Locos por la Geología

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Los que son asiduos visitantes del blog saben ya que todos los procesos se interrelacionan, debido a la complejidad del sistema que pretendemos comprender, y por eso mismo pueden imaginar que si ahora traigo a colación este tema, es porque será un basamento importante para otros por venir, y saben también que los mandaré a revisar conceptos ya posteados, para comprender mejor este texto.

Los puntos que deberían repasar son las nociones de ciclo endógeno y exógeno, por un lado; y las de calor, temperatura y sus modos de medición por el otro.

El tema de hoy es muy importante pero un poco largo, por lo cual lo he dividido en dos partes que serán los posts de este lunes y el próximo, y que representan los primeros de los tópicos relativos a la energía de la Tierra y sus principales manifestaciones.

Entre ellas, el vulcanismo que últimamente está manifestando su importancia e impacto sobre la vida cotidiana, de manera espectacular, y que por eso mismo me interesa analizar un poco más sistemáticamente. Para fundamentar ese análisis introduzco estos temas.

Otras expresiones de esa energía interna son la gravitacional, la electromagnética y la radiactividad. A todas ellas las iremos conociendo lentamente, como ya estamos haciendo con la energía sísmica.

Pero vayamos a lo nuestro sin más preámbulos.

¿A qué hacemos referencia al hablar de energía geotérmica?

A aquella porción de la temperatura de la tierra que resulta de procesos internos generadores de calor. La que procede en cambio de la radiación solar, se incluye en el análisis del calor externo, y más adelante será también motivo de nuestras charlas.

¿Hay relación entre las dos principales fuentes de calor?

Obviamente, el calor interno y externo se interrelacionan, y hasta cierto punto se influyen mutuamente, como puede comprobarse en los micro climas dependientes de zonas termales, en los cuales la temperatura ambiente responde en parte a una radiación solar y en parte a la energía geotérmica.

En la superficie terrestre, la temperatura reinante depende en su mayor parte del calentamiento solar, y es al fin un balance entre éste y las condiciones del medio físico (incluyéndose aquí cualquier anomalía geotérmica); pero al descender en el interior de la corteza, la temperatura comienza a independizarse de los cambios climáticos, para empezar a responder a otros factores relacionados con la propia tierra.

Existe un cierto punto donde ambos aportes alcanzan un relativo equilibrio próximo al cero, y la temperatura resultante es bastante estable.

Es esa profundidad donde los cambios atmosféricos ya no tienen incidencia, y las variaciones del calor interior todavía no son notables, salvo en situaciones muy particulares y/o acotadas en el tiempo.

En julio del año 1783, se colocó en el subsuelo del observatorio de París, en la cota de -28 m, un termómetro que marca una temperatura casi constante desde entonces, de 11,8° centígrados, la cual representa la temperatura media anual del lugar.

Se han realizado mediciones parecidas en otras latitudes, pudiendo así deducirse la existencia de una capa denominada isotérmica, en la cual la temperatura permanece invariable a lo largo de todo el año.

La profundidad de esta capa varía con las condiciones climáticas de cada lugar. En climas tórridos puede encontrarse a no más de 1 m de profundidad mientras que en Buenos Aires alcanza los 18 y en las regiones circunpolares, los 30 a 35. Una vez superada la capa isotérmica, la temperatura de la tierra comienza a aumentar por su propio calor interno.

Esto se conoce desde la más remota antigüedad, y de una manera puramente empírica, según lo detectaban los mineros, al bajar a niveles cada vez más profundos de explotación.

¿Qué significan los términos Grado y Gradiente Geotérmico?

El incremento de temperatura se define con dos valores recíprocos: el gradiente y el grado geotérmico.

El grado geotérmico corresponde al aumento de temperatura que se alcanza al bajar 100 m perpendicularmente a la superficie. Su promedio es de unos 3° centígrados. Obviamente como ya lo hemos expresado, se mide en grados de temperatura.

El gradiente geotérmico se mide en cambio en metros, y se define como la distancia que hay que descender para que la temperatura aumente 1°C. En promedio se estima en 30 a 33 m.

