Locos por la Geología

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¿Qué se entiende por lluvia ácida?

Es esencialmente una precipitación pluvial, (aunque puede ser también nival o sólida, en caso de tratarse de granizo, y hasta generarse como sublimados en ausencia de verdaderas precipitaciones) cuyo pH es inferior a 5,6. Les recuerdo que precisamente es el agua pura la que se usa como referencia del valor neutro de pH que corresponde a 7. Por arriba de ese punto, las sustancias son básicas, y por debajo, son ácidas.

Ciertamente, conviene agregar que el agua de lluvia nunca es químicamente pura, según explicaré más abajo, de suerte que su pH normalmente ronda valores en un  intervalo entre 6 y 5,6.

¿Cómo se produce la lluvia ácida?

De manera muy esquemática pueden verlo en la foto, que seleccioné entre las muchísimas posibles que me ofrecía Internet, porque fue la única en la que encontré las fuentes naturales (los volcanes, por ejemplo), además de las artificiales, como responsables de emisiones que acidifican el agua de lluvia.

Algo digno de celebrarse, sin duda, porque siempre se ve un sesgo muy pronunciado y antropocéntrico en la información ambiental. Por eso me gustó, y aprovecho para repetir una vez más: no somos los únicos contaminadores, ni los más poderosos, aunque eso nos duela en el amor propio, que pretende hacernos el centro absoluto de cuanto ocurre en el planeta. Mal que nos pese, no lo somos, afortunadamente.

La lluvia ácida resulta de la combinación química entre la humedad contenida en el aire y los óxidos de nitrógeno, azufre, y hasta carbono, que en estado gaseoso forman parte de la composición atmosférica en un momento y lugar dados.

Esa interacción entre los mencionados óxidos y los oxidrilos presentes en la humedad atmosférica y/o el agua de lluvia. genera los siguientes ácidos: nítrico, sulfuroso, sulfúrico y más habitualmente carbónico. Cuando esos compuestos químicos caen a la tierra debido a las precipitaciones, se habla, en términos generales, de lluvia ácida.

¿Desde cuándo se conoce este fenómeno?

La primera descripción científica de este fenómeno data de 1965, y por su novedad llegó a suponerse que era totalmente causada por la actividad humana. Luego de algunos años de debates y profusión de investigaciones, pudo establecerse que existe un alto componente natural en el fenómeno, no obstante lo cual, es cierto que se ha visto incrementado desde los inicios de la era industrial

¿Cuáles son las reacciones químicas que producen lluvias ácidas?

Comenzaremos por analizar las reacciones y transformaciones químicas a partir del azufre (S), nitrógeno (N) y carbono (C) que se encuentran en la atmósfera, e inicialmente se combinan con el oxígeno, que es uno de los dos componentes principales del aire. La procedencia del S, N y C será motivo de la siguiente pregunta y su correspondiente respuesta.

Cuando hay azufre presente en el aire, éste se oxida a dióxido de azufre.

S + O2 = SO2

Puede ocurrir también que el dióxido de azufre llegue a la atmósfera directamente como tal.

El dióxido de azufre se oxida desde su fase gaseosa por reacción con el radical hidroxilo, generando trióxido de azufre que se convierte rápidamente en ácido sulfúrico (H2SO4) al reunirse con el agua, todo según las siguientes reacciones:

SO2 + OH= HOSO2

HOSO2 + O2 = HO2 + SO 3

SO3 + H2O = H2SO4

El óxido nitroso (NO) se forma por reacción entre el oxígeno y el nitrógeno, que son precisamente los dos componentes principales y naturales de la atmósfera, cuando hay elevadas temperaturas.

O2 + N2 = 2NO

Hay luego más oxidación, y posteriormente el óxido nítrico combinado con agua, genera ácido nítrico (HNO3), que por ser soluble, reinicia el ciclo, todo según las siguientes reacciones:

O2 + 2NO = 2NO2

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO

El carbono, que se libera en el aire como dióxido de carbono (CO2), se combina con el agua, generando ácido carbónico:

CO2 + H2O = CO3 H2

¿De dónde proceden los elementos químicos que causan la lluvia ácida?

