño, estado físico, etcétera, según cuáles sean los elementos presentes, y las condiciones atmosféricas y meteorológicas.

Así resultan dos grupos de contaminantes:

Los contaminantes primarios, son los resultantes de emisiones directas desde los focos mencionados más arriba.

Los contaminantes secundarios, en cambio, se forman en la atmósfera a partir de combinaciones y reacciones entre los contaminantes primarios. Un ejemplo es la formación de lluvia ácida.

Con posterioridad, la atmósfera misma se depura, eliminando los contaminantes a través de procesos naturales. Así pues, los gases pueden condensarse, ser absorbidos por sustratos sólidos o resultar disueltos en los espejos de agua. Los sólidos tienden a coagularse, creciendo de tamaño hasta que su peso es tal, que terminan cayendo al suelo; o bien son lavados por las precipitaciones.

¿Cómo se clasifican los contaminantes según su tiempo de residencia en la atmósfera?

Los elementos contaminantes tienen un tiempo de residencia en la atmósfera que permite su clasificación en:

• De corta duración, que va desde horas hasta un día, y que incluyen básicamente a las partículas gruesas que sedimentan rápidamente.
• De media duración que implica alrededor de una semana, y que puede ser resultante de una contaminación regional, generalmente relacionada con vulcanismo o incendios forestales.
• De larga duración, que puede alcanzar a varios meses, y suelen ser las emisiones gaseosas, cuya eliminación es muy lenta.

La vida media de un contaminante depende de las características propias del mismo, de la capacidad difusora de la atmósfera y del ritmo de eliminación, además de la continuidad o no de las emisiones que lo colocan en la atmósfera.

¿Cómo se clasifican los contaminantes, según su estado físico?

Como no puede ser de otra manera, hay contaminantes sólidos, líquidos- que constituyen mayormente nieblas y aerosoles- y gaseosos.

¿Cómo se clasifican las partículas contaminantes según su tamaño?

Se habla de granos o gránulos en suspensión, cuando se trata de tamaños comprendidos entre 2 mm y 62 µm. Son por lo general visibles a ojo desnudo, insolubles y aportados por el viento, que los dispersa en la atmósfera, pero que al cesar su acción los deposita rápidamente por simple gravedad.

El término polvo o ceniza se aplica a partículas entre 62 y 1 µm. Sólo se ven con microscopio óptico, y son también mayoritariamente insolubles. Tienden a permanecer en la atmósfera por largos períodos, hasta que la lluvia los decanta, o bien se depositan según la velocidad que les define la ley de Stockes, que analizaremos en un post ad hoc.

Recordemos que la ceniza volcánica no resulta de combustión, pero en el caso de los contaminantes de la atmósfera, se incluyen también en el término «ceniza», las partículas que sí proceden de incendios forestales o de otras combustiones.

El término específico «hollín» se usa para núcleos de carbón al cual otros contaminantes se adhieren superficialmente. Lo que lo distingue de otras partículas es el color negro que tizna todas las superfices expuestas.

¿Qué puede decirse de los gases?

Entre los contaminantes gaseosos se encuentra el humo, que puede resultar de la combustión incompleta de combustibles fósiles como el carbón y el petróleo, o de la madera; puede ser humo industrial, debido a la volatilización y posterior condensación de vapores, que generalmente da origen a reacciones químicas de oxidación y libera compuestos potencialmente peligrosos para los seres vivos. Por último también puede producirse humo por procesos de descomposición de materia orgánica.

Existen también otros elementos gaseosos que resultan tanto de procesos orgánicos como inorgánicos, naturales o artificales, tales como el CO2, CO, SH2, MH3, etc, cuyos efectos pueden ser desde irritantes hasta letales según su tipo y concentración.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio.

En posts anteriores les mencioné de pasadita el efecto Coriolis, y les prometí explicarlo de modo bien sencillito en algún otro momento. Éste es pues, el momento.

Les aclaro que pretendo hacer del tema algo muy digerible y de verdad accesible a todos, porque ya hay en wikipedia páginas que tienen toda la formulación física y matemática, que acá no les voy a repetir.

Mi objetivo es que capturen el concepto, para entender después otros muchos temas, relacionados sobre todo con el clima.

¿Qué es el efecto de Coriolis?

