Ciudadanos conocedores de la Tierra

por Daniel A. Laó Dávila

“Si hubieran sabido que algo así volvería a pasar, nunca se hubieran ido”.

Francius Pierre, familiar de la familia Desarmes

Estudio geofísicoEl relato de supervivencia de la Familia Desarmes es un triste ejemplo de cómo las personas pueden ser afectadas por los procesos de la Tierra. La familia Desarmes sobrevivió el terremoto de magnitud 7 de Haití del 12 de enero de 2010. Temiendo por su vida, la familia decidió mudarse a Chile donde el 27 de febrero de 2010, un poco más de un mes después, le sorprendió un terremoto de magnitud 8.8. La familia sobrevivió los dos terremotos pero ambas experiencias han dejado heridas emocionales que serán difíciles de superar.  La cita al principio de este artículo refleja el sentir de la familia con respecto a estos sucesos y trae a colación el conocimiento humano sobre los procesos geológicos. Aunque no se pueden predecir los terremotos, sí conocemos que la mayoría de ellos ocurren en los bordes de placas. Haití y Chile se encuentran en bordes de placas tectónicas en donde es común que hayan terremotos fuertes. Varios factores pudieron haber influido en la decisión de ir a Chile como el establecimiento previo de un miembro de la familia en ese lugar, la disponibilidad de visas para viajar y el bienestar económico del país. Sin embargo, tener el conocimiento sobre la ocurrencia de terremotos en nuestro planeta pudiera haber beneficiado a esta familia en su toma de decisiones.

La toma de decisiones correctas sobre las interacciones de las personas con los procesos geológicos tiene que provenir de los individuos, comunidades y los gobiernos, especialmente en ambientes donde muchas veces se comunican mitos e información equivocada. Por eso es que hacen falta ciudadanos conocedores de la Tierra que puedan aportar a esa discusión y al bienestar de la humanidad en su medioambiente.

Es importante estudiar la Tierra y sus procesos naturales ya que estos procesos afectan la gente. Por ejemplo, el bienestar de las comunidades depende de la disponibilidad de recursos como agua potable, aire limpio, minerales y recursos energéticos. Además las poblaciones son impactadas por desastres naturales como los huracanes, terremotos, erupciones volcánicas y deslizamientos de terrenos. Por otra parte, muchas de nuestras actividades resultan en la contaminación del agua, el aire y el suelo. La acumulación de dióxido de carbono en la atmósfera por actividades humanas ha contribuido al calentamiento global. ¿Cómo podremos sobrevivir si no conocemos la magnitud del impacto ambiental que nuestras actividades causan en la Tierra? ¿Podremos disminuir el impacto y adaptarnos lo suficientemente rápido a estos cambios? Deberíamos esforzarnos por conocer estos procesos ya que la Tierra es nuestro único hogar y en estos momentos no tenemos la opción de mudarnos a otro.

Una manera en que podemos aprender más sobre la Tierra es utilizando el método científico como herramienta para entender como funciona. Este método consiste en hacer observaciones y experimentos para plantear una hipótesis o una explicación que pueda explicar las observaciones. Luego se hacen más experimentos para validar la hipótesis. La hipótesis que más pueda explicar los datos observados sería la más aceptada. Sin embargo, ese proceso continúa con más experimentos para mejorar la explicación de las observaciones.

Utilizando este método podremos afrontar retos que pudieran definir nuestra supervivencia. Por ejemplo, ¿Cómo podremos alimentar a los seres humanos y proveer los recursos necesarios? ¿Cómo podremos sobrevivir desastres naturales y cambios en el ambiente? ¿Cómo podremos tener un futuro sostenible? Los científicos de la Tierra utilizan muchos métodos experimentales y teóricos para entender los procesos que ocurren en la Tierra y asegurar la supervivencia humana. Es a través de estos estudios científicos que cada ciudadano puede aprender sobre estos procesos.

El ciudadano conocedor de la Tierra entiende los conceptos fundamentales de los sistemas terrestres. También puede encontrar y evaluar información científicamente creíble acerca de la Tierra. Además toma decisiones bien informadas y responsables, y se comunica sobre Ciencias Terrestres de una forma significativa.

Los ciudadanos conocedores de la Tierra tendrán un mejor futuro y serán clave para propulsar la sociedad hacia un mejor bienestar salubre, económico y social. De la misma manera que es importante aprender a leer y escribir para funcionar en la sociedad es importante tener conocimiento práctico sobre el funcionamiento la Tierra.

Anuncios
Publicado en Cambio climático global, Ciencias terrestres, Educación, Geología, Riesgos geológicos, Terremotos | Etiquetado | 1 Comentario

El encanto del carso

por Pablo A. Llerandi-Román

Kermin J. Martínez-Hernández colaboró en el diseño y explicación de la figura sobre el proceso de carsificación

“Ni sol, ni lluvia, ni traición, ni nada, podrá borrar lo que se ha escrito en piedra”, Juan Antonio Corretjer, Pictografía

Vista panorámica de la zona del carso y el Río Grande de Arecibo desde Cueva Ventana, Arecibo, Puerto Rico. Foto tomada por P. A. Llerandi-Román, 2000.