Tanto el grado como gradiente geotérmico son altamente sensibles a las condiciones del lugar, razón por la cual tienen una gran variabilidad. El menor gradiente geotérmico registrado ronda los 6 m y el máximo supera los 400.

Los factores que inciden para esta gran variabilidad están en algunos casos relacionados con el propio origen del calor (movilidad y composición de los materiales, contenido en elementos radiactivos, proximidad de centros ígneos, etcétera); y en otros, tienen que ver con la respuesta térmica al calentamiento (calor específico, conductividad térmica, cercanía a la costa, presencia de calotas glaciarias, etc).

No obstante, en muchos casos tal distinción es imposible, ya que los factores son interdependientes, como por ejemplo composición y conductividad térmica.

Bien, según creo, pueden ir a descansar por hoy, ya que lo que sigue lo veremos el próximo lunes.

Si utilizan este texto, pueden citar directamente el blog, o el apunte original desde el cual lo he modificado para ustedes, y que también me pertenece:

Argüello, Graciela.1997. «La Tierra como cuerpo planetario individual» Cuadernillo didáctico Nº III, para circulación interna en la U.N.R.C.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Ya hemos hablado otras veces de algunos procesos volcánicos de ocurrencia reciente, que tienen algún parecido con lo que hoy acontece en Chile.

Me refiero específicamente al evento de emisión de cenizas por el volcán islandés, que motivó un post con algunas explicaciones respecto a las cenizas mismas, y que puede ser instructivo para comprender algunos aspectos del evento presente.

¿Dónde está emplazado el volcán que está en erupción hoy?

En el vecino país de Chile, lo cual no es de extrañar en absoluto, ya que hay en ese territorio alrededor de tres mil volcanes, la mitad de los cuales son considerados activos, y 60 por lo menos de ellos han tenido erupciones en tiempos históricos.

El que hoy nos ocupa en particular, entró en actividad por varias semanas, durante el gran sismo de Valdivia de 1960. Otro ejemplo seguramente presente en la memoria popular es la emisión de cenizas del Chaitén en 2008.

El volcán Puyehue forma parte de un sistema volcánico de dirección noroeste-sureste conocido con el nombre de Complejo Volcánico Puyehue-Cordón Caulle (CVPCC), del que son parte también. el Cordón del Caulle y la  Cordillera Nevada.

Todo el sistema está ubicado a su vez en la cordillera de Los Andes, en la Provincia del Ranco, Región de Los Ríos.

La belleza del paisaje y la existencia en las laderas, de flujos de lavas recientes, azufreras, aguas termales y geysers determinaron la creación del Parque Nacional Puyehue.

El volcán mismo es del tipo estratovolcán y cono colapsado, (conceptos que iremos aprendiendo lentamente en el blog), con una altura de 2.240 msnm, y cuyo nombre surge de dos términos nativos: puye, nombre que se le da a un tipo de pez fluvial; y we que significa lugar, resultando así su toponimia equivalente a «lugar de puyes».

Sus coordenadas geográficas son  40° 35’0″ S, 72° 5′ 0″ W.

¿Qué es lo que está ocurriendo con el volcán Puyehue?

A partir del 03 de junio aproximadamente a las 16:30 comenzó una emisión de cenizas con carácter explosivo, a lo largo de una fisura de alrededor de 2 km, más que desde el crá¡ter mismo. Se considera una erupción moderada, pero la alerta es roja por la vulnerabilidad asociada.

A partir del 4 de junio, la nube superó los 10.000 metros de altura, y se desplazó hacia el este, alcanzando varias ciudades de Argentina, que debieron compartir el estado de alerta, con resultados como la suspensión preventiva de clases en Bariloche, por ejemplo.

En el momento en el que escribo este post, el viento se ha desplazado hacia el oeste, volviendo la amenaza sobre localidades chilenas, mientras que la llovizna al este de la Cordillera ha limpiado bastante la atmósfera.