Muchos de ellos son componentes absolutamente naturales, como es el caso del CO2 que es resultado de la respiración de los seres vivos, y su emisión crece con el aumento de la población.

También los compuestos de S y N pueden generarse sin que el hombre tenga injerencia alguna, directamente de los fenómenos volcánicos y postvolcánicos.

Todos esos compuestos, producidos naturalmente pueden recorrer grandes distancias desde el sitio de producción, a favor de los vientos, hasta alcanzar lugares a cientos o miles de kilómetros donde se precipitan como rocío, lluvia, llovizna, granizo, nieve, niebla o neblina.

Según el grado de concentración de los elementos acidificantes, el pH puede descender tanto como para alcanzar un valor de 3.

Otros generadores de compuestos acidificantes son las emisiones de residuos de combustión de hidrocarburos usados como fuente de energía, o contaminantes procedentes de fábricas, y vehículos de combustión.

Los incendios forestales y quemas de pastizales liberan también óxidos de nitrógeno, aun en zonas alejadas de la industrialización, y pueden ser naturales o provocados por el hombre.

¿Qué efectos tiene la lluvia ácida?

Sobre los suelos, el efecto depende en gran medida de la condición preexistente del material original. Si la precipitación ocurre sobre terrenos graníticos o del grupo de los granitoides, la acidez de la lluvia acentúa la del terreno original; mientras que en rocas basálticas hay algún grado de compensación entre acidez y basicidad.

En general la acidificación del agua en lagos, ríos y mares dificulta el desarrollo de vida acuática y afecta también a la vegetación y a toda la cadena alimentaria.

Existe además un efecto corrosivo, afectando paisajes carbonáticos y monumentos y edificaciones construidas con mármol o caliza.

Por otra parte, el enriquecimiento de H+ en los suelos cambia su capacidad de intercambio catiónico, con lo cual afecta el balance de los nutrientes esenciales y su disponibilidad para las plantas.

¿Hay estrategias aplicables para su control?

Sí las hay, pero en muchos casos implican costos adicionales, como por ejemplo la instalación de catalizadores que disocian el óxido antes de emitirlo a la atmósfera, y la reducción al máximo del contenido de azufre en los combustibles.
Por supuesto el control de las emisiones fabriles y la ampliación del sistema de transporte eléctrico también aportan a disminuir la acidificación de la lluvia.

Otra estrategia posible es no agregar tantas sustancias químicas que pueden ser potenciales contaminantes, en los terrenos cultivados.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio.

¿Cuándo y dónde tuvo lugar el evento?

El movimiento telúrico se produjo el 17 de Octubre de 2015 a las 08h 33m 10s, hora local, que corresponde a las 11h 33m 10s del meridiano de Greenwich.

El epicentro se calculó a 123 km al SE de Salta, 163 km al NE de San Miguel De Tucumán y 51 km al E de Metán, siendo la localidad más afectada por su cercanía, la de El Galpón.

¿Cuál es la posición del hipocentro?

El hipocentro responde a las coordenadas geográficas 25.51° de latitud oeste y 64.46° de longitud sur, que como ya mencioné, definen un sitio muy próximo a El Galpón, pero a una profundidad cercana a los 10 km.

¿Qué características tuvo, y qué efectos?

Alcanzó una magnitud según la escala Richter de 5,9 grados, y una intensidad en el epicentro de entre V y VI en la escala Mercali Modificada.

Se produjeron numerosos derrumbes, se perdió la conexión eléctrica y se debe lamentar la muerte de al menos una persona. Las vibraciones se sintieron claramente en las ciudades de Salta, San Miguel de Tucumán y San Salvador de Jujuy, y bastante más atenuadas en Santiago del Estero y hasta algunos sitios de la provincia de Córdoba.

