DEFORMACIÓN DE LA CORTEZA TERRESTRE Y LOS SISMOS
Mecánica de la deformación de las rocas:
Definición: Es la ciencia teórica y aplicada que trata del comportamiento mecánico de las rocas que se encuentran bajo la acción de fuerzas producidas por fenómenos naturales o impuestos por el hombre.
Origen: El desarrollo de pliegues, fallas y estructuras menores de diferentes tipos son causados por fuerzas y campos de stress que resultan de los movimientos dentro del manto y la corteza, activados termal y gravitacionalmente.
Las deformaciones tectónicas están asociadas al movimiento de las placas de la corteza terrestre, mientras las no tectónicas están asociadas a los efectos gravitacionales de las masas de tierra y a las cargas que soportan las rocas por esfuerzos dinámicos externos diferentes a los movimientos tectónicos.
Diastrofismo:
Es el conjunto de muchos procesos y fenómenos geológicos de deformación, alteración y dislocación de la corteza terrestre por efecto de las fuerzas internas.
Dependiendo de la dirección del movimiento, el diastrofismo de divide en:
Movimientos espirogénicos: Se realizan en sentido vertical, producen fracturas en las rocas y abarcan grandes extensiones. Se trata de movimientos lentos de levantamiento y hundimiento de enormes porciones de corteza terrestre. Su efecto se aprecia en el cambio de las líneas de la costa y en la transformación del aspecto de los continentes. De ellos se derivan las siguientes deformaciones:
- Fracturas: Son grietas en la roca sólida.
- Fisuras: Es una fractura mayor por donde puede ascender lava.
- Fallas: Se originan cuando hay un desplazamiento apreciable y posterior a la formación de fracturas y fisuras, es decir, cuando un bloque de capas rocosas se ve sometido a una fuerza tectónica que lo divide en dos partes: una superior y una inferior.
Dependiendo de la dirección que tome el desplazamiento de los bloques, las fallas pueden ser verticales u horizontales. Las primeras de crean cuando un bloque se levanta y otro se hunde; por el contrario, la falla es horizontal si alguno de los bloques se mueve hacia la derecha o hacia la izquierda, o si los bloques de movimiento se desplazan lateralmente a lo largo del plano de la falla.
Movimientos orogénicos: Cuando el recorrido se realiza en sentido horizontal, de compresión y distensión, el desplazamiento de mineral es considerable por lo que las rocas se deforman dando origen a:
- Ondulamientos: Son a gran escala. Se deben al arqueamiento o deformación de las capas rocosas más flexibles de la corteza terrestre y hacen que el relieve tome una forma elevada y arqueada.
- Plegamientos: Son similares a los Ondulamientos, pero el arco que se forma es mayor. Se puede hablar de las siguientes partes de un plegamiento:
- Anticlinal: Zona elevada del pliegue convexo hacia arriba.
- Sinclinal: Área hundida o convexa del plegamiento.
- Monoclinal: Porción del plegamiento que presenta una inclinación de las capas rocosas en un mismo sentido.
Plegamientos:
Es una deformación de las rocas, generalmente sedimentarias, en la que elementos de carácter horizontal, como los estratos o los planos de esquistosidad (en el caso de rocas metamórficas), quedan curvados formando ondulaciones alargadas y más o menos paralelas entre sí.
Los pliegues se originan por esfuerzos de compresión sobre las rocas que no llegan a romperlas; en cambio, cuando sí lo hacen, se forman las llamadas fallas.
Por lo general se ubican en los bordes de las placas tectónicas y obedecen a dos tipos de fuerzas: laterales, originados por la propia interacción de las placas (convergencia) y verticales, como resultado del levantamiento debido al fenómeno de subducción a lo largo de una zona de subducción más o menos amplia y alargada, en la que se levantan las cordilleras o relieves de plegamiento.
Elementos de un pliegue:
- Charnela: zona de mayor curvatura del pliegue.
- Línea de charnela o eje de pliegue: línea que une los puntos de mayor curvatura de una superficie del pliegue.
- Dirección: ángulo que forma el eje del pliegue con la dirección geográfica norte-sur.
- Plano axial: plano que contiene todas las líneas de charnela y corta el pliegue.