¿Es ésta la misma situación que la descripta para Islandia?

No. Solamente lo que explicamos con respecto al comportamiento de los materiales emitidos y sus efectos, es aplicable aquí.

Todo lo demás no puede ser asimilable a aquel evento, porque la actividad del volcán chileno se ha visto afectada por contactos de placas diferentes a los que veíamos para Islandia.

En aquella ocasión lo explicamos por placas que se alejan entre sí, mientras que aquí, en Puyehue, las causantes son las famosas placas que al embestirse mutuamente generan el fenómeno de subducción, responsable del gran sismo de febrero de 2010: la Sudamericana y la de Nazca.

Son ellas, las que al reacomodarse han generado fracturas capaces de ofrecer un camino expedito a los magmas que ascienden así hasta sitios muy próximos a la superficie, desde donde puede liberar otras emanaciones, como gases y cenizas, en pulsos de diversos grados de explosividad.

¿Qué cabría esperar ahora?

En lo que hace a la actividad volcánica misma, ésta puede durar semanas o hasta meses con distintas intensidades, de modo que el monitoreo de los geoindicadores específicos es hoy una tarea prioritaria que debe ser exigida a las autoridades competentes, mientras que le cabe a la población la responsabilidad de responder a sus indicaciones.

También habrá que estar alerta a otras posibles manifestaciones.

No debe confundirse un estado de alerta con una alarma innecesaria, pero conviene mirar con atención lo que suceda en las cumbres nevadas, ya que el ascenso de los materiales ígneos genera un aumento de calor que dadas las circunstancias adecuadas, podría provocar derretimientos masivos de hielos, con las consecuentes avalanchas que en estas situaciones particulares se conocen como lahares (de esto también hablaremos en el futuro).

Lo que aquí digo es que es posible que esto suceda, no que necesariamente vaya a ocurrir, pero lo menciono para reforzar la idea de lo importante que es responder positivamente a las indicaciones de las autoridades de Defensa Civil, o sus equivalentes chilenos. Si ellos indicaran la conveniencia de evacuaciones preventivas, sólo cabe seguir sus instrucciones.

Por último, les recuerdo algo que expliqué con motivo del terremoto de Haití: existen diversos tipos de sismos según su origen, y algunos son causados por los movimientos subterráneos de magmas en ascenso.

Por fortuna suelen ser de baja magnitud, y siempre muy localizados, pero no debe desatenderse a esa posibilidad tampoco, ya que como siempre, las medidas preventivas pueden hacer toda la diferencia en cuanto a los efectos de procesos naturales inevitables.

¿Cuáles serían los efectos sobre el ambiente?

Por cierto la magnitud de la afectación dependerá de la duración e intensidad de las emisiones, pero en casos extremos, algunos resultados posibles serían: un cierto grado de enfriamiento climático, de existir emisión suficiente para generar una pantalla contra el ingreso de radiación solar; contaminación del suelo y del agua, pérdida de cosechas y eventualmente de ganado y animales silvestres si la vegetación de la que se alimentan resultara seriamente dañada.

La población podría verse afectada en las vías respiratorias y la piel, pero esa eventualidad no es esperable, porque seguramente antes de que los cambios fueran tan severos como para eso, habrían ocurrido las evacuaciones correspondientes.

Espero que este post les haya sido de utilidad, pero tómenlo como una ilustración técnica, no como una predicción preocupante.

P.S.: La imagen que ilustra el post la tomé de este sitio en la web

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Ya sobre ese valioso elemento que es el agua, hemos avanzado un par de posts que convendría repasar antes de leer el presente. Ellos son:

Su definición y acción disolvente y su particular comportamiento en la dinámica lacustre.

Por otra parte, un tema que también sería bueno refrescar es el relativo al calor y la temperatura, para asimilar mejor lo que hoy vamos a abordar.

Nunca insistiremos bastante en los múltiples aspectos que nos importan del agua: como elemento labrador del paisaje, como recurso valioso y escaso, como vía de transporte, como hábitat de numerosas formas de vida, como constituyente de otros geomateriales, como requerimiento vital, etc., etc.

