Litogènesi interna i cicle geològic global

Hem arribat al final d'aquesta unitat. Fins ara hem descobert que el terra es mou sota el nostres peus, que la causa és l'energia interna de la terra i que hi ha zones on el moviment és tant intens que l'energia es manifesta en forma de volcans, plecs, falles i terratrèmols. Però encara ens falta un aspecte molt important per acabar de comprendre com funciona el nostre món: la relació que hi ha entre la dinàmica interna del planeta i la dinàmica externa que vam estudiar en la unitat anterior.
Per tal d'estudiar aquesta relació primer caldrà recordar alguns aspectes de la unitat anterior.
En la unitat sobre dinàmica externa o processos geològics externs vam estudiar com els agents geològics externs s'encarregaven de destruir les roques preexistents per tal de traslladar els materials disgregats fins a les conques sedimentàries. Bé, us deveu preguntar: que té això a veure amb els moviments de la terra? i ara us pregunto: d'on surten les roques que els agents geològics externs erosionen?
Suposo que ja deveu haver lligat caps: la dinàmica interna, amb tots els seus moviments i la capacitat que té d'extreure material de l'interior de la terra és l'encarregat de crear les roques. És això el que anomenem litogènesi interna, el procés mitjançant el qual els processos geològics interns produeixen noves roques. I com ho fan?  Observeu aquesta imatge:

Tot allò que és de color taronja és magma que ha ascendit de l'interior de la terra. Però creieu que tot emergirà a la superfície en forma de volcà? No, només ho farà si la situació es favorable. Per tant, una gran quantitat de magma refredarà en l'interior de la terra. Aquest refredament pot durar centenars de milers d'anys fet que afavoreix la formació de cristalls. És a dir, una massa de magma que s'ha refredat a l'interior de la terra lentament tindrà cristalls grans i ben definits. És el que anomenem roques ígnies intrusives.

En el cas que es doni una erupció volcànica, el magma canviarà la seva composició i es refredarà a gran velocitat. No tindrà temps doncs de formar cristalls i es veurà una massa amorfa, sense estructura ni cristalls definits. És el que anomenem roques ígnies extrusives o efusives.




Existeix un tercer tipus de roques ígnies, és a dir d'origen magmàtic, són les anomenades roques ígnies filonianes. Aquestes roques tenen un desenvolupament dels cristalls de forma irregular. El motiu és perquè s'han refredat en esquerdes molt aprop de la superfície i això ha fet que només tinguin temps a formar alguns cristalls mentre que la resta queda com una mena de matriu amorfa que l'envolta.


Llavors, només hi ha roques ígnies? són aquestes les úniques que són afectades pels processos geològics externs? La resposta és No. A part de les roques ígnies, d'origen magmàtic, i de les roques sedimentàries, causades per la solidificació dels sediments a les conques sedimentaries,  existeix un tercer tipus de roques: Les roques metamòrfiques.

Les roques metamòrfiques són roques que han sofert canvis en la seva estructura degut a l'acció de la pressió i la temperatura de l'interior de la terra. Quan s'encaixa una massa de magma en una zona on hi havia roques preexistents, aquestes sofreixen les enormes temperatures que posseeix el magma. Aquesta temperatura tant alta modifica l'estructura de les roques del voltant causant el que s'anomena metamorfisme de contacte. D'altra banda, si la zona esta sotmesa a molta pressió, perquè s'està formant una serralada, per exemple, les roques preexistent sofreixen una alta pressió i alta temperatura que altera les seves propietats. És l'anomenat metamorfisme regional. En el següent enllaç podeu veure com s'alteraria la roca amb el metamorfisme.

Aquestes roques tendiran a tenir grans cristalls que es trobaran alineats en la direcció de compressió deguda a l'acció tectònica, tal i com podeu veure en l'exemple de la imatge.
Així doncs el metamorfisme altera les roques preexistents, ja siguin sedimentàries, ígnies, i fins hi tot metamòrfiques.
Per tant, l'acció magmàtica crea roques i en modifica altres, l'acció tectònica eleva aquestes roques en formar les serralades, un cop hi ha serralades entren en lloc els processos geològics externs que s'encarreguen d'erosionar i traslladar els materials fins a les conques sedimentàries. Allà els sediments es transformen en noves roques que en sofrir un altre cop l'acció tectònica es poden veure modificats per el magmatisme i el metamorfisme i per tant tornar a començar. Això és el que anomenem: Cicle geològic global.

Amb això ja acabaríem la unitat i per tant el bloc dedicat a la geologia. Però abans d'acabar m'agradaria recomanar-vos una sèrie de vídeos d'un documental educatiu sobre el cicle geològic global i la formació de les roques. Us deixo els vídeos i amb això tanquem el tema.