En muy pocos lugares del mundo puedo caminar en una vereda rocosa bordeada por vegetación exuberante y llegar a los restos de una caverna cuyo techo colapsó, descender fácilmente al mundo subterráneo, observar las formaciones geológicas, encontrar a los murciélagos, serpientes, insectos y aves que allí habitan y al final del camino descubrir un acantilado majestuoso con una vista espectacular de un río en una isla tropical.  Esa es mi experiencia cada vez que visito Cueva Ventana en Arecibo, mi pueblo natal en la zona del carso norteño de Puerto Rico.  Admirar y estudiar el carso norteño, o cualquier zona cársica del mundo, es una oportunidad para entender de primera mano la relación entre los grandes sistemas terrestres y la interacción de los seres humanos con el medio ambiente.

Estalactitas colgando del techo de Cueva Clara, entre Camuy, Quebradillas y Hatillo, Puerto Rico. La bóveda de Cueva Clara termina en un sumidero cilíndrico con entrada a otra caverna (al fondo). Foto tomada por Daniel Laó-Dávila, 2012.

La palabra carso, en el contexto geológico moderno, se origina del nombre de la región de roca caliza al nordeste del Golfo de Trieste, cerca de la frontera entre Italia, Eslovenia y Croacia.  De acuerdo a un estudio publicado por Gams en 1993 es muy posible que el nombre de esa región se derive de la palabra karra que significa piedra o lugar pedregoso.  Al carso se le conoce como “kras” en el idioma esloveno  y en inglés y alemán se le conoce como “karst”.  En español, los términos karst y karso también se utilizan esporádicamente.

Mogote entre Camuy y San Sebastián, Puerto Rico. Foto tomada por P. A. Llerandi-Román, julio 2006.

La ciencia en Latinoamérica ha generado algunos términos técnicos en el idioma español relacionados al carso.  Por ejemplo, la palabra pepino fue utilizada por Hill en 1899 y Hubbard en 1923 durante sus estudios geológicos en Puerto Rico para referirse a los montes en forma de pepinos o mogotes en la parte norte-central de la isla.  Según Monroe, en su obra clásica The Karst Landforms of Puerto Rico publicada en 1976, la palabra mogote se utilizó en Cuba por primera vez para referirse a unas colinas en la Sierra de los Órganos en la provincia de Pinar del Río.  Actualmente el término mogote se utiliza a nivel mundial para describir una colina de pendientes bien inclinadas y cima redondeada en zonas cársicas.  Los mogotes generalmente se encuentran rodeados por planicies de origen aluvial.  El zanjón es otro vocablo utilizado para describir rasgos geológicos del carso.  Este término fue introducido por Monroe en 1964 para describir una trinchera natural de gran tamaño encontrada en la región de Morovis y Florida en el carso norteño de Puerto Rico.  Los zanjones normalmente ocurren en grupos y son resultado de la disolución de la roca caliza a lo largo de diaclasas.  La palabra guano, de origen quechua, es otro de los términos en español relacionados al carso.  El guano es el excremento de los murciélagos y aves depositado como sedimento orgánico en las cavernas.  Este material tiene un gran valor como fertilizante debido a su alto contenido de fósforo y nitrógeno.  Hoy en día se pueden observar los restos de operaciones mineras conducidas por compañías puertorriqueñas, españolas, alemanas y estadounidenses que extrajeron alrededor de 150,000 toneladas métricas de guano de Isla de Mona entre 1877 y 1927.  La minería de guano en Isla de Mona impactó considerablemente a sus cavernas debido a la extracción de material y a los arrecifes circundantes al abrir paso a los buques que cargaban con el guano.

Evidencia de la minería de guano en Cueva Lirios, Isla de Mona, Puerto Rico. Foto tomada por P. A. Llerandi-Román, 2000.

Las palabras en español relacionadas al carso también están asociadas con los nombres de lugares y con leyendas regionales.  Según un estudio publicado en 1997 por Domínguez Cristobal hay una variedad de palabras y nombres asociados con las cavernas, rocas calizas y el agua en la región del carso norteño de Puerto Rico.  Nombres como el Río Encantado entre Florida y Ciales, que aparece y desaparece de la superficie al discurrir por cavernas cuyo techo ha colapsado parcialmente, la Cueva del Indio en Arecibo y la Cueva de los Muertos entre Arecibo y Utuado son algunos ejemplos.  Domínguez Cristobal presta especial atención a la leyenda del “niño del caliche”.  Esta leyenda indica que una madre taína dejó a su niño en una caverna y le cantó mientras ella se alejaba.  Una vez el niño dejó de escuchar el canto de su madre comenzó a llorar y no ha dejado de hacerlo desde entonces.  La leyenda dice que las lágrimas del niño son la fuente que alimenta a las corrientes que surgen de las montañas en el carso en la zona de Ciales.

Estalactita en formación, Onyx Cave, Kentucky, EE.UU. Foto tomada por P. A. Llerandi-Román, marzo 2012.

El encanto del carso no se limita únicamente a conceptos lingüísticos, a sus recursos económicos, a la toponimia o las leyendas.  El carso es también un lugar donde ocurren procesos químicos y físicos únicos que dan forma a la gran variedad de rasgos geológicos que lo caracterizan.