Los daños informados tienen que ver fundamentalmente con la vulnerabilidad, ya que no puede considerarse que la magnitud sea demasiado elevada. Así es que si se comparan los daños con los provocados por otro sismo reciente, pero que liberó muchísima más energía, como es el de Illapel, la única justificación de la destrucción registrada hoy, reside en la relativa precariedad de las construcciones, y la falta de previsiones en la urbanización, que claramente no es sismorresistente.

¿Por qué ocurrió ahora?

De alguna manera se relaciona con las secuelas del sismo de Illapel, que como en su momento les adelanté en el correspondiente post, implicaría un reacomodamiento lento de las placas desplazadas en ese evento.

En efecto, son esas mismas placas (Nazca y Sudamericana) las que todavía están buscando una nueva posición de equilibrio, a través de pequeños pulsos que generan terremotos, afortunadamente mucho menos bruscos que el inicial de Illapel.

En este caso, el segmento que se ha movido está más al norte que el del evento original, por lo cual su configuración es diferente. Esta porción de la placa de Nazca subduce con un ángulo bastante mayor que la parte que se movió anteriormente, llegando a valores como 25°, lo que define muchas de las diferencias que se han registrado entre ambos sismos.

Esta manera más abrupta de descender la placa provoca principalmente las siguientes particularidades:

• el hipocentro es mucho más profundo (10 km en este caso contra los 5 del sismo de Illapel). Esto implica una mayor absorción de la energía durante el camino ascendente de las ondas, lo cual significa algún grado de «amortiguación». En otras palabras, además de haberse liberado menos energía, ésta llega a la superficie bastante más atenuada.
• las zonas afectadas no se extienden tanto hacia el oeste, porque la placa se aleja de la superficie en mucha menos distancia que en el terremoto chileno. Es por eso- además del hecho de que hubo menos energía involucrada- que el movimiento no fue percibido más allá de la zona central de Argentina. Recuerden que en el caso de Illapel se sintió hasta la costa atlántica, simplemente porque esa porción más meridional de la placa de Nazca se interna casi horizontalmente debajo de la Sudamericana.

¿Qué cabe esperar?

Lo mismo que señalé en el caso de Illapel: más movimientos del rompecabezas, hasta alcanzar el equilibrio en las nuevas posiciones, y también afectación de las placas aledañas, y de las mismas placas, en los extremos más alejados.

Así por ejemplo, yo observaría atentamente toda la costa pacífica de América del Sur, sobre todo a lo largo de Chile y hasta Perú.

Por el otro extremo, observaría los sistemas andinos y subandinos y hasta las Sierras Pampeanas.

En las zonas próximas al evento de Salta, se debe prestar atención a los movimientos de remoción en masa y a los posibles flujos volcánicos en las zonas proclives a ellos.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
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Entre las numerosas leyes fundamentales que permiten una interpretación racional de los procesos geológicos, una de las más aplicadas es la de Estabilidad Mineral, de la que hablaremos a continuación.

¿Qué dice la ley de Estabilidad Mineral?

Que un mineral es químicamente estable mientras no cambien las condiciones de presión, temperatura y ambiente químico imperantes durante su génesis.

A medida que las mencionadas condiciones varíen, el mineral tenderá a modificar sus características para adecuarse a la nueva situación.

Prestemos atención al hecho de que se trata de una ley aplicable solamente a la estabilidad de la composición química. En la estabilidad general, (l.s.) intervienen otros factores más, que veremos en diversos posts.

¿Es el cambio del mineral. instantáneo?