Volcans: muntanyes de foc!

Un volcà és una manifestació de l'energia interna de la terra que consisteix en una fissura o canal per on ascendeix material d'origen magmàtic. Aquest material que està compost per roca fosa i gasos, tendeix a escapar-se de l'edifici volcànic quan aquest està actiu, és a dir, quan està en erupció.
Durant una erupció volcànica, el magma que es expulsat tendeix a acumular-se al voltant del punt d'efusió o cràter fins a construir el que anomenem con volcànic.
Aquestes manifestacions solen estar situats en zones tectònicament actives, ja siguin vores divergents com vores convergents, però també hi ha casos on es situen en punts intraplaques, és a dir, dins la placa tectònica i no en la vora. Aquests casos especials són els anomenats "punts calents" i són deguts a que la calor que expulsen no prové dels moviments tectònics sinó d'una columna d'energia que es creu prové del nucli.
Però perquè succeeixen? En les vores divergents és evident que la força que aconsegueix separar l'escorça ajuda a l'expulsió del magma i de la creació dels volcans, són les anomenades dorsals oceàniques que són cadenes muntanyoses d'origen volcànic situades sota l'oceà.
D'altra banda, en les vores convergents, l'aparició dels volcans dependrà de quins són els tipus d'escorça que entren en xoc.

• Escorça oceànica amb escorça oceànica: Una de les dues escorces subdueix, és a dir, es submergeix sota de l'altre. La que s'està submergint tendeix a fondre amb el contacte amb la calor de l'astenosfera. Tot el material fos, per diferència de densitat tendeix a pujar fins que travessa l'altre escorça que no està subduint formant llavors una cadena volcànica en mig de l'oceà: són els anomenats arc d'illes. Aquests volcans tendiran a tenir una composició similar a la de l'escorça oceànica doncs el magma s'ha format en fondre aquesta escorça. Per tant seran magmes molt calents i molt fluids.

• Escorça oceànica amb escorça continental: En aquest límit de plaques, l'escorça oceànica sempre serà la que es submergeixi sota la continental, doncs té més densitat, pesa més. En entrar en contacte amb l'astenosfera, es fondrà permeten així l'ascensió de magmes. La diferència amb el cas anterior, és que els magmes es barrejaran amb el material preexistent a l'escorça continental, constituint-se llavors un magma molt més viscós i de temperatura més baixa que formarà volcans continentals molt més explosius que no pas els volcans dels arc d'illes.

Escorça continental amb escorça continental: En aquesta situació és molt difícil que es formin volcans, ja que les dos escorces arrosseguen gran quantitat de sediment que tendeixen a replegar-se augmentant molt el gruix de l'escorça i limitant l'ascensió de material d'origen magmàtic.

Fins ara hem estat parlant molt de magma, material d'origen magmàtic i lava, però a que ens referim a tot això? Bé, un magma és una barreja de roca fosa i gasos que es troba a altes temperatures. Un material d'origen magmàtic serà doncs tots aquells materials que originàriament eren magmes i amb lava ens referim a un magma que ha estat erupcionat per un volcà.
I com funciona un volcà? Per entendre-ho primer hem d'estudiar quines són les seves parts:

• Cràter: és una depressió, o forat, per on es dóna l'efusió de magma.
• Xemeneia: és la fissura o canal a través del qual ascendeix el magma fins al cràter.
• Con volcànic: és l'edifici que es construeix al voltant del cràter o la xemeneia a partir de tots els materials erupcionats per el volcà.
• Cambra magmàtica: és reservori o cova de grans dimensions on s'acumula tot el magma que alimenta l'erupció volcànica.

Si bé abans de començar l'erupció volcànica l'únic que podem veure és allò que anomenem magma, un cop el volcà és actiu, el magma es diferencia en els seus components: roca fosa i gas degut a que ja no està sotmès a les grans pressions de l'interior que mantenien la barreja estable. La gran diferència de pressió, afavoreix a que els gasos atrapats s'expandeixin amb rapidesa i marxin trencant les roques que l'envolten provocant explosions:

Respecte als materials que expulsen els volcans val a dir que se centren exclusivament en tres tipus:

• Líquids o roca fossa: és literalment el que anomenem lava. És roca que degut a la seva alta temperatura està completament fosa. Pot tenir diferents temperatures que oscil·len entre els 700º en zones continentals i els 1200º en zones oceàniques. Com més alta sigui la temperatura més fluida serà la lava i per tant més fàcil serà que es formin rius de lava, a més tindrà més facilitat per deixar escapar els gasos que pugui contenir i per tant no es donaran explosions.