El carso es una zona dominada por rocas que contienen minerales de carbonato, mayormente roca caliza y dolomía.  En el carso los poros y grietas de las rocas se han expandido considerablemente debido a la acción disolvente del agua mezclada principalmente con dióxido de carbono y con componentes secundarios tales como el dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno y cloro.  Esta mezcla produce una solución levemente ácida que al entrar en contacto con el carbonato de calcio en la roca caliza y dolomía hace que se disuelvan lentamente.  De esta manera, las grietas, huecos y poros de esas rocas se agrandan formando estructuras y rasgos complejos que incluyen a las cavernas y a una topografía única caracterizada en muchas regiones por mogotes, trincheras, colinas y sumideros.  A este proceso se le conoce como carsificación.

Proceso de la carsificación en rocas calizas a nivel microscópico (g= gas, s=sólido, aq= solución acuosa). Esta figura ha sido modificada de White (1988), p. 141.

La carsificación en rocas calizas se puede explicar también desde un punto de vista químico a nivel microscópico, tal como se demuestra en los procesos representados en la figura a la derecha: (1) el agua (H2O) de la atmósfera (precipitación) y de la superficie terrestre se mezcla con dióxido de carbono (CO2); (2) esa mezcla produce ácido carbónico (H2CO3); (3) el ácido carbónico se separa en dos componentes, el ión de bicarbonato (HCO3) y el ión de hidrógeno (H+); (4) el ión de hidrógeno se combina entonces con el ión de carbonato que se encuentra en el mineral calcita (carbonato de calcio, CaCO3); (5) este proceso resulta en que la calcita deja de ser calcita al separarse o disolverse en dos componentes distintos, el ión de calcio (Ca2+) y el ión de bicarbonato (formado al combinarse el ión de hidrógeno liberado del ácido carbónico y el carbonato de la calcita).  Finalmente, (6) el ión de calcio y el bicarbonato pasan a formar parte de la solución acuosa en contacto con la calcita en la roca caliza.

Los mogotes, trincheras, colinas y sumideros, formados por la carsificación se encuentran entremezclados con valles de distinto tamaño que comúnmente albergan ríos.  La carsificación también forma sistemas complejos de cavernas que son producto de la composición y estructura de la roca y de la hidrogeología local.  Por otra parte, la disolución del carbonato de calcio no es el único proceso que da lugar a la gran variedad de rasgos geológicos en las rocas del carso.  El carbonato de calcio también se deposita en forma de mineral (principalmente calcita) y espeleotemas que cubren las paredes como mantos y forman estalactitas, estalagmitas y columnas (estalactitas y estalagmitas unidas).

Capas de espeleotemas en estalagmita, Onyx Cave, Kentucky, EE.UU. Foto tomada por P. A. Llerandi-Román, marzo 2012.

Los espeleotemas crecen al acumularse el nuevo material de carbonato de calcio en láminas finas sobre las capas que se habían formado previamente.  Esta característica es parecida a la forma en que están dispuestos los anillos de crecimiento de los árboles en zonas templadas.  El orden en que se observan las capas de espeleotemas y la relación de isótopos radiactivos de torio y uranio, por ejemplo, ayudan a los geólogos y geólogas a tener una idea de la edad relativa, la cual indica que capa de espeleotema fue depositada antes o después que otra y la edad absoluta de las estalactitas y estalagmitas.  Igualmente, la peculiaridad de la formación en capas de los espeleotemas los convierte en indicadores de los climas del pasado.  Esto ocurre cuando se extraen isótopos estables de oxígeno y carbono de las capas de espeleotemas para estimar la temperatura y humedad del ambiente en el momento en que se formaron.  El análisis de los isótopos de oxígeno y carbono y la edad de los espeleotemas muestra como el clima ha cambiado a través del tiempo.

El carso es un lugar fascinante lleno de historias y de gran valor geológico establecido por la relación entre las rocas, el agua, el aire y los organismos vivos.  Es nuestro deber conocerlo, admirarlo y preservar su encanto para que así podamos entender mejor el funcionamiento de nuestro hogar, el planeta Tierra.

Publicado en Carso, Educación, Geología | Etiquetado , , , | 9 comentarios

La geología de El Yunque

por Daniel A. Laó Dávila

El YunqueEl Yunque es una de las montañas más conocidas en Puerto Rico por su elevación, relieve y su extenso bosque tropical que ocupa su superficie. Miles de turistas visitan sus faldas y picos para disfrutar de la biodiversidad de su bosque. ¿Pero de qué está hecho El Yunque? ¿Cuáles son las rocas sobre las que se formó el bosque tropical del Caribe? Es difícil ver a través de la cubierta del bosque, pero podemos tener una mejor idea al estudiar las rocas expuestas en los afloramientos en ríos y zonas afectadas por deslizamientos de tierra.  Además, podemos observar los metales preciosos que son transportados río abajo. Estudios geológicos en la zona indican que las rocas que forman El Yunque están divididas en dos grupos principales: rocas sedimentarias cuyos granos se originan de rocas volcánicas y rocas ígneas del cuerpo intrusivo Río Blanco.