No, muy por el contrario la respuesta de adecuación química está lejos de ser inmediata, por las siguientes razones:

• Los entornos de equilibrio o estabilidad de cada mineral son más o menos amplios, y dentro de todo ese rango cada mineral permanece prácticamente inalterado.
• Los cambios en las condiciones del entorno sólo son rápidos en situaciones muy definidas, mientras que en la mayoría de los casos se trata de variaciones lentas y progresivas.
• Determinadas condiciones del nuevo ambiente pueden acelerar o retardar considerablemente la respuesta química del mineral.
• Algunos rasgos físicos de los minerales facilitan o retardan también su contacto con los elementos que cambian las condiciones del ambiente. La exfoliación por ejemplo, abre numerosas vías al ingreso de aguas portadoras de elementos reactivos, y modificadoras de la temperatura y la presión, que no existen en minerales masivos.

¿Cómo ocurren los cambios de los minerales?

Podemos entenderlos casi como «estrategias adaptativas» de los minerales, que intentan alcanzar un nuevo estado de equilibrio donde no sean tan alterables.

Ahora que en Argentina el tema está muy vigente, se me ocurre una comparación sencilla.

Supongamos que en una determinada condición económica, mi sueldo (el mineral) está «en equilibrio» con los requerimientos de mi calidad de vida (el ambiente original o de partida).

Si ocurre una importante inflación, el sistema (yo, bah) busca un nuevo estado de equilibrio, ya sea recortando gastos, o sumando actividades rentadas.

El mineral, en todo caso, y salvando las diferencias de materiales, espacios y tiempos involucrados, puede capturar, liberar o intercambiar iones, generando un cambio composicional (lo que para mí sería sumar actividades en el ejemplo), o acomodando su estructura para aliviar la presión (lo que sería mi recorte de gastos).

¿Cómo ocurren los cambios ambientales?

Si se trata de ambientes originalmente superficiales, la principal causa es el cambio climático, y si se trata de ambientes originalmente profundos, los cambios responden más bien a modificaciones del emplazamiento.

Estas últimas ocurren normalmente a lo largo de una lenta evolución que puede implicar muchos miles y aún millones de años. Un ejemplo es el levantamiento de determinadas áreas, ya sea en respuesta a fuerzas tectónicas o por el desgaste erosivo que deja expuestas zonas que estuvieron alguna vez cubiertas por espesas capas de otros materiales sobreyacentes.

En la mayoría de los casos, lo que tiene lugar es la combinación de ambas causas (y aun de otras) en un proceso que expone las rocas a las fuerzas exógenas.

Comúnmente, el alzamiento conlleva una aceleración de la erosión, que a lo largo del tiempo desnuda los materiales de las nuevas áreas positivas.

Pero puede suceder también un cambio casi instantáneo en las condiciones ambientales, como ocurre cuando material profundo sale a la superficie a través de erupciones volcánicas.

¿Cuál es la importancia de esta ley?

Es mucho mayor de lo que parece a simple vista.

Efectivamente, sirve para:

• Entender todo el ciclo de las rocas desde un abordaje sistémico, ya que interpreta muchas de las interacciones endógenas y exógenas, posibilitando pensar los cambios petrológicos como lo que en realidad son: un pequeño intervalo dentro de un continuo de cambio mucho más amplio, y que a la larga cierra los ciclos, devolviendo los elementos a situaciones y estados anteriores, donde la historia puede recomenzar. Visualizadas desde este punto, tanto la meteorización como el metamorfismo pueden redefinirse como la respuesta de los materiales rocosos, que se encontraban en equilibrio con determinadas condiciones de presión y temperatura, a diferentes circunstancias. Efectivamente, analizando esencialmente dos de los principales factores ambientales- la presión y la temperatura-, puede realizarse un seguimiento de los procesos que se van encadenando, con las fronteras típicamente difusas, propias de los fenómenos geológicos, siempre tan imbricados entre sí. (Ver la figura que ilustra el post y que me pertenece).
• Sirve para establecer un orden de ataque de los agentes externos sobre los minerales expuestos al ambiente superficial, detalles que veremos en otro post al referirnos a la Serie de Goldich.
• El concepto mencionado más arriba puede extenderse a los cambios metamórficos y se relaciona también con el orden de cristalización en un magma, pero todos esos temas se verán en numerosos posts en el futuro.