Sobre muchos de esos aspectos volveremos una y otra vez en el blog, razón por la cual, comprender las características del agua, su comportamiento y funciones, aparece como una necesidad.

¿Cómo se comporta térmicamente el agua?

Una interesante particularidad es que en un rango relativamente estrecho de temperaturas, pasa por los tres estados de la materia. En efecto, en sólo 100°C, cambia sucesivamente del estado sólido al líquido y al gaseoso y viceversa.

La mayoría de las sustancias requieren cambios térmicos mucho más amplios para ese pasaje.

Esto es sumamente interesante, porque permite que todo el ciclo del agua ocurra en temperaturas ambientales. Pero el ciclo será tema de otro post, porque es bastante más interesante de lo que se puede creer.

En una aparente paradoja, en tan breve espacio de la escala de temperaturas,  (ya dijimos que se requieren apenas cien grados Celsius) es precisamente el agua una de las sustancias que consume más energía para esos cambios.

Esto tiene explicación en su estructura atómica, por una parte, y en conceptos relativos al calor específico de las sustancias, por la otra.

Para entender eso precisamente, es que un par de líneas más arriba les recomendé leer el post correspondiente, cosa que si no han hecho todavía, deberían hacer en este momento.

Asumiendo que ya han leído lo que les pedí, podemos aclarar entonces que ese alto consumo de energía para cambiar de estado, en tan corto intervalo de cambios de temperatura, es resultado del alto calor específico del agua.

En efecto, ella exige 1 caloría completa por gramo para cada grado de temperatura que aumenta. Eso es mucho más que para la gran mayoría de las restantes sustancias comunes.

Un muy buen ejemplo de este fenómeno lo provee el bañista que antes de recostarse a tomar sol sobre una piedra que asoma del agua en un río, la moja para no quemarse.

Si bien la piedra y el agua han recibido la misma insolación (cantidad de calor), el agua ha permanecido más fresca, porque requiere mucha más energía para alcanzar la misma temperatura que la roca, dado su elevado valor de calor específico.

¿Qué otros efectos tiene ese calor específico elevado?

Ese calor específico tan alto, es también el causante del efecto de moderación de los extremos climáticos que ejerce el agua. Por eso es que los climas mediterráneos tienen mucho mayor amplitud térmica que los oceánicos o costeros, debido a que en estos últimos hay una mayor «inercia térmica».

Se entiende como inercia térmica del agua, esa tendencia a permanecer más tiempo caliente durante los periodos de enfriamiento (nocturnos o estacionales), y más tiempo fresca durante el calentamiento (diurno o estacional), porque en cada caso debe perder o ganar una caloría por cada gramo, lo cual es mucho si se lo compara con lo que requieren los otros elementos del paisaje.

¿Por qué es tan elevado el calor específico del agua?

La respuesta debe buscarse en su estructura atómica.

Las uniones entre las moléculas adyacentes de agua, son ejercidas a través de sus átomos de Hidrógeno, en un fenómeno que se conoce como «enlace de Hidrógeno», que es el más fuerte posible entre moléculas, y que está ilustrado en la figura que encabeza el post, tomada de Sawkins et al. (1974).

Por esa razón se requiere tanta energía para su debilitamiento- el cual se expresa como una mayor temperatura- o su ruptura, la cual ocurre recién en el pasaje del estado líquido al de vapor.

Ya se ha dicho que el agua es probablemente una de las sustancias que más energía consume para aumentar cada grado de temperatura (1 caloría), pero en el punto crítico en que debe romper las uniones para cambiar de estado, requiere más de cinco veces la energía que emplea en pasar por todos los cambios desde el punto de congelamiento al de ebullición.

Ese valor de ruptura, que se conoce como calor de vaporización es de aproximadamente 580 calorías por gramo de agua. Obviamente, en el pasaje inverso- de vapor a condensación como líquido- esa energía antes consumida, es nuevamente liberada.

¿Tiene esto algún otro efecto observable?