Las rocas sedimentarias son principalmente areniscas y brechas compuestas en su mayoría por pedazos de rocas volcánicos, cristales y pómez. Estos granos tienen tamaños que varían entre arcilla, arena y grava. También contienen unos pocos pedazos de rocas calizas entre los granos volcánicos. Se interpreta que estas rocas se formaron por acumulación de sedimentos y rocas volcánicas en un ambiente marino entre 90 y 100 millones de años atrás.

Las rocas intrusivas del cuerpo intrusivo Río Blanco son dioritas compuestas principalmente de cristales de cuarzo, ortoclasa, plagioclasa, hornablenda y biotita. Estos cristales son lo suficientemente grandes para que se puedan ver sin la ayuda de lupas o microscopios. Se interpreta que estas rocas se formaron por el enfriamiento lento y a profundidad de un cuerpo de magma caliente, posiblemente en una cámara magmática. Utilizando técnicas de fechado radiométrico de los cristales, se ha determinado que la edad de estas rocas es aproximadamente 48 millones de años. Lo que indica que la intrusión de estas rocas fue un evento más joven que la acumulación, formación y deformación de las areniscas y brechas volcánicas.

El Yunque es un pico alto debido, en parte, a que, al igual que la Cordillera Central, sus rocas han sido expuestas a esfuerzos tectónicos entre la Placa del Caribe y la de Norteamérica que deforman y engrosan la corteza. Las areniscas y brechas volcánicas están plegadas y fracturadas. Varias fallas, como la Falla Leprocomio, recorren de noroeste a sureste en el área alrededor de El Yunque y cortan las rocas sedimentarias con un desplazamiento lateral. Los pliegues muestran que la deformación máxima horizontal fue de noroeste a sureste. Es probable que los pliegues y las fallas fueran formados casi a la misma vez y antes de la intrusión del cuerpo intrusivo Río Blanco, ya que las dioritas penetraron las areniscas y brechas y no están afectadas por las fallas y los pliegues.

La intrusión de magma caliente fue un evento importante para la formación de metales preciosos como el oro y cobre. Esta intrusión creó una zona conocida como aureola metamórfica de casi 3 kilómetros alrededor del cuerpo de magma caliente en donde las areniscas y brechas encontradas dentro de esa aureola fueron expuestas a altas temperaturas. Algunos de los minerales afectados se transformaron en minerales nuevos como clorita, epidota y actinolita por los efectos de la temperatura.  Las rocas también cambiaron su textura. Rocas calizas dentro de la aureola cambiaron a mármol. Además, la intrusión de magma movió fluidos calientes que trajeron consigo altas concentraciones de elementos que al precipitarse en fracturas formaron vetas que contienen cobre (en el mineral calcopirita) y oro.

Los archivos históricos indican que la minería de estos metales comenzó principalmente desde el año 1508 por los colonizadores españoles y que al principio fue enfocada en la minería de oro en los sedimentos de los ríos. Al menos 24 minas de oro y cobre han sido documentadas como áreas de trabajo minero en el área de El Yunque. Aunque la minería a gran escala ya terminó en esta región, es posible que existan cuerpos con altas concentraciones de oro en sedimentos marinos cerca de la desembocadura de ríos que erosionan las rocas en El Yunque.

Hoy día, la geología sigue activa en El Yunque. Aunque no hay eventos volcánicos y no se ha medido gran deformación reciente en las rocas de esta área, la erosión de rocas y sedimentos continúa. La gran cantidad de agua que cae en las faldas de El Yunque permite en parte que exista el bosque tropical. Pero también causa muchos deslizamientos de tierra. Más de 100 deslizamientos de tierra han sido identificados en los últimos 54 años.  A veces, estos deslizamientos ocurren sobre carreteras que dan acceso al bosque. La mayoría de los deslizamientos ocurren en el área de las rocas intrusivas Río Blanco, sugiriendo que podrían estar controladas por el tipo de roca en el subsuelo, o por la meteorización de tipos específicos de roca.

El Yunque es reconocido mundialmente por su bosque tropical que alberga flora y fauna endémica. Pero también es importante reconocer el valor intrínseco de la composición e historia de las rocas que proveen el suelo y los cimientos de este bosque, y que además representa un recurso natural que ha impactado nuestro entorno sociocultural y científico.

Publicado en Deslizamientos de tierra, Falla, Geología, Minerales, Minería, Placas tectónicas, Ríos, Riesgos geológicos, Roca metamórfica, Rocas, Rocas sedimentarias | Etiquetado , , , , , , , | 2 comentarios

Las corrientes marinas superficiales

por Pablo A. Llerandi-Román

“Necesito del mar porque me enseña”, Pablo Neruda, El mar

Los navegantes, pescadores y amantes del mar han sabido, por siglos, que las corrientes marinas en la superficie del océano, y hasta unos cuantos cientos de metros de profundidad, ocurren por la influencia del viento.  Esa interacción entre el viento y las corrientes se nota fácilmente al soplar el café que nos tomamos en la mañana.  Nuestro soplido causa pequeñas ondulaciones y corrientes que viajan en la misma dirección en la que soplamos la superficie del café.  Las corrientes marinas superficiales trabajan de la misma manera, son un gran sistema de transporte de agua que se mueve debido a la fricción entre el aire y el agua en la dirección que sopla el viento.  Pero más interesante aun es que la localización de los continentes y la rotación de la Tierra también afectan a las corrientes marinas superficiales.