• Gasosos: són tots aquells materials volàtils que conté el magma i durant l'erupció van a parar a l'atmosfera. Poden estar formats per: aigua, òxids de carboni i hidrogen i compostos de sofre entre altres. Aquests gasos són els que donen l'olor sulfurat característic de les emissions volcàniques. 

• Sòlids: Quan la lava té unes temperatures relativament baixes, sobre els 700º, en arribar a la superfície de la terra i ser efusionats per un volcà, aquesta tendeix a solidificar-se ràpidament. En refredar-se empresona els gasos que conté produint que aquest, per diferencia de pressió, vulguin literalment sortir per la força. És així com succeeixen les explosions. Unes explosions que polvoritzen la lava transformant-la en cendra i trossos de roca molt angulosa i de diferents mides. Així mateix, aquestes explosions poden arribar a expulsar trossos grans de lava solidificada, anomenats bombes. A tot això, la cendra, les bombes, i tota la resta d'escòria sòlida se li anomena: piroclast.   

A partir d'aquí ja hem intuït que no tots els volcans tenen el mateix tipus d'erupcions. En funció de la composició que tingui el magma podran donar-se erupcions més explosives o erupcions només de lava. En aquest sentit podem diferenciar tres tipus bàsics de volcans:

• Volcans escuts o Hawaia: Són volcans on la lava és molt fluida i per tant tendeix a efusionar en forma d'un riu de lava. Com no hi han grans explosions i la lava flueix tant depresa, aquests volcans tendeixen a créixer en amplada i no en alçada.

• Volcans de con de cendra o Vulcanià: Tenen erupcions amb una lava molt viscosa que es solidifica amb rapidesa taponant el cràter i originat fortes explosions que polvoritzen la lava. Tot aquest núvol de piroclast que s'eleva molts metres en l'aire, s'acumula al voltant del cràter construint un con volcànic molt alt composat quasi exclusivament d'escòria volcànica.

• Volcans compostos o Estrombolià: Aquests volcans combinen els dos tipus d'erupcions anteriors. Tenen episodis molt efusius de lava i episodis amb moltes explosions que eleven el con volcànic.

A part del que és pròpiament l'erupció, existeixen altres fenòmens que són indicatius d'activitat volcànica. Són els guèisers, les fumaroles i les fonts termals.

• Guèisers: Són surgències brusques d'aigua bullent que s'eleven en l'aire amb força degut a la pressió. El vídeo que podem veure a continuació, és d'un guèiser del parc nacional de Yellowstone.

• Fumaroles: són xemeneies que s'han construït a partir de la precipitació dels materials sòlids que poden contenir els gasos emesos durant una activitat volcànica.

• Fonts termals: són zones on l'aigua del nivell freàtic s'escalfa degut a l'activitat volcànica i surt a la superfície a altes temperatures.

I com ascendeix el magma? Doncs per diferència de densitat. Originalment el que rep l'escorça és un aport d'escalfor. Aquesta calor, fon els materials circumdants fins que s'origina una bossa de roca fossa que pesa molt menys que la roca que l'envolta. Aquesta diferència de densitat afavoreix a que la bossa s'ascendeixi encaixant-se en les roques. L'ascensió és lenta i a més durant tot el procés, el magma es barreja amb les roques que l'envolten enriquint-se en aigua i altres minerals. Això canvia les propietats del magma i per tant determina els diferents tipus d'erupcions que hem vist.
I fins aquí els volcans. Amb el pròxim post finalitzarem la unitat.

Els terratrèmols

Per comprendre la naturalesa d'un terratrèmol cal recordar que l'escorça està en continu moviment. Les plaques es mouen unes respecte les altres ocasionant en alguns casos, trencament deguts a l'extensió i en altres trencaments deguts a la compressió. Per produir-se un trencament cal que l'escorça hagi estat sotmesa a una pressió molt elevada. Aquesta pressió quan s'allibera bruscament, produeix una sèrie d'ondulacions a les roques, sacsejades, uns tremolors que nosaltres coneixem com a terratrèmols. I on es situa una pressió tant alta? en les vores de plaques. En aquestes zones, on les plaques s'estan separant o xocant, la litosfera està trencant contínuament. Normalment, a les vores divergents, el trencament és tan continu, tant mil·limètric que la pressió que s'acumula és molt dèbil i per tant la sacsejada és molt menor.
D'altra banda, en les vores convergents, con l'escorça oceànica es submergeix sota d'un altre escorça, la pressió que s'acumula és tan alta que en un moment donat, totalment impredictible, s'allibera. Aquesta alliberació d'energia sol ser molt forta, tant que la intensitat de les ones produïdes es poden sentir en diverses parts del món.
Peró cal tenir en compte que no sols la tectònica pot produir terratrèmols. L'encaix del magma, quan aquest ascendeix a través de l'escorça produeix sismes de baixa intensitat, que si bé no produeixen destrosses solen ser anunciadors d'una possible erupció magmàtica. Aquests són els típics de les vores divergents.
Però, es poden identificar parts en un terratrèmol? Sí. Els geòlegs en considerem tres elements que defineixen un terratrèmol. Dos dels elements són indicatius posicionals, és a dir, el lloc on es produeix. L'últim parla de les ones sísmiques.