Este post se ha basado en dos libros de mi propia autoría que se deben citar como:

Argüello, G.L. 2002. Programa de Postitulación en Ciencias Naturales. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Departamento de Enseñanza de Ciencia y Tecnología. Universidad Nacional de Córdoba. Proyecto Módulo los Recursos Suelo y Agua. Trayecto Ciencias de la Tierra. Nivel II. I.S.B.N. 987-9406. 86 pág.

Argüello, G.L. 2015. Geología: ciencia, arte, especulación y aventura. Edición on line.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Este post es continuación del de la semana pasada, de modo que deberían empezar por leerlo antes de internarse en el de hoy.

Las preguntas que ya he contestado el lunes pasado son:

¿Qué son las figuras lumínicas?

¿Cómo se las observa?

¿Qué tipos de figuras lumínicas hay?

¿Qué es el Asterismo?

¿Qué es el Diasterismo?

¿Qué es el Ojo de gato?

¿Qué es el Aventurinado?

Y ahora nos internamos en las preguntas restantes:

¿Qué es la Opalescencia?

La opalescencia propiamente dicha se da muy frecuentemente en el ópalo común, debido a que su estado cristalino es amorfo e incluye esferas de una variedad de sílice denominada cristobalita. Las esferas se empaquetan de manera azarosa e irregular, que dejan entre sí poros llenos de agua o de aire, en los cuales se produce reflexión y difracción de la luz incidente, fenómeno que confiere al mineral un aspecto lechoso azulado o perlado. La opalescencia aparece también en otras ejemplares de calcedonia, cuarzo o feldespato.

La opalinización o juego de colores es un fenómeno relacionado pero diferente, que implica una policromía causada por interferencias lumínicas debidas a corpúsculos o inclusiones ordenadamente empaquetados de manera de formar una auténtica red de difracción. La opalinización puede llegar a ser muy espectacular y es una de las razones por las que algunos ejemplares se constituyen en gemas.

¿Qué es la Labradorescencia?

Es típica de una variedad de feldespato denominada labradorita, que presenta vivos colores metálicos causados por la inclusión de laminillas de magnetita. El efecto es muy llamativo cuando se mueve la muestra de un lado a otro. Una variedad particular que se encontró en Finlandia ha sido denominada espectrolita porque muestra todos los colores del espectro electromagnético visible para el ojo humano. Eso la diferencia de todas las demás labradoritas que sólo exhiben una porción del espectro de colores.

¿Qué es la Seda?

Es un fenómeno muy relacionado con el ojo de gato y el asterismo, que se produce también por la presencia de finas agujas orientadas, algo más escasas que las presentes en los otros dos efectos. Por otra parte, ocurre más marcadamente en las zonas curvas del tallado en cabujón. Se visualiza como un brillo semejante al hilo de seda en su carretel, de allí el nombre que ostenta. Cuando las fibras incluidas son extremadamente escasas, se prefiere el tallado en facetas, para realzarlo. Es común en rubíes y zafiros.

¿Qué es el Oriente?

Es el efecto específico de las perlas y consiste en una suave combinación de colores, provocada por la interferencia de la luz entre las láminas de aragonita y conquiolina más superficiales.

¿Qué es la Irisación?

Se conoce también como iridiscencia, y se produce por la dispersión cromática de la luz cuando incide sobre discontinuidades o fracturas en la masa cristalina. El efecto es semejante a un arco iris, y cuando aparece en el cuarzo-cosa muy común- suele dar lugar a la variedad «cuarzo iris» si es suficientemente intenso.

Debido a que agrega gran belleza al ejemplar, es una prá¡ctica común en el mercado, generar artificialmente micro-roturas en las muestras para que se produzca la irisación.

¿Qué es la Adularescencia?