Corrientes marinas superficiales

Si la Tierra no tuviera continentes las corrientes marinas superficiales se moverían en la misma dirección que las corrientes de viento alrededor del planeta.  Sin embargo, la realidad es que esto no es del todo posible, por lo menos no en todas partes.  Los continentes son barreras topográficas que desvían a las corrientes. Por ejemplo, la Corriente Circumpolar Antártica (CCA) se mueve de oeste a este bordeando a la Antártica en la franja oceánica que queda al sur de América del Sur, África y Oceanía.  En esa zona no hay continentes o masas terrestres mayores que contengan y desvíen a la corriente, por lo que la CCA discurre alrededor de la Antártica velozmente influenciada por los vientos prevalentes en esa región.

Circulación global de los vientos. Imagen tomada de Wikimedia Commons: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Earth_Global_Circulation.jpg

En contraste, existen unas corrientes en el Océano Atlántico cuya circulación está afectada por la localización de los continentes.  Estas corrientes se forman por los vientos alisios que soplan desde el noreste en el hemisferio norte y desde el sureste en el hemisferio sur en la zona subtropical y tropical.  Estas corrientes marinas se conocen como la Corriente Ecuatorial del Norte y la Corriente Ecuatorial del Sur.  Al llegar a la parte occidental de la cuenca del Atlántico, el agua no puede seguir su rumbo hacia el oeste debido a que allí se encuentran con una barrera, las Américas.  Esta situación, unida al efecto de Coriolis, hace que las corrientes se desvíen hacia el norte (derecha) en el hemisferio norte y hacia el sur (izquierda) en el hemisferio sur, discurriendo por la parte oeste de sus respectivas cuencas oceánicas (por la costa este de América del Norte y de América del Sur).  La Corriente del Golfo y la Corriente de Brasil son ejemplos de las corrientes que se mueven hacia el norte y el sur respectivamente luego de desviarse de las corrientes marinas ecuatoriales.  En este mapaproducido por NOAA se puede observar cada corriente descrita (y otras) detalladamente.

Corriente del Golfo. Los colores rojo y anaranjado representan agua cálida, los colores azul y verde representan agua fría. Imagen tomoada de NOAA: http://oceanservice.noaa.gov/education/kits/currents/media/supp_cur05d.html

Una vez las corrientes se mueven hacia el norte y sur, éstas son influenciadas por los vientos provenientes del oeste que ocurren entre la latitud 30° y 60° en ambos hemisferios.  Esta interacción desvía las corrientes hacia el este, tanto en el hemisferio norte como en el hemisferio sur.  Una vez las corrientes alcanzan la parte oriental de la cuenca del Atlántico se desvían hacia el sur (derecha) en el hemisferio norte y hacia el norte (izquierda) en el hemisferio sur.  Esto ocurre debido a la presencia de las “barreras” formadas por Europa y África y por el efecto de Coriolis.  La desviación hace que el agua regrese al área ecuatorial mediante corrientes a lo largo de la parte este de la cuenca oceánica formando un circuito giratorio semicircular de corrientes marinas superficiales llamado giro oceánico subtropical.  En el hemisferio norte el giro oceánico subtropical se mueve a favor de las manecillas del reloj.  En el hemisferio sur se mueve en contra de las manecillas del reloj.

Localización de los giros subtropicales. Imagen tomada de NOAA: http://oceanservice.noaa.gov/education/kits/currents/05currents3.html

Existen giros subtropicales en el norte y sur de los océanos Atlántico y Pacífico y en la parte sur del Océano Índico.  También existen giros en la zona polar, producidos por la interacción entre los vientos del oeste en la latitud 60° en ambos hemisferios.  Estos giros subpolares son más pequeños y giran en dirección contraria a los giros subtropicales adyacentes.

Otra característica interesante de las corrientes superficiales marinas en la zona ecuatorial es que las corrientes mueven tal cantidad de agua hacia el oeste que esta se acumula en los límites occidentales de las cuencas oceánicas.  Al acumularse el agua se forman lomas leves que elevan el nivel del mar en la zona occidental de la cuenca.  Este fenómeno causa la formación de una contracorriente que se mueve en dirección contraria a la Corriente Ecuatorial del Norte y la Corriente Ecuatorial del Sur.  Esto se debe a que la gravedad hace que el agua regrese a las zonas más bajas.  La contracorriente ecuatorial, al igual que otras corrientes superficiales en el área ecuatorial del Océano Atlántico, fluye de forma variable de acuerdo con las diferentes temporadas del año.  Los cambios en la temperatura en ambos hemisferios durante el año y los cambios en la dirección y localización de los vientos asociados con los movimientos de la Zona de Convergencia Intertropical influyen en la variabilidad de estas corrientes marinas superficiales.

