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Por qué proteger la diversidad geológica III: los procesos terrestres que modelan la geodiversidad
DEL AULA
Por qué proteger la diversidad
geológica III: LOS PROCESOS TERRESTRES QUE MODELAN LA GEODIVERSIAD
Rosalía Guerrero Arenas Eduardo Jiménez Hidalgo Víctor Manuel Bravo Cuevas
En este texto se describirán los procesos terrestres fundamentales y su importancia como factores determinantes de la diversidad geológica, así como la manera en que afectan a los diferentes seres vivos.
Introducción
La naturaleza heterogénea de la superfi cie terrestre resulta de la acción de un conjunto de procesos propios de la dinámica planetaria. Éstos se desarrollan dentro de la corteza, y por debajo de ella, y se conocen con el nombre de endógenos. Estos mecanismos incluyen al vulcanismo, la actividad sísmica y el desplazamiento de las placas litosféricas. Existen otros procesos categorizados como exógenos: la interacción de la litósfera con la atmósfera, la hidrósfera y la biósfera; tal es el caso de la fragmentación de los materiales rocosos, la denudación del terreno y el clima.
La frecuencia, intensidad y los efectos producidos por los procesos terrestres han transformado al planeta promoviendo cambios importantes en la diversidad geológica, lo cual resulta en la formación de paisajes diversos con condiciones propicias para el desarrollo de la vida en la Tierra y, por lo tanto, es plausible considerar su infl uencia en la evolución de los seres vivos.
Procesos endógenos
En términos generales se reconocen los siguientes tres procesos endógenos: vulcanismo, sismicidad y tectónica de placas.
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Volcán Paricutín en actividad, Michoacán, México.
El vulcanismo es un proceso que consiste en la liberación del magma que se forma en la parte más superfi cial del manto (= astenósfera), el cual asciende a través de la corteza y es expulsado comúnmente por un aparato volcánico. El magma es una mezcla heterogénea de roca fundida y gases sometida a temperaturas por arriba de los 500 oC, la cual recibe el nombre de lava al momento de llegar a la superfi cie terrestre. Una erupción representa el fenómeno mediante el cual ocurre la emisión de materiales magmáticos; existen diferentes tipos de erupciones y los efectos que producen son de índole variable.
La actividad volcánica se clasifi ca con base en el tipo de materiales arrojados y la fuerza explosiva a la que son liberados. Las emisiones que consisten primordialmente en derrames de lava sin acompañamiento de nubes de gases explosivas se conocen como efusivas; este tipo de erupción es típica del volcán Kilauea, en Hawai. Por el contrario, la expulsión con gran fuerza de fragmentos de lava de tamaño variable que se solidifi can en el aire para integrar lo que se designa formalmente como piroclastos (entre éstos se encuentran la ceniza volcánica con un tamaño inferior a los 2 mm de diámetro, así como las bombas que pueden alcanzar decenas de centímetros de diámetro), asociado a la escasa emisión de nubes de gases y/o derrames de lava, determina una erupción de tipo explosivo; el volcán Vulcano que forma la isla homónima del complejo insular al norte de Sicilia, en Italia, ha tenido este tipo de actividad.
Existen también erupciones de tipo mixto en las que ocurren derrames de lava comúnmente acompañados por la expulsión de material piroclástico; la actividad eruptiva de esta naturaleza se ha observado en el Paricutín, uno de los volcanes más jóvenes del mundo, situado en el estado de Michoacán, en el occidente de México.
Cabe señalar que en el fondo de los océanos se suscita de igual forma la liberación de material magmático, produciéndose así erupciones submarinas que suelen ser relativamente cortas, debido al rápido enfriamiento que sufre la lava al entrar en contacto con el agua.
El vulcanismo tiene efectos constructivos en la superfi cie terrestre, pues da lugar a la formación de cadenas montañosas y archipiélagos, sitios que representan hábitats propicios para el desarrollo y la diferenciación de especies. En el primer caso se puede citar al Eje Neovolcánico, una de las provincias fi siográfi cas del país oubicada aproximadamente en el paralelo 19 ; consiste en una extensa cadena de volcanes que recorre de costa a costa la parte central de México. El Eje Neovolcánico representa una de las regiones del territorio nacional con un alto número de especies endémicas de mamíferos. En el caso de la conformación de complejos insu-
lares, se puede citar a las islas Galápagos como edificaciones naturales de origen volcánico, las cuales alojan una peculiar diversidad de especies de pinzones que en su momento fueron estudiadas por Charles Darwin para sustentar la teoría de la evolución.