• Hipocentre: és el punt d'origen del terratrèmol, és a dir, el lloc on s'ha produït el trencament que ha causat les sacsejades.
• Epicentre: és el punt equivalent de l'hipocentre, però a la superfície.
• Ones sísmiques: ens indiquen la magnitud i la intensitat que ha tingut un terratrèmol.

I quins són els efectes que pot produir un terratrèmol?
Si parlem només dels efectes de tipus ambiental, i no pas dels efectes a les construccions humanes cal parlar principalment de dos coses: allaus i tsunamis.

• Un allau és un despreniment brusc de terra o neu que baixa pendent avall.
• Un tsunami és una ondulació que es produeix a l'oceà degut a un terratrèmol submarí. Causa ones que poden arribar a mesurar decenes de metres.

Tots aquests efectes són produïts per les ones sísmiques que s'han alliberat amb el trencament i depenent de quina sigui la intensitat que tinguin els efectes seran majors o menors.
Però, com podem mesurar les ones sísmiques? Per fer-ho els científics utilitzen el que s'anomena sismògraf. Són uns aparells que registren els tremolors produïts per un terratrèmol. Graven en un paper les ones sísmiques que després els sismòlegs interpreten per donar informació de com ha estat el terratrèmol.

I davant la pregunta de què mesura exactament un sismògraf, cal observar un sismograma que és el gràfic resultant del funcionament correcte de l'aparell:

En la imatge anterior podem veure com de no haver-hi cap sacsejada, de cop, el sismògraf s'ha posat en moviment i ha registrat una sèrie d'ones sísmiques de gran intensitat. I com sabem que tenen gran intensitat? doncs perquè són ones molt grans ja que se surten del paper, i molt juntes, ja que no podem definir la distància que hi ha entre les línies. Aquesta mesura que es basa en termes numèrics és la forma més comuna de qualificar un terratrèmol, es tracta de l'escala de Ritcher, que mesura de forma objectiva la intensitat del sisme i que va, generalment, de 0 a 10. En tota la història de la humanitat no s'ha registrat cap terratrèmol de grau 10, tot i que es pensa que la caiguda del meteorit que es creu que va extingir els dinosaures fa 65Ma va provocar terratrèmols de grau 25.
Però no sols existeix aquesta escala per a mesurar els terratrèmols. Quan es tracta de veure quins han estat els danys produïts, l'escala que es fa servir és l'escala de Mercalli.

Aquesta escala, de 12 graus mesura quines han sigut les destrosses que ha produït el terratrèmol, és a dir, si han caigut edificis, si s'han produït esquerdes al terra o si ni tan sols s'ha sentit.
Per tant tenim dos formes de qualificar un terratrèmol: una escala quantitativa i un altre qualitativa. Però quina és millor? Depèn. La quantitativa és més objectiva, però la qualitativa dóna més informació de la situació que s'està vivint al lloc del sisme.
Val a dir també, que les dues escales no són equivalents. El grau 5 a l'escala de Ritcher no equival completament al grau 5 de l'escala de Mercalli i això es degut a que les destrosses d'un terratrèmol dependran i molt de la qualitat en la construcció dels edificis.
Observem dos exemples coneguts:

• 11 de març de 2011 terratrèmol de grau 9 al Japó: Tokyo, la capital, té els edificis preparats per a terratrèmols: no cau cap. La catàstrofe que va sofrir el país va estar relacionada amb el tsunami posterior.
• 11 de maig de 2011 terratrèmol de grau 5,1 a Lorca, Murcia: centenars d'edificis amb danys. Molts d'ells han estat enderrocats.

El segon terratrèmol té una intensitat molt menor al primer però les destrosses són molt superiors, perquè? per la qualitat en la construcció. És a dir, en una zona qualificada com a sísmicament activa els edificis han d'estar preparats per a resistir als terratrèmols.

Bé fins aquí els terratrèmols, fins a la pròxima!