El sistema de corrientes oceánicas superficiales es uno donde la energía del viento se transfiere al agua y donde la rotación de la Tierra, la posición de los continentes, la gravedad y la fricción influyen en la velocidad, dirección y tamaño de las corrientes.  El conocer mejor este sistema de corrientes nos ayuda a comprender la interacción entre los distintos sistemas terrestres.

Publicado en Ciencias marinas, Educación | Etiquetado , , , | Deja un comentario

Terremotos en la Fosa de Puerto Rico

por Daniel A. Laó Dávila

Fosa de Puerto RicoEl 28 de noviembre de este año ocurrió un terremoto de magnitud 5.2 en la Fosa de Puerto Rico. El sismo ocurrió a 75 km al noreste de Camuy y a 15 km de profundidad. Según la Red Sísmica de Puerto Rico, el sismo fue sentido en todo Puerto Rico y tuvo una intensidad máxima de IV en la escala Mercalli modificada. Dos sismos de magnitud 3.5 y 3.1 ocurrieron en la misma región en las siguientes 24 horas. Aunque no se han reportado daños debido a estos sismos, ellos son un claro ejemplo de la actividad tectónica que ocurre en la Fosa de Puerto Rico.

La Fosa de Puerto Rico es una fosa marina al norte de Puerto Rico donde las placas de América del Norte y del Caribe se encuentran. La fosa mide una distancia cerca de 770 km desde el norte de La Española hasta el oeste de Anguila. Su profundidad máxima es 8,340 metros debajo del nivel del mar y es a la vez el punto más profundo en el océano Atlántico. Además, la fosa tiene la mayor anomalía negativa de gravedad de aire libre en la Tierra. De acuerdo con estudios geofísicos, el lecho marino es plano y consiste de sedimentos. Sin embargo, la fosa está rodeada de una topografía agreste con lomas, terrenos escarpados, pendientes altas, acantilados y acumulaciones de deslizamientos de tierra. Muchas de estas formas se deben al movimiento de las fallas activas en la zona.

Hay muchas fallas en el área de la fosa y en sus alrededores. La principal falla, con rumbo este-oeste, es el borde de placa que separa la placa de América del Norte con la del Caribe. La subducción en este borde es oblicua y tiene un gran componente rumbo deslizante sinistral. En otras palabras, el movimiento a lo largo de la falla es más cercano a ser paralelo a la falla que perpendicular a ella y su sentido de movimiento es hacia la izquierda. La Falla Bunce, al sur de la fosa, mide alrededor de 550 km de largo y también tiene un rumbo aproximado este-oeste. Es una falla rumbo deslizante (transcurrente) con un sentido de movimiento sinistral. Esta falla no tiene un rumbo fijo a lo largo de su superficie por lo que sus curvas producen fallas menores de tipo encabalgantes que también podrían representar un riesgo sísmico para Puerto Rico. También se ha mencionado una tercera falla al sur, la Falla Bowin o la Falla de los 19°, aunque no está representada claramente en el lecho marino.

Pero, ¿cómo se formó esta fosa con profundidades tan grandes? Es posible que un cambio rápido en el ángulo de subducción de la placa de América del Norte debajo de la placa del Caribe tenga que ver con su gran profundidad. El geofísico Uri Ten Brink del Servicio Geológico de los Estados Unidos sugiere que un desgarre en la placa de América del Norte, al noreste de Puerto Rico, ha aumentado el ángulo de subducción en el borde de placa al noroeste de Puerto Rico resultando en el hundimiento de la fosa hasta alcanzar las profundidades que tiene hoy día.

Aunque las fallas en esta fosa están a un poco más de 100 km de la costa norte de Puerto Rico, un terremoto de gran magnitud podría causar daños en Puerto Rico. El terremoto más potente en la historia en el área de Puerto Rico, que se estima en magnitud 8, ocurrió el 2 de mayo de 1787, posiblemente en la Fosa de Puerto Rico. El terremoto destruyó la catedral de Arecibo y dañó iglesias en Bayamón, Toa Baja y Mayagüez. Incluso causó daños considerables a los castillos San Felipe del Morro y San Cristóbal en el Viejo San Juan donde se rompieron cisternas y murallas. Además, un terremoto en esa región podría generar un maremoto, ya sea por el desplazamiento del lecho marino o por el desprendimiento de rocas y sedimentos de las pendientes de la fosa. Los reconocimientos geofísicos han encontrado por lo menos dos regiones de 30 a 50 km de largo donde han ocurrido deslizamientos de tierra en estas pendientes y donde se pudo haber generado maremotos en el pasado. Estos datos hacen que la costa norte de Puerto Rico sea vulnerable a inundaciones por maremotos, en especial las áreas llanas desde Arecibo hasta San Juan.

No sabemos en cual falla ocurrió el terremoto del 28 de noviembre. Sin embargo sabemos que la región al norte de Puerto Rico es muy activa tectónicamente y que puede generar sismos dañinos para Puerto Rico. Conocer más sobre los movimientos tectónicos y los bordes de placas en nuestra región nos ayuda a entender porque sentimos terremotos en Puerto Rico y a prepararnos para disminuir los efectos de los sismos en el futuro.