La mayoría de los gases volcánicos se disipan rápidamente en la atmósfera; sin embargo, algunos pueden incorporarse a ésta en cantidades anómalas y contaminarla, o bien, provocar eventualmente cambios en las condiciones climáticas. La contaminación atmosférica producida de manera natural por efecto de la actividad volcánica incluye la interacción de gases azufrosos (como el bióxido de azufre, común entre los gases volcánicos) con el vapor de agua y generar precipitaciones en forma de lluvia ácida. Por otro lado, un incremento de bióxido de carbono en la atmósfera conduce a una elevación de la temperatura.
Los derrames de lava y expulsión de piroclastos suelen afectar extensiones considerables de la superfi cie terrestre, y alteran los hábitats de un área determinada. La respuesta de las poblaciones animales y de plantas que llegasen a estar implicadas es diversa; por ejemplo, la destrucción total o reducción de un hábitat puede conducir a la extinción de alguna especie o promover su desplazamiento (siempre y cuando se tenga la facultad para llevarse al cabo) a otros sitios con condiciones óptimas. Por otra parte, las erupciones volcánicas también afectan mucho al hombre, porque hay destrucción de edifi caciones, poblados y aun ciudades enteras, así como pérdidas humanas. Por ejemplo, a fi nales de 1997, la erupción del monte Morapis, en Indonesia, provocó daños graves en la región; alrededor 6000 personas fueron evacuadas y 60 murieron por los fl ujos de piroclastos.
La sismicidad es el fenómeno por el cual se genera un sismo o terremoto, como resultado del deslizamiento de la corteza terrestre a lo largo de extensas fracturas en el terreno. La superfi cie terrestre está fragmentada en grandes “gajos móviles” denominados placas litosféricas, cuya actividad continua conduce a la deformación de los materiales rocosos, y la energía acumulada en los bordes de las mismas se libera a través de la corteza en forma de ondas sísmicas. El sitio de origen de las ondas sísmicas se designa con el nombre de foco y el lugar exactamente por arriba de éste a nivel de la superfi cie terrestre como epicentro. Con base en la profundidad de foco, los sismos se clasifi can en:
1. profundos (de 300 a 700 km de profundidad); 2. intermedios (de 60 a 300 km de profundidad); 3. someros (de 60 km de profundidad; estos últimos suelen ser los más perceptibles).
La actividad sísmica es monitoreada constantemente por estaciones sismológicas que cuentan con el equipo y personal capacitado para tal efecto. En términos generales, se interpreta el
Cráter
Cono secundario
Cono Nube de ceniza
Nube de piroclastos
Lava Chimenea
Cámara de magma
Partes de un volcán.
Falla
Ondas Epicentro
Foco
Falla
Partes de un sismo.
comportamiento y determina la magnitud de las ondas sísmicas, las cuales son registradas por un sismógrafo que genera una representación gráfi ca, el sismograma. En México, la instancia facultada para proporcionar tal información es el Servicio Sismológico Nacional (SSN), el cual depende del Instituto de Geofísica de la Universidad Nacional Autónoma de México.
Con base en la manera que se transmiten las ondas sísmicas a través de la corteza, la velocidad a la que viajan y el tipo de materiales por el que se desplazan, se distinguen tres tipos:
1. Las ondas primarias, de compresión o longitudinales (ondas-P) son las primeras en llegar a la estación registradora, se transmiten por compresión y expansión alterna del volumen de roca por el que viajan (de manera semejante a como viajan las ondas sonoras), a una velocidad que va de 6-11.3 km/s y pueden desplazarse por sólidos, líquidos y gases. 2. Las ondas secundarias, distorsionadas o transversales (ondas-S) son las segundas en llegar a la estación registradora, se transmiten por vibraciones perpendiculares a la trayectoria en que viajan por el cuerpo de roca (de manera semejante a como viajan las ondas de luz), alcanzan una velocidad que se sitúa entre los 3.5 y los 7.3 km/s y, dado que su velocidad es directamente proporcional a la rigidez del material que atraviesan, son incapaces de viajar por líquidos; 3. Las ondas largas o superfi ciales (ondas-L) se encuentran directamente abajo de la superfi cie terrestre y su velocidad varía de acuerdo con la elasticidad de la roca que atraviesan, la cual es en promedio de 3.5 km/s.
La cantidad de energía liberada por un sismo en su punto de origen determina su magnitud, la cual se mide por la escala Richter, que va de 0 a 9 grados; los efectos de la actividad sísmica
suelen ser más graves entre más alto sea el valor de magnitud calculado. Por ejemplo, el terremoto ocurrido en la Ciudad de México en 1985 tuvo una magnitud de 8.1 grados en escala Richter y una duración de aproximadamente dos minutos, por lo que produjo importantes pérdidas humanas, materiales y económicas.