Se denomina efecto Coriolis o de Coriolis a la fuerza ficticia que afecta a un cuerpo que se mueve, con respecto a un sistema que a su vez está en rotación.

Sin embargo no debe confundirse con la fuerza centrífuga, ya que el vector que representa a la fuerza de Coriolis es tanto perpendicular al eje de rotación del sistema, como al vector que representa el movimiento del cuerpo.

El efecto resultante cuando el sistema involucrado es la Tierra en rotación, se manifiesta a través de la desviación de toda masa de aire o de agua en desplazamiento sobre la superficie planetaria.

El efecto Coriolis hace que una masa fluida que se desplaza en el hemisferio norte se desvíe hacia la derecha respecto a su trayectoria original, mientras que en el hemisferio sur se desvía hacia la izquierda.

El único sitio del planeta donde no ocurre desviación alguna del cuerpo fluido en movimiento, es a lo largo del propio ecuador de rotación. Ahora bien, a nivel atmosférico un desplazamiento de aire paralelo al ecuador y en la latitud 0°, es difícil de concebir, porque no habría un gradiente térmico (al menos en teoría) que creara una corriente que se desplazara a lo largo de ese círculo máximo. De hecho en el patrón global de circulación atmosférica, no hay vientos que recorran el planeta según ese diseño.

¿Quién describió la fuerza de Coriolis por primera vez?

Fue Gaspard-Gustave de Coriolis, quien presentó este efecto en un artículo publicado en 1835, con el título «Sur les équations du mouvement relatif des systèmes de corps» (Sobre las ecuaciones del movimiento relativo de los sistemas de cuerpos).

En ese artículo apareció la descripción matemática de la fuerza, pero sólo hacia el inicio del Siglo XX, comenzó a conocerse con el nombre de su descubridor; pese a que ya desde el final del S XIX el efecto- todavía innominado- había comenzado a aplicarse en los análisis matemáticos de las disciplinas meteorológicas y oceanográficas.

¿A qué se debe el efecto de Coriolis?

Expliquémoslo sencillito. Supongamos una masa de aire que parte desde el ecuador hacia el norte, y que obviamente también deberá moverse hacia el este, porque el planeta entero rota hacia el este.

En el círculo ecuatorial, donde comienza el movimiento de la masa de aire (digamos que también donde nace el vector que lo representa), tanto la Tierra como la corriente de aire se mueven a una misma velocidad, que ronda los 1.670 km por hora. (Y que no les dé vértigo, porque al movernos con ella, y no tener un marco referencial en reposo, no notaremos tal movimiento, así que tranquis).

Ahora piensen en un punto cualquiera del planeta que no esté sobre el ecuador. Tanto al norte como al sur del círculo máximo, todos los puntos terrestres recorren menos distancia a lo largo de una vuelta completa del planeta en el mismo tiempo de aproximadamente 24 h. Por ende, es obvio que al alejarse del ecuador, la velocidad de rotación disminuye.

Volvamos a nuestro vientecito que se mueve desde el ecuador hacia el norte. Debido a lo que acabo de explicarles, esa corriente – que se mueve en el ecuador con la misma velocidad que la superficie terrestre- cuando se desplaza hacia el norte, comienza a retrasarse, desviándose hacia el este, respecto a la superficie terrestre que le queda por debajo.

Para un observador en la Tierra, ese flujo de aire parece entonces desviarse hacia la derecha, y ¡voilá!, ya tenemos explicado el efecto de Coriolis. (Vean la figura que ilustra el post).

Obviamente en el hemisferio Sur, la desviación será hacia la izquierda por el mismo mecanismo.

¿Por qué se lo considera una fuerza ficticia?

Porque si toda esa circulación se observara desde fuera del planeta, al cambiar el marco de referencia, la desviación en realidad no existe, y podríamos ver la trayectoria de la masa de aire como aproximadamente recta y no curvada. Lo podrán ver muy bien en el video que pesqué en la red para ustedes, y que seguramente les va a encantar.

¿Qué importancia tiene a los efectos de la dinámica geológica?

Como en la Tierra todo el sistema de circulación, tanto atmosférica como oceánica, se ve modificado por el Efecto de Coriolis, la transferencia térmica superficial se ve altamente influenciada, y el clima todo es a su vez, un factor relevante para la dinámica exógena.