Publicado en Arecibo, Deslizamientos de tierra, Falla, Inundaciones, Maremotos, Placas tectónicas, Riesgos geológicos, Terremotos | Etiquetado , | 1 Comentario

Enseñando sobre las rocas y minerales

por Pablo A. Llerandi-Román

Falla en Cerrillos, Ponce, P. Rico. Foto P. A. Llerandi-Román, junio 2006.

Para los geólogos, aprender sobre las rocas y minerales es como aprender a leer y escribir.  Es adquirir un lenguaje que sirve para entender íntimamente a nuestro planeta.  Desde el punto de vista educativo, enseñar sobre las rocas y minerales ayuda a los estudiantes a desarrollar destrezas de observación, descripción, clasificación y medición.  Además, al aprender sobre la formación de las rocas los estudiantes entenderán la relación entre los procesos terrestres, tectónica de placas y el ciclo de las rocas.  Finalmente, al procesar toda esta información los estudiantes comprenderán que las rocas son sistemas químicos y físicos que se forman en unas condiciones ambientales específicas y que con el pasar el tiempo se transforman en materiales más estables bajo condiciones distintas a las originales.

Lo explicado anteriormente es ideal, sin embargo, la realidad es que las rocas y minerales generalmente se enseñan fuera de contexto y enfatizando la memorización de las muestras o de sus nombres.  Recuerdo que en la escuela intermedia me aburría mientras hacía tareas relacionadas a formaciones geológicas en los EE.UU.; un concepto alejado de mi realidad de niño arecibeño viviendo en el espectacular carso puertorriqueño.  Pero también recuerdo lo importante que fue que el maestro me permitió echarle vinagre a la calcita y observar su reacción.  Era imposible no emocionarme ya que por fin tuve la oportunidad de manejar materiales terrestres en la sala de clase, observar y describir sus cambios y expresar las razones por las cuales esos cambios ocurrieron.  En el instante en que aprendí que la calcita era el mineral principal de las rocas calizas en Arecibo, el vinagre se convirtió en un producto en peligro de extinción en mi casa. Experimentar en la sala de clase, e integrar el contexto geoambiental local, generó un sentido de realidad y pertinencia que no había obtenido antes.   Desde ese momento la geología dejó de ser una disciplina extraña dominada por imágenes aburridas de rocas en países lejanos.

Varios años más tarde, cuando trabajaba en mi disertación doctoral, descubrí que muchos educadores todavía enseñan ciencias terrestres presentando información científica a los estudiantes para que escuchen o lean sobre los conceptos y repitan lo que se les enseñó.  Esa información no está necesariamente  relacionada al contexto geoambiental de la escuela o comunidad, ni los estudiantes pueden descubrir su significado mediante preguntas de investigación, la elaboración de hipótesis, predicciones y mucho menos mediante excursiones geológicas.  Aún más grave es que los estudiantes casi nunca tienen la oportunidad de expresar lo que saben sobre un concepto antes de aprender sobre ese mismo concepto.  Esto es igual que enseñar a ciegas.  Si los educadores no sabemos cuánto conocen o que aprendieron nuestros estudiantes sobre un concepto entonces no podremos diseñar lecciones, o saber, si la enseñanza fue efectiva.

Estudiante observando fósiles de organismos marinos en roca caliza. Quebrada de los Cedros, Aguadilla, P. Rico. Foto P. A. Llerandi-Román, junio 2004.

Conocer las ideas de los estudiantes sobre un concepto antes de ser enseñado puede parecer abrumador.  Sin embargo, una estrategia útil es informarse con artículos publicados en revistas sobre la pedagogía de las ciencias.  Por ejemplo, una búsqueda en Google Scholar utilizando la frase “learning about rocks” resultó en varios artículos a los que accedí gratuitamente.  Entre estos encontré uno del Journal of Geoscience Education donde Judi Kusnick explica que estudiantes de pedagogía generalmente definen a las rocas como piedras pequeñas que de alguna manera crecen y que pertenecen a un grupo (rocas ígneas, metamórficas o sedimentarias).  Los estudiantes no incorporan los procesos terrestres ni el tiempo geológico en su definición, además, algunos piensan que los humanos estamos involucrados en la formación de las rocas.  En otro estudio, Kurtz y Murray descubrieron que estudiantes universitarios tienen problemas entendiendo el concepto del tiempo geológico, el dinamismo de la Tierra, la localización y naturaleza de los procesos de formación de rocas y la naturaleza de la materia.  Los autores descubrieron que  estas son barreras importantes a la hora de aprender sobre la formación de las rocas.  En la revista Science Education, Ford explica que en la escuela elemental los maestros se enfocan en enseñar sobre la observación y descripción de rocas y minerales, pero a un nivel en que los estudiantes no desarrollan un conocimiento adecuado.  Los estudiantes son capaces de observar detalladamente a las rocas y minerales, pero no elaboran descripciones científicas de datos relevantes en el entendimiento de las rocas, minerales y sus procesos de formación.  Por ejemplo, cuando hablan de la textura de la roca mencionan que es áspera o lisa, o que la roca es pequeña o grande.  Aunque estas son posiblemente buenas descripciones del material observado, no son descripciones relevantes al momento de explicar el origen o para clasificar las rocas.  La textura en las rocas se refiere al tamaño, forma y distribución de los granos y cristales.  El tamaño de un fragmento de roca es irrelevante a la hora de clasificar las rocas o explicar su origen.  Es importante mencionar que esta situación no se circunscribe al nivel elemental ya que he presenciado descripciones similares de parte de estudiantes universitarios.  Al no promover la explicación de las propiedades descritas y al no guiar al estudiante a utilizar los datos más relevantes a la hora de describir una roca se simplifica muchísimo la observación y descripción de materiales terrestres creando ideas alternas que pueden servir como barreras en el aprendizaje.