La actividad sísmica genera cambios signifi cativos en la topografía terrestre, pues da lugar a elevaciones, hundimientos y/o desprendimientos de material rocoso y, por lo tanto, al igual que la actividad volcánica, llega a afectar las condiciones de hábitats particulares. Aunado a esto, la liberación de ondas sísmicas por un terremoto submarino llega a generar enormes olas de marea conocidas como tsunami; este fenómeno es capaz de alterar drásticamente las condiciones y los ecosistemas marinos; asimismo, causar daños importantes al hombre por destrucción de edifi caciones y pérdidas humanas. Durante 2010 se suscitó en las costas de Chile un terremoto submarino de magnitud 8.8 grados, el cual generó olas de hasta 15 metros. En marzo de 2011 tenemos el ejemplo del sismo en Japón.
El último de los procesos endógenos del que hablaremos es la tectónica de placas. Como se mencionó, la superfi cie terrestre está dividida en varias placas, llamadas placas de corteza o placas litosféricas, que están en constante movimiento, y cambian la conformación de los continentes y los océanos a lo largo del tiempo geológico.
La tectónica de placas es el proceso de formación, movimiento y destrucción de placas, mientras que la deriva continental se refi ere a los movimientos de los continentes en la superfi cie terrestre.
El movimiento de estas placas es el responsable de gran parte de los temblores y terremotos que ocurren. También, entre los límites de placas, es común encontrar volcanes. Estos temblores, terremotos y volcanes van cambiando la confi guración de la superfi cie terrestre, generando montañas o fracturas que se convertirán en valles por donde puede fl uir un río o formarse un lago y cambiar el paisaje de un lugar.
Debido a que la posición de los continentes no ha sido la misma a lo largo de la historia de la Tierra, las zonas que ahora están en latitudes altas, como Alaska o Siberia, posiblemente alguna vez estuvieron cerca de los trópicos, y por ello, la fl ora y la fauna es distinta en la actualidad de la que existió cuando estaban cerca del ecuador, así que el movimiento de los continentes a lo largo de millones de años tiene una gran infl uencia en el tipo de biota que habita en las masas continentales.
El movimiento de los continentes también infl uye en el patrón de vientos y de corrientes oceánicas, cambiando las condiciones climáticas de la Tierra, lo cual, a su vez, infl uye en la biota.
El cambio en la confi guración de los continentes, producto de la deriva continental, también genera un reacomodo en los ecosistemas. Por ejemplo, hace ocho millones de años Norteamérica y Sudamérica estaban separadas por un océano que se encontraba donde actualmente está Centroamérica, sirviendo de barrera; por ello, los mamíferos que habitaron Norteamérica (incluido nuestro país) eran muy diferentes de los que vivían en Sudamérica, pero esto cambió cuando ambas Américas se unieron porque Centroamérica y, por ende, el puente panameño surgieron, y fue posible el paso de mamíferos norteamericanos a Sudamérica y viceversa, cambiando para siempre los ecosistemas de nuestro continente.
Procesos exógenos
Como mencionamos, los procesos exógenos ocurren en la capa más superfi cial de nuestro planeta. Entre ellos se encuentran el intemperis-
Placa Filipina Placa Juan de Fuca
ecuador
Placa Australiana
Placa Pacífi ca Placa Norteaméricana
Placa Cocos Placa del Caribe
Placa Nazca
Placa Sudamericana
Placa de Antártida Placa Scotia
Placas tectónicas en que se divide la super cie terrestre. Placa de Arabia
Placa Africana
Placa Euroasiática
Placa de India
Placa Australiana
mo y la erosión, aunque también abordaremos el papel del clima y de la actividad humana como modeladores de la geodiversidad.
La meteorización es la descomposición y la desintegración de los materiales rocosos y los minerales in situ; en cambio, la erosión involucra el transporte de esos materiales, ya sea por acción del agua, viento, hielo u otros agentes. En ocasiones, no es posible separar ambos procesos en la Naturaleza, ya que pueden actuar al mismo tiempo sobre rocas y minerales.