De allí que los geólogos nos tomemos el trabajo de entender este tema. Y ustedes, mis lectores, lo van a aplicar conmigo, en explicaciones de posts futuros, ya lo verán.

Para quienes comprenden inglés, les incluyo este video donde no puede explicarse mejor y más gráficamente el efecto de Coriolis, y que he tomado de este canal de You Tube

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Hoy vamos a dar un poco de claridad al concepto de lapizlázuli que tanta gente toma por un mineral, sin que lo sea en un sentido estricto.

¿Qué es el lapizlázuli?

En primer lugar, digamos que es una gema, y eso, como expliqué hace ya mucho, no significa que sea un mineral.

En efecto, el lapizlázuli no es un mineral, sino una roca que contiene siempre lazurita (mineral idiocromático, de color azul), pero que también puede contener uno o más de los siguientes minerales: sodalita, haüynita y noseana (generalmente ostentando también un color azul), además de calcita, pirita, wollastonita, diópsido y escapolita. Todos estos minerales ya están indicando que el origen de la roca que los contiene es metamórfico, y por ende es en sectores de rocas de ese origen que debemos buscar sus depósitos, pero ya volveremos sobre este punto.

El lapizlázuli es una de las gemas no transparentes más valiosas, por la belleza de su color intenso, a veces veteado y hasta con brillos metálicos dorados cuando es muy rica en pirita.

¿Qué características tiene el lapizlázuli?

Como se trata de una roca que puede contener una diversidad de minerales, no puede darse para ella una composición química determinada, pero sí debemos saber la fórmula de la lazurita (no confundir con azurita, que es otro mineral azul), que siempre está presente en la gema.

La lazurita es un silicato de composición Na₃Ca(Si₃Al₃)O₁₂S, idiocromático azul, como ya dije, no transparente y de raya obviamente azul.  Cristaliza en el sistema cúbico, pero su hábito es granular masivo, y tiene dureza: 5 a 5,5 en la escala de Mohs.

En cuanto a la gema misma, es decir la roca que continene a la lazurita, conserva la dureza de este mineral y tiene una densidad del mismo orden que él, rondando los 2,75 a 2,90 g/cm3.

¿Qué usos tiene el lapizlázuli?

Hoy, por su gran belleza, es una gema usada en joyería y en esculturas y otros ornamentos. Pero en otros tiempos tuvo alguna significación religiosa, como en el antiguo Egipto, donde se la consideraba símbolo de pureza, poder y salud, llegándose a extremos como ingerirla en forma de polvo por sus supuestos efectos curativos.

El polvo de su mineral constituyente, la lazurita, se usó en la Edad Media para producir el pigmento azul ultramar para pinturas y telas.

¿Dónde hay yacimientos en el mundo?

Los principales yacimientos, explotados desde la antigüedad y todavía en producción, son los del Hindukush en  Afganistán. Existen también depósitos en Alemania, Angola, Canadá, norte de Chile (país del que es la piedra nacional), Estados Unidos, Birmania y Rusia.

¿Hay yacimientos en Argentina?

El único depósito conocido en Argentina no está en producción aunque sí denunciado, y se encuentra- y no por casualidad- en la Cordillera principal, limitando con Chile. Se encuentra a una altura de 3.000 msnm, en la Provincia de San Juan, Departamento Calingasta. Su referencia es el Hito Portezuelo de Calderón que se halla a 500 metros más al sur.

Obviamente, el origen de este enriquecimiento mineral es el mismo que el de los yacimientos chilenos, de los cuales es la continuidad en nuestro territorio.

Se trata de un cuerpo de calizas que han sido metamorfizadas por la intrusión de un cuerpo monzogranítico, y afectadas también por la posterior inyección de líquidos hidrotermales ricos en azufre.

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Esto que voy a narrarles está perfectamente documentado, porque ocurrió en la historia reciente, cuando se cuenta con todo tipo de medios para registrar acontecimientos de esta clase.

¿Puede un evento volcánico cambiar el clima del planeta?

Comencemos por aclarar que un verdadero cambio climático, tal como expliqué en su momento, requiere una persistencia en el tiempo del orden de los cincuenta años como mínimo; de lo contrario estaremos ante las fluctuaciones que se contemplan dentro de lo que es la variabilidad climática.