Los educadores tenemos una gran responsabilidad en nuestras manos.  Las ciencias terrestres deben enseñarse en contexto, se debe reducir el número de conceptos presentados, profundizar en las grandes ideas (o macroconceptos), promover la indagación científica (scientific inquiry o inquiry-based education), estudiar las ideas alternas que tienen los estudiantes y enfocarse en las relaciones entre sistemas terrestres.  Aunque esto no es fácil tampoco es imposible. Se puede comenzar poco a poco, desarrollando actividades cortas, proyectos, dándoles mayor responsabilidad a los estudiantes sobre su propio aprendizaje y estudiando la literatura científica sobre la pedagogía de las ciencias.

Para más información sobre la literatura sobre la enseñanza de las ciencias terrestres visite la página de bibliografía.

Publicado en Ciencias terrestres, Educación, Enseñanza, Geología, Minerales, Rocas | 11 comentarios

Fallas geológicas en Puerto Rico

por Daniel A. Laó Dávila

Falla LateralUn vistazo a un mapa geológico de Puerto Rico es suficiente para constatar que hay miles de fallas en Puerto Rico. Cualquiera se puede preocupar por este hecho ya que el movimiento terrestre a lo largo de las fallas geológicas producen terremotos, como el ocurrido en el este de Turquía el domingo pasado donde al menos 432 personas han fallecido, 1,300 han sido lesionadas y donde más de 80 edificios han colapsado.

Una falla geológica es una fractura en la corteza de la Tierra que separa dos masas de roca y donde una de las masas se ha desplazado con respecto a la otra. Existen fallas pequeñas que se pueden ver en una piedra pequeña y hay fallas grandes que cruzan países enteros, como lo es la falla del norte de Anatolia en Turquía. Mientras más grande sea la superficie de falla, más desplazamiento ha ocurrido.

Las fallas se clasifican dependiendo de la dirección de movimiento que ocurre en su superficie. El movimiento puede ser convergente, formado por contracción en las rocas, puede ser divergente, causado por extensión de las rocas o puede ser lateral, donde las rocas se mueven de lado a lado como en la Falla San Andrés en California.

Otra FallaPero, ¿por qué hay desplazamiento en las fallas? La mayoría del desplazamiento de  las fallas se debe a los movimientos generados por las placas tectónicas. La capa superior de la Tierra está dividida en pedazos que se mueven entre sí, llamados placas tectónicas, que chocan, se alejan y se mueven  hacia los lados. Esos movimientos rompen las rocas de esta capa, generando fallas y terremotos.

Sabemos que en Puerto Rico hay temblores de tierra todos los días. Eso quiere decir que hay fallas que se están moviendo y produciendo estos temblores. Pero eso no quiere decir que todas las fallas que se ven en el mapa geológico de Puerto Rico están activas. La mayoría de las fallas son antiguas e indican movimientos de rocas que ocurrieron miles a millones de años atrás.

Dos ejemplos de zonas de fallas antiguas en Puerto Rico son la Gran Zona de Falla del Sur de Puerto Rico y la Gran Zona de Falla del Norte de Puerto Rico. La zona de fallas del sur va desde el norte de Añasco en dirección sureste hasta llegar a Salinas. La zona de fallas del norte va desde Humacao hacia al noroeste hasta Corozal. Lo más probable es que estas fallas estuvieron activas hace 35 millones de años atrás y pudieron tener desplazamientos de 22 km hasta 50 km. Sus movimientos ocasionaron que se rompieran, doblaran y desplazaran rocas en estas zonas. Estas fallas no necesariamente se han movido recientemente. Pero representan zonas débiles en la corteza donde pudiera haber algún movimiento en el futuro.

FallasEn cambio, hay fallas que están activas y que presentan una fuente de terremotos y de potencial peligro. El Servicio Geológico de los Estados Unidos ha encontrado una falla en el Valle de Lajas con evidencia de movimiento reciente.  Sin embargo las fallas más activas se encuentran mar afuera al norte, noroeste y noreste de Puerto Rico, demostrado por los muchos temblores que ocurren en esas zonas.

Las fallas geológicas representan la evidencia de que la corteza de la Tierra se ha deformado. Aunque la existencia de ellas en la corteza no necesariamente representa que las fallas están activas, sí indica un área débil que es importante reconocer, especialmente para proyectos de construcción. En términos de peligro sísmico, es importante enfocarnos en prepararnos frente a las fallas activas así descritas por estudios sísmicos y de tectónica activa.

Publicado en Falla, Placas tectónicas, Riesgos geológicos, Terremotos | Etiquetado , , | 6 comentarios