En general, la meteorización se divide en dos tipos, dependiendo si hay cambios físicos o químicos en la composición de los materiales rocosos y minerales al disgregarse. Por ejemplo, en el caso de que una roca se desintegre por efecto de temperaturas extremadamente frías y calientes, como en los desiertos, es probable que el material no haya sufrido cambios químicos. En cambio, si una roca se disgrega por la intromisión de raíces de plantas, es posible que las células de éstas segreguen sustancias que cambien la composición química de las rocas y minerales. En el primer caso, hablaremos de una meteorización física o mecánica; en el segundo, será una meteorización química. Como el lector podrá intuir, la meteorización de los materiales rocosos no sólo afecta los materiales que se encuentran en la naturaleza, sino también aquellos objetos procedentes de rocas y minerales, como estatuas, construcciones, lápidas, etc.
En el caso de la erosión, los materiales rocosos y minerales pueden viajar por varios agentes, como el viento y el agua. En ocasiones, el transporte alcanza grandes distancias; el desierto de Sahara, por ejemplo, es la mayor fuente de materiales en nuestro planeta; éstos viajan varios cientos de kilómetros, para atravesar el océano Atlántico y llegar a lugares distantes como Estados Unidos.
Foto: Rosalía Guerrero Arenas.
Las comunidades de plantas contribuyen signi cativamente a la meteorización continua de los suelos.
Formación rocosa conocida como La Ventanilla, Oaxaca, formada por la erosión de las olas.
Foto: Rosalía Guerrero Arenas.
Foto: Rosalía Guerrero Arenas.
Barrancas erosionadas en la mixteca poblana.
La acción de las olas modi ca constantemente las formaciones litorales. Bahía principal de Puerto Escondido, Oaxaca.
Foto: Rosalía Guerrero Arenas.
Cuando el agua acarrea los materiales desintegrados, no sólo puede hacerlo en el continente, sino en el fondo de los cuerpos de agua. La lluvia también desempeña un papel importante en la erosión de los cuerpos rocosos, ya que por lo general deslava territorios elevados y deposita los materiales en las depresiones o cuencas aledañas. Gracias a ello, por ejemplo, los materiales que se desintegran en los altos de la Sierra Madre del Sur viajan por los ríos, atravesando la mitad del estado de Oaxaca, y desembocan en el océano Pacífi co.
La meteorización y la erosión son responsables de modelar la superfi cie terrestre en una gran escala, y son constantes en el tiempo. Ambos procesos pueden modelar los materiales rocosos, como en el Gran Cañón, en Colorado, Estados Unidos, cuya profundidad actual se formó hace 1200 millones de años por efecto de corrientes de agua. También son responsables de la formación de las rocas sedimentarias, ya que disgregan el material que las conforma después por compactación.
Por otro lado, el clima también es un factor que modela la geodiversidad. Como se ha venido abordando, la temperatura desempeña un papel importante, ya que puede afectar los materiales rocosos. En los casos de sitios con temperaturas bajas, como los glaciares, las rocas y minerales tienden a sufrir meteorización y erosión. Las rocas llegan a sufrir fracturas con las temperaturas, por lo que el agua se infi ltra y, al expandirse como consecuencia de la congelación, los materiales se disgregan o rompen.
Finalmente, la actividad humana es una fuerza modeladora de la geodiversidad. Todas las acciones que el hombre emprende dejan su huella en la Naturaleza: por ejemplo, la agricultura y ganadería pueden provocar la erosión y desertifi cación de suelos. La minería y explotación de diversos materiales son responsables de la de-
Foto: Rosalía Guerrero Arenas.
La actividad humana modi ca constantemente el paisaje, principalmente en actividades relacionadas con la extracción de minerales y rocas, como en las salineras.
gradación y destrucción de depósitos mineros de interés económico. La contaminación de suelos y acuíferos altera la composición de las rocas, a la vez que promueve su degradación. La construcción de asentamientos humanos causa la remoción de enormes cantidades de material rocoso. Las actividades que el hombre ha emprendido infl uyen en la modifi cación constante de su entorno.
Conclusiones
Como hemos visto, son varios los procesos que modelan la geodiversidad. Hay unos que ocurren en escalas de tiempo relativamente cortas, como la meteorización o erosión, mientras que otros acontecen a lo largo de miles o millones de años, como la tectónica de placas. Todos ellos actúan sobre los materiales rocosos y minerales, a veces de manera simultánea; es por ello que la mayoría de los rasgos geológicos son únicos e irrepetibles. Paradójicamente, algunos de estos procesos promueven no sólo la formación, sino también la destrucción de la geodiversidad. Nuestro patrimonio geológico es resultado de la conjugación de los procesos endógenos y exógenos que han afectado a la Tierra desde el momento de su formación, y que seguirán ocurriendo a lo largo del tiempo.