Una vez comprendido esto, diremos que la respuesta es no. Un evento volcánico aislado, difícilmente podrá prolongar sus efectos por tanto tiempo. No obstante, si cambiamos esta pregunta por la del título del post, es decir si puede una erupción enfriar el planeta, la respuesta es sí.

Sólo que no podrá sostener ese enfriamiento por más de cincuenta años, porque mucho antes, las lluvias mismas habrán cambiado las condiciones atmosféricas, devolviéndolas a la situación imperante antes del evento.

En otras palabras, habrá una importante influencia, capaz de inducir una variación climática, pero no tan prolongada como para generar un cambio climático. ¿Está claro?

Y todavía hay que aclarar, que para complicar aún más un sistema de por sí complejo, como es el clima, luego de una erupción de gran intensidad, pueden coexistir un calentamiento en ciertas partes de la atmósfera, y un enfriamiento en otras capas de ella. Interesante, ¿verdad?

Pero no se sientan aliviados, que todavía falta agregar algo más: si en lugar de tratarse de un único volcán erupcionando, se sumaran los efectos de muchos volcanes, relevándose unos a otros en intervalos relativamente cortos, en lo que se conoce como un ciclo de vulcanismo, o un pulso volcánico generalizado, entonces sí, podría contribuirse a un cambio climático global, siempre que otras condiciones estuvieran dadas. Otra vez, la famosa convergencia de causas.

Pasando en limpio, episodios volcánicos generalizados y duraderos constituyen un factor más que favorece el Cambio Climático Global, siempre que «trabaje» en la misma dirección que los otros constituyentes del sistema, y no en oposición a ellos.

¿Qué efectos pueden generar los volcanes en relación con el clima?

En general, las erupciones volcánicas de violencia suficiente como para eyectar materiales hasta la alta atmósfera, llegan a producir tanto a nivel local como regional, al menos tres efectos diferentes, a veces antagónicos entre sí.

El primero de los efectos deviene de la contaminación química resultante de la emisión de gases tóxicos, como los ácidos clorhídrico y fluorhídrico, el dióxido de azufre, el hidrógeno, el flúor y el azufre sublimado.

El dióxido de azufre se oxida en la atmósfera y se combina con el vapor de agua, generando gotas de ácido sulfúrico, que gradualmente se distribuyen por toda la estratósfera y que persisten alrededor de un año o poco más. La principal consecuencia se observa en la ocurrencia posterior de lo que se conoce como «lluvia ácida», fenómeno que afecta a los suelos, lagos y cursos de agua, provocando además corrosión en edificios, monumentos, vehículos, etc.

¿Dónde queda  y cómo es el volcán Pinatubo?

El Pinatubo es un volcán activo, situado en la isla de Luzón en las Filipinas, y su nombre, en el idioma de los habitantes originarios significa «hacer crecer», lo cual se ha interpretado alternativamente como tierra fértil, o como montaña en crecimiento, relacionándolo en este último caso con un volcán cuyas emisiones le hacen ganar altura.

No obstante, las tradiciones orales no incluyen relatos de ninguna erupción anterior de gran importancia, y de hecho, hasta el año del gran evento reciente (1991), la zona estaba cubierta por un denso bosque, y habitada por los aeta.

La altura de su cima ronda los 1.750 msnm, pero no sobresale más de 600 m respecto a las mesetas circundantes, y sólo es unos 200 m más alto que los picos aledaños. La lluvia es abundante y responde al régimen monzónico, y cuenta con suelos volcánicos fértiles. En esas áreas positivas nacen ríos como el Bucao, el Santo Tomas, el Maloma, el Tanguay y el Kileng, que resultaron fuertemente contaminados, y cuyos ricos ecosistemas resultaron muy afectados por la erupción.

Respecto al tipo de aparato volcánico, podemos referirnos al Pinatubo como un estratovolcán o volcán estratificado que ha generado una caldera y aloja el maar homónimo.

¿Qué características tuvo la erupción que nos ocupa?

Por su grado de violencia, las consecuencias que tuvo, y lo completo de los registros existentes, hemos seleccionado la erupción de junio de 1991, que según se estima tuvo lugar luego de al menos 500 años de inactividad.