- Núcleo: parte más comprimida y más interna del pliegue.
- Flancos: mitades en que divide el plano axial a un pliegue.
- Cabeceo: ángulo que forma el eje de pliegue con una línea horizontal contenida en el plano axial.
- Cresta: zona más alta de un pliegue convexo hacia arriba.
- Valle: zona más baja de un pliegue cóncavo hacia arriba.
Características de un pliegue:
- Inmersión: ángulo que forman una línea de charnela y el plano horizontal.
- Dirección: ángulo formado entre un eje del pliegue y la dirección norte - sur.
- Buzamiento: ángulo que forman las superficies de cada flanco con la horizontal (tomando siempre la máxima pendiente para cada punto).
- Vergencia: dirección hacia la que se inclina el plano axial de un anticlinal no recto (también dirección hacia la que se desplaza el bloque superior de un cabalgamiento).
Tipos de Pliegues:
- Pliegue anticlinal: se denomina anticlinal a un pliegue de la corteza terrestre en forma de lomo cuyos flancos se inclinan en sentidos opuestos.
- Pliegue sinclinal: Los elementos son los mismos, con la diferencia que el manteo de los flancos son convergentes.
- Pliegue monoclinal: Es el que presenta una simple inflexión de los estratos, con cierta frecuencia, estos pliegues degeneran en fallas al producirse un estiramiento y fractura de la rama monoclinal del pliegue.
- Pliegue simétrico: Tiene el plano axial esencialmente vertical y los flancos poseen el mismo ángulo de inclinación pero en direcciones opuestas.
- Pliegue asimétrico: El plano axial es inclinado y ambos flancos se inclinan en direcciones opuestas pero con ángulos diferentes.
- Pliegue volcado o sobrepliegue: El plano axial es inclinado y ambos flancos inclinan en la misma dirección, generalmente con ángulos diferentes.
- Pliegue recumbente: Es aquel pliegue cuyo plano axial se acerca a la horizontal.
- Pliegue Isoclinal: Los flancos tienen la misma inclinación y el mismo sentido o sea que son paralelos. El plano axial los corta simétricamente.
- Pliegue en abanico: Es un pliegue simétrico de plano axial vertical, muy particular, en el que los flancos son convergentes en los anticlinales y divergentes en los sinclinales.
- Anticlinorio: Es un gran anticlinal compuesto por muchos pliegues menores.
- Sinclinorio: Es un gran sinclinal compuesto por muchos pliegues menores.
Fallas:
Es una superficie de discontinuidad, es decir una fractura en la que se ha producido deslizamiento relativo de una de las partes con respecto a la otra.
Tipos de fallas
- Falla normal o directa: son aquellas donde el labio hundido se apoya sobre el plano de falla mientras el borde que contiene el suelo queda levantado. Estas fallas se producen cuando la roca se ve sometida a distención de forma que los esfuerzos se compensan a lo largo de una fractura plana de 45° de ángulo a más. Un caso particular son las fallas verticales.
- Falla inversa: son aquellas donde el labio levantado apoya sobre el plano de la falla mientras que el borde que contiene el techo queda hundido. Las fallas inversas son consecuencias que sufre la roca. Estas fallas pueden originar el cabalgamiento del labio levantado cuando el ángulo del plano de la falla sea < 30° generando un manto de corrimiento sobre el labio hundido.
- Falla de rumbo: Es la que se presenta solo desplazamiento en sentido horizontal. Las fallas de rumbo se clasifican, según el sentido de movimiento de los bloques (referenciado a la posición de un observador situado sobre un bloque), como sinistrales cuando el bloque opuesto al que ocupa el observador se mueve a la izquierda; y dextrales cuando el bloque se mueve a la derecha.
Las fallas dip-slip se clasifican como normales cuando el bloque colgante se desplaza hacia abajo relativo al bloque yaciente; e inversas (también corrimientos o cabalgamientos) cuando el bloque colgante se mueve hacia arriba respecto del yaciente. Las fallas oblicuas se describen simplemente como una combinación de la terminología de las anteriores, por ejemplo falla sinistral -inversa, dextral-normal, etc.