Desde luego, uno muy interesante es el poder explicarnos por qué la hora más fría de la mañana es cuando comienza a asomar el sol, ya que en ese momento, el rocío y la humedad acumulados durante la noche son evaporados, cosumiendo 580 calorías por gramo, calor que extraen del ambiente, que se torna así más frío.

Eso explica también en parte la sensación de bochorno producida en los días de calor por lo que se conoce como calor latente, que es el que se encuentra retenido en la humedad atmosférica mientras se encuentra en estado de vapor, y que sólo será liberado durante la condensación, o removido por la circulación atmosférica.

Con esto por hoy ya tenemos bastante, pero sólo es un paso en el largo camino por recorrer para conocer un poco más sobre el agua.

Bibliografía:

ARGÚELLO.G. L. 2000. UNIDAD 3: Características físico químicas del agua. Su papel en los procesos geológicos. El ciclo del agua. Aguas superficiales y subterráneas, posibilidades de uso. Apunte para los alumnos del PROGRAMA DE POSTITULACIÓN EN CIENCIAS NATURALES. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA. 15 Págs.

SAWKINS,F.J.; CHASE,C.G.; DARBY,D.G.; RAPP JR, G. 1974. «The evolving earth» Macmillan Publishing Co.Inc. New York.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Estos dos últimos años nos han convocado reiteradamente en función de eventos de gran magnitud que afectaron la vida, los bienes y la actividad humana, lo que ha hecho que el público en general tomara conciencia de la permanente actividad de esta Tierra que nos alberga, y que parece a veces engañosamente quieta y previsible.

Precisamente, por esa actividad que afecta tantas veces al hábitat, es que hace ya más de una década se han definido los Geoindicadores, y se ha generado con ellos una lista standard de control, y una metodología de trabajo que permite monitorear la actividad geológica y, a veces, establecer alertas tempranas respecto a procesos potencialmente destructivos.

Dada la importancia de estos elementos (los Geoindicadores), este post será el primero de una serie en la que lentamente nos iremos familiarizando con ellos y con su uso. Porque créase o no, muchos son los colegas que de algún modo los aplican, sin siquiera saber que lo están haciendo.

Pero comencemos por dar hoy una breve definición, y referirnos un poco a sus alcances y limitaciones, dejando para más adelante su listado y aplicaciones, sean ellas conscientes o no.

Una de las mejores definiciones y tal vez la primera es la que aparece en la monografía de Berger y Iams de 1996. Anthony Berger, a quien tuve el honor de conocer en un Workshop sobre este tema, es el Director del Grupo de trabajo sobre Geoindicadores de Victoria, Canadá, y de él es la siguiente definición, de cuya traducción directa desde el inglés me hago responsable:

Geoindicadores son medidas (magnitudes, frecuencias, tasas y tendencias) de procesos y fenómenos geológicos que ocurren en la superficie de la Tierra o en su proximidad, y están sujetos a variaciones que son significativas para comprender el cambio ambiental a lo largo de periodos de 100 años o menos.

Esto implica que los geoindicadores se aplican tanto a los eventos catastróficos como a otros más graduales, pero cuyos efectos son visualizables dentro del intervalo de una vida humana, o  muy poco más.

Se usan en circunstancias y sistemas actuales (avance de desiertos, cambios de líneas de costa, desplazamientos en terremotos, etc.) o en paleosistemas que han registrado cambios del pasado, siempre y cuando en ese tiempo pasado hayan comprendido intervalos no mayores a los 100 años.

Estos geoindicadores del pasado son sumamente interesantes para predecir tendencias del futuro, tal como les señalé en el post en el que les conté de la Ley del Actualismo, que no les vendría nada mal ir a repasar para este tema.

Conviene aclarar que los Geoindicadores se usan para reconocer el estado y progreso de un cierto sistema, lo cual puede en muchas situaciones ayudar a la predicción de determinados eventos, pero no es ése su propósito inicial.

La idea original es simplemente entender la evolución del paisaje a través de las señales que pueden quedar registradas en él.