Es un complejo de refracción y reflexión que se produce de manera muy característica en el feldespato denominado adularia, del que toma el nombre.

Debido al entrecruzamiento interno de los haces luminosos, el fenómeno que se observa es la aparición de una mancha blanquecino azulada o amarillenta que se desplaza por la gema al ser movida. Se observa mejor en los cabujones, y por ser de alguna manera semejante a la luminosidad lunar, la adularia se vende en el mercado con el nombre de «piedra de luna».

El fenómeno físico es provocado por la exsolución de los minerales al descender la temperatura durante su formación.

¿A qué se debe que las figuras lumínicas puedan llegar a convertir una variedad mineral en gema?

A que su presencia determina algunas de las propiedades que se exigen en la definición de gema, tales como rareza y belleza.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: La foto que ilustra el post es un ejemplo de opalescencia tomado de Wikipedia.

Nuevamente me siento a escribir un post fuera de programa, para dar respuesta a preguntas que me llegan de lectores preocupados por acontecimientos inesperados, y que nos ponen ante la evidencia de que la Naturaleza nos supera siempre, y que el antropocentrismo no es otra cosa que una ilusión o un espejismo.

No quiero repetir conceptos que ya he presentado otras veces en este mismo blog, de modo que para un panorama más completo, los invito a pasear por todos los posts que están reunidos en la etiqueta sismos. Hoy, quiero referirme a puntos que no he tocado antes, porque se relacionan más directamente con este caso en particular.

¿Cómo y dónde ocurrió el sismo del 16 de Septiembre de 2015 en Chile?

El movimiento tuvo lugar a las 19 y 54 horas, y su sacudida principal duró al menos tres minutos, lo cual es considerablemente largo.

Alcanzó magnitud 8,3 en Richter, colocándose entre los más severos acontecidos en Chile.

Su hipocentro se ubicó en el Pacífico, a unos 280 kilómetros al nor-noroeste de Santiago y a 55 kilómetros al oeste de la ciudad de Illapel, con profundidad de alrededor de cinco kilómetros, lo que lo califica como somero, y es una de las causas por las que se sintió con tanta intensidad.

Se produjeron luego más de una docena de réplicas, una de las cuales, acaecida 25 minutos después del movimiento principal, alcanzó magnitud 7.

Pese a la magnitud, no se han dado a conocer hasta ahora más que tres víctimas humanas, lo cual puede relacionarse con la preparación de la población y la calidad de las construcciones en un país ya acostumbrado a la sismicidad, en otras palabras con una relativamente baja vulnerabilidad.

¿A qué se debió el movimiento?

A un brusco corrimiento a lo largo del contacto entre las placas de Nazca (en subducción, es decir descendiendo hacia el manto terretre) y Sudamericana, fenómeno que ya he explicado en otros posts.

¿Por qué fue tan largo el sismo, y tantas y tan seguidas las réplicas hasta el momento?

¿Qué cabe esperar?

Ya el gobierno chileno ha lanzado la alerta por tsunamis, y es enteramente lógico esperarlos.

Por otra parte, las réplicas pueden continuar por varios días, hasta que las placas hayan liberado toda la energía acumulada, y el equilibrio se restablezca.

Además, no debe olvidarse que los movimientos telúricos suelen ser disparadores de fenómenos de remoción en masa en todas las laderas inestables, de modo que puede haber deslizamientos, aludes y avalanchas en las zonas montañosas.

Por último, es importante un monitoreo de la actividad volcánica en las zonas medianamente próximas, ya que los cambios profundos pueden afectar masas magmáticas alojadas en la corteza, las que podrían encontrar nuevas vías de ascenso hacia la superficie.

Nada de esto debe alarmar a nadie, sólo es para estar atentos a las señales y tomar las debidas precauciones.

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Un abrazo y hasta el viernes. Graciela.
P.S.: La imagen que ilustra el post la he tomado del USGS (United States Geological Service).