Elementos de una falla
Plano de falla: Plano o superficie a lo largo de la cual se desplazan los bloques que se separan en la falla. Este plano puede tener cualquier orientación (vertical, horizontal, o inclinado). La orientación se describe en función del rumbo (ángulo entre el rumbo Norte y la línea de intersección del plano de falla con un plano horizontal) y el buzamiento o manteo (ángulo entre el plano horizontal y la línea de intersección del plano de falla con el plano vertical perpendicular al rumbo de la falla).
Bloques de falla: Son las dos porciones de roca separadas por el plano de falla. Cuando el plano de falla es inclinado, el bloque que se haya por encima del plano de falla se denomina bloque colgante o levantado y al que se encuentra por debajo, bloque yaciente o hundido.
Desplazamiento: Es la distancia neta y dirección en que se ha movido un bloque respecto del otro.
Diaclasas:
Es una fractura en las rocas que no va acompañada de deslizamiento de los bloques que determina, no siendo el desplazamiento más que una mínima separación transversal. Se distinguen así de las fallas, fracturas en las que sí hay deslizamiento de los bloques. Son estructuras muy abundantes.
Características de una diaclasa
La orientación de una diaclasa, como la de otras estructuras geológicas, se describe mediante dos parámetros:
- Dirección: ángulo que forma una línea horizontal contenida en el plano de la diaclasa con el eje norte - sur.
- Buzamiento: ángulo formado por la diaclasa y un plano horizontal imaginario.
- Las diaclasas no tienen por qué ser en general planas, ni responder a ninguna geométrica regular, así que los parámetros indicados pueden variar de un punto a otro.
Asociaciones de diaclasas
Las diaclasas no suelen aparecer aisladas, sino asociadas a fallas y a pliegues. Cuando, como suele ocurrir, existen dos o más conjuntos de diaclasas, se habla de un sistema de diaclasas o "joint system". Los más sencillos son:
Sistema de diaclasas paralelas: todas las diaclasas tienen igual dirección y buzamiento.
Sistema de diaclasas que se cortan: las diaclasas tienen distintas direcciones y buzamientos y, por lo tanto, se cortan en determinados puntos. El caso más común suele ser el de familias de diaclasas conjugadas, con dos o tres direcciones predominantes de diaclasas producidas por el mismo fenómeno tectónico (distensión o compresión).
PLACAS TECTONICAS
El término "placa tectónica" hace referencia a las estructuras por la cual está conformado nuestro planeta. En términos geológicos, una placa es una plancha rígida de roca sólida que conforma la superficie de la Tierra (litósfera), flotando sobre la roca ígnea y fundida que conforma el centro del planeta (astenósfera). La litósfera tiene un grosor que varía entre los 15 y los 200 km., siendo más gruesa en los continentes que en el fondo marino.
Origen de las placas tectónicas
Se piensa que su origen se debe a corrientes de convección en el interior del manto terrestre, en la capa conocida como astenósfera, las cuales fragmentan a la litosfera.
Las corrientes de convección son patrones circulatorios que se presentan en fluidos que se calientan en su base. Al calentarse la parte inferior del fluido se dilata. Este cambio de densidad produce una fuerza de flotación que hace que el fluido caliente ascienda.
Al alcanzar la superficie se enfría, desciende y se vuelve a calentar, estableciéndose un movimiento circular auto-organizado. En el caso de la Tierra se sabe, a partir de estudios de reajuste glaciar, que la astenósfera se comporta como un fluido en escalas de tiempo de miles de años y se considera que la fuente de calor es el núcleo terrestre.
Se estima que éste tiene una temperatura de 4500 °C. De esta manera, las corrientes de convección en el interior del planeta contribuyen a liberar el calor original almacenado en su interior, que fue adquirido durante la formación de la Tierra.
Así, en zonas donde dos placas se mueven en direcciones opuestas (como es el caso de la placa Africana y de Norteamérica, que se separan a lo largo de la cordillera del Atlántico) las corrientes de convección forman nuevo piso oceánico, caliente y flotante, formando las cordilleras meso-oceánicas o centros de dispersión. Conforme se alejan de los centros de dispersión las placas se enfrían, tornándose más densas y hundiéndose en el manto a lo largo de zonas de subducción, donde el material litosféricas es fundido y reciclado.