Si ello conduce a reconocer la posible aproximación de un cambio sobre el cual es necesario encender las alarmas, se trata más bien de un efecto colateral que del propósito que generó todo el estudio de los Geoindicadores.

Por otra parte, la definición, que exige una relativamente rápida ocurrencia, hace que los Geoindicadores se orienten básicamente a cambios ambientales muy sensibles para el ser humano, como efectos de contaminación, erosión, inundaciones y sequías, por ejemplo; o lisa y llanamente a eventos instantáneos y de gran espectacularidad como el vulcanismo o los sismos, deslizamientos, hundimientos y tsunamis.

Por el contrario, los fenómenos de larga trayectoria y muy lenta ocurrencia, como el metamorfismo, la deformación lenta de las rocas, o la isostasia, no son campos propicios para su uso.

Hasta aquí, el concepto general, y puedo adelantarles que existe una lista de control ya avalada como para su uso normalizado, que abarca hasta hoy 27 sistemas de rápida evolución, cada uno de los cuales reconoce hasta 16 marcadores para evaluar su progreso y estado.

Pero eso ya será motivo de otros numerosos posts, porque creo que se les habrá despertado el interés, porque este tema es absolutamente apasionante.

Bibliografía consultada:

Berger, A.R.; Iams, W.J. 1996. Geoindicators: Assesing Rapid Environmental changes in Earth Systems. Rotterdam. A.A: Balkema

P.S.: Nuevamente estoy aprovechando las fotos que tomó Dayana en su viaje a Chile, porque vienen muy al caso.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Con muy buen criterio, Pulpo ha comenzado a reclamarme que presente un cuadro con las eras geológicas, de modo que pueda referirlos a él en los diversos posts en que casi sin darme cuenta, voy deslizando edades de procesos, y usando términos con los que ninguno de los lectores no profesionales tiene por qué estar familiarizado.

Así pues, les presento tres opciones que serán dos guías de ubicación en el tiempo, en tres niveles diferentes de detalle.

Lo que embebo en Scribd es tomado de la Comisión Estratigráfica Internacional, publicado en 2018 por la International Union of Geological Sciences, que por su grado de detalle sirve también para los colegas y estudiantes avanzados.

Quaternary Chart by Graciela L. Argüello on Scribd

En este caso, los lectores legos pueden quedar un poco perdidos por la multitud de nombres, y porque tal vez no sepan a qué se aplica cada uno de ellos.

Para salvar esa dificultad, subo también un cuadro muuuuucho más simplificado que encontré en la red, que sirve simplemente como referencia general, y que no me pertenece, razón por la cual, si alguien lo reconoce como propio, por favor, sólo me avisa y pongo los correspondientes créditos. Yo lo encontré sin detalles de autor, en uno de tantos sitios de copy paste, que por eso mismo no me aclara las dudas sobre quién lo creó.

Por mi parte, yo he preparado para mis lectores, un tercer cuadro, con un grado intermedio de complejidad entre los dos que subo hoy, pero para su mejor comprensión, lo reservo para un momento futuro en que ya les haya explicado algunas cositas previas en diferentes posts.

Repito, lo de hoy es una marco referencial que me ha sido reclamado, para que vayan reconociendo las relaciones de tiempo entre diversos eventos que vamos mencionando, pero el tema tiempo y Geología es de una riqueza que nos convocará muchas veces, ya lo verán.

Para este cuadro, cuyo autor desconozco, quiero hacer la salvedad de que el término Cretáceo sólo es empleado por los que más literalmente traducen el término inglés Cretaceous, los demás, es decir la mayoría de los geólogos hispanoparlantes, preferimos seguir la tónica de toda la nomenclatura y usamos el término Cretácico, que se asimila mejor en el contexto de términos como Jurásico, Triásico, etc.

Estoy ilustrando el post con el logotipo de la Unión Internacional de Ciencias Geológicas, para hacer justicia con la fuente de la que he tomado el cuadro estratigráfico que ven por Scribd.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.