Se considera la erupción más violenta luego de la de Krakatoa (1883) que haya tenido lugar en tiempos modernos. Sólo una alerta temprana evitó que se perdieran vidas, pero los daños materiales fueron enormes, no sólo por el evento mismo, sino también por las avalanchas de tierra y lava producidas por las lluvias subsiguientes, que ya caracterizamos como abundantes en la región.

Algunos meses antes de la erupción, se produjeron movimientos sísmicos que podrían considerarse como los precursores, y seguramente estuvieron causados por los movimientos subterráneos de corrientes de magma en ascenso.

El 2 de abril, el propio volcán comenzó a liberar aguas sobrecalentadas, a lo largo de una fisura de 1.5 km de largo, y durante algunas semanas, se produjeron erupciones de baja intensidad, acompañados de cientos de sismos de escasa magnitud, prácticamente a diario.

La respuesta de la comunidad científica fue inmediata, y se produjo la instalación de equipos de monitoreo, y se extrajeron muestras que al ser sometidas a datación por radiocarbono, revelaron episodios eruptivos explosivos hace aproximadamente 5500, 3500 y 500 años. Al mismo tiempo se fueron midiendo las emisiones gaseosas, con lo cual se activaron las alarmas a tiempo.

La actividad volcánica se fue intensificando a lo largo del mes de mayo, cuando se ordenó la evacuación de miles de habitantes. Las erupciones propiamente dichas comenzaron el 3 de junio, y la primera gran explosión fue el 7 de junio, seguida de otras más en el transcurso de ese mes.

Los efectos de la erupción se sintieron en todo el mundo. Según algunas estimaciones, en la erupción principal se levantó una columna de gases y aerosoles de hasta 35 km de altura que llegó a inyectar hasta 19.000.000 de toneladas de material, récord digno de la Guía Guinnes, y responsable de dos consecuencias de las mencionadas más arriba.

Por un lado se produjo una disminución de alrededor del 10% de la radiación entrante a la tropósfera, con un descenso en las temperaturas medias del hemisferio norte de 0, 5 a 0,6°C y una caída a nivel de todo el planeta de aproximadamente 0.4° C, en lo que se conoció como el «invierno volcánico» de los años 1991 a 1993.

Por el otro lado, la temperatura en la estratósfera se elevó varios grados, según el mecanismo ya explicado.

¿Cómo es el marco geológico de este episodio volcánico?

El Pinatubo es uno más de los muchos volcanes que constituyen una cadena, o arco volcánico a lo largo del extremo oeste de la isla de Luzón. Se trata de volcanes resultantes de la subducción de la placa Euroasiática por debajo de la placa Filipina, que determina la falla de Manila, que es a su vez una línea de ascenso para los magmas profundos.

¿Qué otro dato de interés puede mencionarse?

La emisión de los gases hacia la atmósfera, causó un gran aumento en la tasa de destrucción de la capa de ozono. Fue en ese intervalo entre 1991 y 1993 que los niveles de ozono en latitudes medias acusaron valores mucho más bajos que los que se venían registrando hasta entonces; mientras que en el invierno del hemisferio sur de 1992, el agujero de ozono sobre la Antártida aumentó notablemente de tamaño.

Pero como no todas son pálidas, algo bueno para la ciencia resultó de todo ello. A partir del estrecho monitoreo y el registro de la consecuente actividad se afinaron mucho los métodos de predicción de actividad volcánica.

Y por otra parte, la deposición de cenizas que fue ocurriendo entre 1991 y 1993, generó una excelente herramienta de datación para eventos posteriores, ya que se sabe que lo que se encuentre por arriba o por debajo de esa capa de polvos y cenizas, es posterior o anterior respectivamente, al intervalo 1991-1993. Sólo hay que asegurarse una buena identificación de los materiales, y tener en cuenta la no ocurrencia de perturbaciones posteriores, como pueden ser intervenciones antrópicas en el corto plazo, y movimientos tectónicos en el largo.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio y el nombre del autor figura en ella.

Esta espectacular foto fue tomada por un drón luego del terremoto de septiembre de 2018 en la isla Célebes de Indonesia. Fue tomada de este sitio.