Una analogía frecuentemente empleada para describir el movimiento de las placas es que éstas "flotan" sobre la astenósfera como el hielo sobre el agua. Sin embargo, esta analogía es parcialmente válida ya que las placas tienden a hundirse en el manto como se describió anteriormente.
Límites de placas
Son los bordes de una placa y es aquí donde se presenta la mayor actividad tectónica (sismos, formación de montañas, actividad volcánica), ya que es donde se produce la interacción entre placas. Hay tres clases de límite:
Divergentes: son límites en los que las placas se separan unas de otras y, por lo tanto, emerge magma desde regiones más profundas (por ejemplo, la dorsal mesoatlántica formada por la separación de las placas de Eurasia y Norteamérica y las de África y Sudamérica).
Convergentes: son límites en los que una placa choca contra otra, formando una zona de subducción (la placa oceánica se hunde bajo de la placa continental) o un cinturón orogénico (si las placas chocan y se comprimen). Son también conocidos como "bordes activos".
Transformantes: son límites donde los bordes de las placas se deslizan una con respecto a la otra a lo largo de una falla de transformación.
En determinadas circunstancias, se forman zonas de límite o borde, donde se unen tres o más placas formando una combinación de los tres tipos de límite.
Tipos de placas
Las placas litosféricas son esencialmente de dos tipos, según la clase de corteza que forma la superficie. Hay dos clases de corteza: la oceánica y la continental.
Placas oceánicas: Están cubiertas íntegramente por corteza oceánica, delgada, de composición básica: hierro y magnesio dominantes. Aparecen sumergidas en toda su extensión, salvo por existencia de edificios volcánicos intraplaca, de los cuales los destacados por altos aparecen emergidos, o por arcos insulares (de islas) en alguno de sus bordes. Los ejemplos más notables se ubican en el Pacífico: la del Pacífico, la placa de Nazca, la placa de Cocos y la Placa Filipina.
Placas mixtas: Son placas parcialmente cubiertas por corteza continental y así mismo en parte por corteza oceánica. La mayoría de las placas es de estas características. Para que una placa sea íntegramente continental tendría que carecer de bordes de tipo divergente (dorsales) en su contorno. En teoría esto es posible en fases de convergencia y de colisión de fragmentos continentales. Así pueden interpretarse algunas subplacas que constituyen los continentes. Valen como ejemplos de placas mixtas la placa Sudamericana y la placa Euroasiática.
Placas tectónicas del mundo
Placas principales:
- Placa Sudamericana | Placa Norteamericana | Placa Euroasiática | Placa Indoaustraliana | Placa Africana | Placa Antártica | Placa del Pacífico.
Placas secundarias:
- Placa de Cocos | Placa de Nazca | Placa Filipina | Placa Arábiga | Placa Scotia | Placa Juan de Fuca | Placa del Caribe.
Otras placas:
- Placa de Ojotsk | Placa Amuria | Placa del Explorador | Placa de Gorda | Placa Somalí | Placa de la Sonda.
Microplacas:
- Placa de Birmania | Placa Yangtze | Placa de Timor | Placa Cabeza de Pájaro | Placa de Panamá | Placa de Rivera | Placa de Pascua | Placa de Juan Fernández | Placa de Chiloé.
Placas antiguas:
- Placa de Kula | Placa de Farallón.
Movimientos sísmicos:
Concepto:
Un movimiento sísmico es un movimiento vibratorio producido por la pérdida de estabilidad de masas de corteza. Cuando el movimiento llega a la superficie y se propaga por ésta le llamamos terremoto.
Causas:
La causa de los terremotos se encuentra liberación de energía de la corteza terrestre acumulada a consecuencia de actividades volcánicas y tectónicas, que se originan principalmente en los bordes de la placa.
Aunque las actividades tectónicas y volcánicas son las causas principales por las que se generan los terremotos hay otros factores que pueden originarlos:
- Acumulación de sedimentos por desprendimientos de rocas en las laderas de las montañas, hundimiento de cavernas.
- Modificaciones del régimen fluvial.
- Variaciones bruscas de la presión atmosférica por ciclones.
Estos fenómenos generan eventos de baja magnitud, que generalmente caen en el rango de microsismos: temblores detectables sólo por sismógrafos.
Ondas Sísmicas:
El movimiento sísmico se propaga concéntricamente y de forma tridimensional a partir de un punto en la Corteza profunda o Manto superficial (en general, en la Litosfera) en el que se pierde el equilibrio de masas. A este punto se le denomina hipocentro.
Cuando las ondas procedentes del hipocentro llegan a la superficie terrestre se convierten en bidimensionales y se propagan en forma concéntrica a partir del primer punto de contacto con ella. Este punto llama epicentro. Según nos alejamos del hipocentro se produce la atenuación de la onda sísmica.
Las ondas sísmicas presentan una serie de características que, si sabemos observarlas, nos informan de lo que han “visto” en el interior de la tierra. Las hondas pueden ser de 3 tipos:
Primarias o longitudinales: se transmiten en todo tipo de medios, pero cuando pasa medios menos densos disminuye la velocidad.
Secundarias o transversales: solo se transmiten en medio sólido y desaparecen al llegar al medio fluido.
Superficiales: Nos interesan. Ocasionan los destrozos que afectan al hombre.
En las ondas longitudinales las partículas se mueven en la misma dirección de propagación de la onda, comprimiendo y expandiendo sucesivamente la roca.
Las ondas transversales en cambio, "sacuden" las partículas en ángulos rectos a la dirección en que viajan. Finalmente, en las ondas superficiales el movimiento de las partículas es algo más complejo (circular), y a medida que viajan a lo largo del suelo, hacen que se mueva éste y todo lo que está sobre él, de manera parecida a como el oleaje oceánico empuja un barco.
Escalas sísmicas:
Las dos escalas sísmicas más utilizadas son la de Mercalli y la de Ritcher. Aunque la primera ha sido muy utilizada, en la actualidad va perdiendo importancia en favor de la segunda.
Escala de Mercalli: Es una escala subjetiva y mide la intensidad de un terremoto. Tiene 12 grados establecidos en función de las percepciones y de los daños provocados por el terremoto a los bienes humanos.
ESCALA DE MERCALLI MODIFICADA:
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Grado
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Intensidad
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Efectos
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I
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Instrumental
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Registrado sólo por sismógrafos.
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II
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Muy débil
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Percibido por algunas personas en pisos altos.
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III
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Ligero
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Perceptible en interiores, los objetos suspendidos se balancean, similares al paso de un camión.
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IV
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Moderado
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Percibido por la mayoría de las personas en la calle y en interiores, oscilación de objetos colgantes, ventanas y cristalería crujen.
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V
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Algo fuerte
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Despiertan las personas dormidas, algunos objetos caen, cuadros, puertas y contraventanas se balancean.
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VI
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Fuerte
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Los muebles se mueven, los cuadros se caen, los platos y la cristalería se rompen, las campanas suenan solas y algunas chimeneas se derrumban, los tabiques se resquebrajan.
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VII
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Muy fuerte
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Es difícil mantenerse en pie, se caen los aleros de los tejados, tejas chimeneas y cornisas de edificios, se forman olas en los estanques. Suenan todas las campanas.
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VIII
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Destructivo
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Caen algunas estatuas y muros, torres y edificios son deteriorados. Aparecen grietas en suelos húmedos y en taludes abruptos. Cambian los niveles de los acuíferos.
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IX
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Ruinoso
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Pánico general, las casas comienzan a caer, grietas en el suelo, raíles de tren deformados, puentes y conducciones subterráneas rotas.
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X
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Desastroso
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Pánico general. Muchos edificios destruidos, graves daños en presas. Desprendimientos de tierras, desbordamientos de ríos, canales, lagos, etc.
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XI
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Muy desastroso
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Pánico general. Pocos edificios en pie, raíles muy deformados, conducciones subterráneas inservibles. Aparecen fallas en el terreno de salto apreciable.
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XII
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Catastrófico
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Destrucción total, los objetos son lanzados al aire, desplazamiento de grandes masas rocosas. La topografía queda cambiada.
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Escala de Ritcher: Es una escala matemática y, por tanto objetiva. Mide la magnitud del terremoto y está relacionada con la energía liberada en el sismo. Teóricamente no tiene límite, pero un 9 en esta escala equivaldría a un Grado XII de Mercalli, es decir "destrucción total". Se basa en la amplitud de la onda registrada en un sismógrafo situado a menos de 100 km del epicentro.
Magnitud en Escala Richter
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Efectos del terremoto
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Menos de 3.5
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Generalmente no se siente, pero es registrado.
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3.5 - 5.4
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A menudo se siente, pero sólo causa daños menores.
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5.5 - 6.0
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Ocasiona daños ligeros a edificios.
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6.1 - 6.9
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Puede ocasionar daños severos en áreas muy pobladas.
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7.0 - 7.9
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Terremoto mayor. Causa graves daños.
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8 o mayor
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Gran terremoto. Destrucción total a comunidades cercanas.
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Estructura interior de la tierra:
La estructura interna de la tierra está formada principalmente por la corteza, manto y núcleo, siendo en estos medios en donde las ondas sísmicas al propagarse, se reflejan o refractan.
El núcleo es la parte central de la tierra formada por metales, principalmente hierro y níquel, que en el núcleo interno se encuentran en estado sólido. Estos metales están a altas temperaturas y presiones.
El núcleo interno tiene un radio de alrededor de 1.230 kilómetros, mientras que el núcleo externo, donde los metales están es estado líquido, tiene un espesor de alrededor de 2.250 kilómetro. El núcleo contiene cerca de 10.5 veces la densidad del agua.
El manto está formado por sólidos y tiene un espesor aproximado de 2.900 kilómetros. Constituye la mayor parte del volumen de la tierra (más de un 80%) y algo menos del 70% de su masa total. Está compuesto principalmente de silicato de magnecio, silicato de sodio y silicato de hierro. Su densidad es alrededor de 4.5 veces la densidad del agua.
La corteza está compuesta por silicatos tales como el cuarzo y el feldespato. Tiene un espesor promedio de alrededor de 40 kilómetros pero varía entre un mínimo de alrededor de 5 kilómetros en el fondo oceánico hasta un máximo da hasta100kilometos en las grandes cordilleras. Su densidad es de aproximadamente tres veces la densidad del agua y constituye alrededor del 1% de la masa de la tierra.
Nociones de sismología:
Terremoto es la perturbación transitoria del equilibrio de una parte de la tierra que se propagan desde su origen en todas direcciones, causando destrucción y cambio en la naturaleza.
Sismo es la perturbación transitoria del equilibrio de una parte de la tierra que se propagan desde su origen en todas direcciones, pero sin causas daño o cambios en la naturaleza.
El hipocentro, es aquel punto en el interior de la tierra donde se origina el primer movimiento de un sismo y genera la propagación de sus ondas elásticas.
El epicentro es aquel punto sobre la superficie de la tierra, directamente sobre el hipocentro de un sismo.
Según su profundidad, los sismos pueden ser clasificados en:
- Superficiales: son aquellos cuya profundidad es menor o igual a 60 km.
- Intermedios: son aquellos cuya profundidad es mayor de 60 km. Pero menor o igual a 300kim.
- Profundos: son aquellos cuya profundidad son mayores de 300km.
Para determinar la fuerza y ubicación de un terremoto, los científicos utilizan un sismólogo, los sismólogos están equipados con sensores que detectan el movimiento del suelo causado por las ondas sísmicas.
Los sismólogos miden los movimientos sísmicos del suelo en tres direcciones: de arriba abajo, de norte a sur y de este a oeste. Los sismógrafos producen líneas onduladas que reflejan el tamaño de las ondas sísmicas.
Los terremotos no ocurren uniformemente en todas partes de la tierra; por lo tanto algunas regiones son sísmicamente más activas que otras. Así mismo la tierra no es homogénea y se comporta como un medio elástico a través del cual se propagan las ondas generadas en la fuente de un sismo.
Propagación de las ondas sísmica en la corteza terrestre:
La corteza está constituida por dos capas, una granítica y la otra basáltica separadas por la discontinuidad de Conrad. Así mismo la corteza y el manto se encuentran separados por la discontinuidad de Mohorovich, la misma que se encuentra a profundidades de 30km en zonas estables (escudo brasileño) y hasta 75km en zonas de cordillera (cordillera andina).
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