Exercicis: Els riscos d'origen intern

Distingeix entre perillositat, exposició i vulnerabilitat en el context d'un terratrèmol que afecta una ciutat.

Què mesura l'escala de Richter i què mesura l'escala de Mercalli? Assenyala una diferència fonamental entre totes dues.

Cita tres mesures de prevenció sísmica aplicables al disseny i la construcció d'edificis.

Defineix hipocentre i epicentre d'un terratrèmol i explica per què els danys solen ser màxims a les proximitats de l'epicentre.

Cita tres efectes secundaris d'un terratrèmol, com ara la liqüefacció, les esllavissades o el tsunami, i descriu breument en què consisteix cadascun.

Què és un tsunami i quines característiques ha de reunir un terratrèmol per generar-lo? Considera la seva magnitud, la profunditat del focus i la deformació del fons marí.

Distingeix entre predicció, prevenció i protecció davant dels terratrèmols, i posa un exemple d'actuació de cada tipus.

En què consisteix la vigilància volcànica? Cita tres paràmetres que es monitoritzen en un volcà actiu i explica què pot anunciar el canvi de cadascun.

El gràfic mostra, en escala logarítmica, l'energia alliberada per terratrèmols de magnitud $5$ i $6$ (un de magnitud $6$ allibera unes $30$ vegades més energia que un de magnitud $5$). Indica on quedaria aproximadament la barra de magnitud $7$ (marcada amb «?»), calcula quantes vegades més energia allibera respecte al de magnitud $5$ i explica el caràcter logarítmic de l'escala.

En l'erupció del volcà de La Palma de 2021 la lava va destruir molts habitatges, però les víctimes van ser molt escasses. Relaciona aquest resultat amb la vigilància volcànica i la planificació d'emergències.

Un mateix terratrèmol pot causar danys molt diferents en dues localitats situades a la mateixa distància de l'epicentre. Explica el paper del tipus de sòl de fonamentació i de la qualitat de les edificacions.

Un terratrèmol de magnitud $7$ allibera unes $30$ vegades més energia que un de magnitud $6$. Estima quantes vegades més energia allibera que un de magnitud $4$ i explica per què comparar magnituds com si fossin quantitats lineals indueix a error.

Què és la liqüefacció de sòls, en quin tipus de terrenys es produeix i per què provoca assentaments i bolcades d'edificis encara que estiguin correctament construïts?

Els sistemes d'alerta de tsunamis del Pacífic combinen xarxes sísmiques amb boies de pressió a alta mar. Explica què mesura cada element del sistema i per què la detecció a alta mar avisa abans que l'onada arribi a la costa.

Què és un mapa de microzonació sísmica i quina utilitat té per al planejament urbà i per a la normativa de construcció d'una ciutat?

Compara els riscos per a la població d'una erupció efusiva, dominada per colades de lava, i d'una explosiva, amb columna eruptiva i fluxos piroclàstics. Quina exigeix evacuacions més àmplies i ràpides i per què?

En el mapa de perillositat sísmica de la península Ibèrica, els valors d'acceleració sísmica bàsica ($a_b$) superen els $0,16\ g$ en zones de Granada, Múrcia i Almeria (Serralades Bètiques), mentre que als Pirineus oscil·len entre $0,08\ g$ i $0,12\ g$, malgrat ser totes dues serralades orògens de col·lisió alpina.

1. a) Justifica des de la tectònica de plaques per què la convergència obliqua i el sistema de falles d'esquinçament del sud-est peninsular contribueixen, juntament amb la major taxa de deformació actual, a una sismicitat superficial amb menor període de retorn (per a sismes de magnitud comparable) i major perillositat que l'escurçament pirinenc.
2. b) Es projecta ampliar un municipi a la conca del Guadalentín: el sector A se situa sobre dipòsits al·luvials quaternaris amb nivell freàtic a $2,5\ \text{m}$ de profunditat, i el sector B, sobre un vessant de calcàries massives ben consolidades. Avalua els riscos geotècnics derivats de l'amplificació d'ones i de la liqüefacció en ambdós sectors, i dissenya una proposta justificada d'ordenació territorial per ubicar un parc de bombers comarcal i un poliesportiu descobert.

La velocitat de propagació d'un tsunami en aigües profundes respon a l'equació $v = \sqrt{g \cdot h}$, on $g = 9,8\ \text{m/s}^2$ i $h$ és la profunditat marina. Es registra un terratrèmol de magnitud $M_w = 8,2$ amb epicentre en una fossa marina ($h = 4\,000\ \text{m}$) situada a $360\ \text{km}$ d'una costa la plataforma continental succinta de la qual té una profunditat mitjana de $40\ \text{m}$.

1. a) Calcula el temps estimat que trigarà el front d'ona a creuar la conca oceànica profunda i prediu com variaran la velocitat, la longitud d'ona i l'alçària de l'onada en penetrar a la plataforma continental succinta, justificant el principi físic de conservació de l'energia implicat.
2. b) Si el mecanisme focal del terratrèmol revelés un moviment exclusivament d'esquinçament horitzontal (falla de salt en direcció) sense component vertical, s'hauria de mantenir l'alerta màxima de tsunami amb el mateix nivell de severitat? Justifica la teva resposta considerant la transferència d'energia al volum d'aigua.

Una ciutat de $50\,000$ habitants s'ubica a la desembocadura d'una vall glaciar que drena el vessant d'un estratovolcà andesític de $4\,200\ \text{m}$ d'altitud amb una casqueta de gel al cim. L'observatori vulcanològic detecta un eixam sísmic superficial amb tremor harmònic sostingut, un increment brusc en les emissions de $\text{SO}_2$ i una taxa d'abombament superficial de $3,5\ \text{cm/dia}$ orientada cap a la vall fluvial.

1. a) Si s'inicia una erupció explosiva de tipus plinià a començaments de primavera (fase de desglaç), prediu els dos processos volcànics que comporten major letalitat i destrucció immediata per a la ciutat, justificant les seves trajectòries i velocitats en funció del relleu i els materials disponibles.
2. b) Dissenya un pla dinàmic de zonificació per a l'emergència: determina quines àrees del municipi s'han de sotmetre a evacuació immediata obligatòria i quines a confinament preventiu per dispersió de tefra, justificant quines variables meteorològiques i topogràfiques condicionaran la delimitació de cada sector.

Una ciutat de $200\,000$ habitants s'assenta sobre rebliments sedimentaris tous a $15\ \text{km}$ d'una falla activa.

1. a) Descompon el seu risc sísmic en perillositat, exposició i vulnerabilitat;
2. b) proposa dos escenaris de sisme i el seu efecte diferenciat sobre el nucli antic i els barris nous;
3. c) prioritza tres mesures, dues estructurals i una de gestió, justificant l'ordre triat.

A les maresmes de Doñana i a l'estuari del riu Tinto s'han identificat nivells decimètrics d'sorres marines amb fauna biocclàstica marina intercalats caòticament en seqüències limoses fluvials tranquil·les, datats al segle III a. C. i al novembre de 1755.

1. a) Justifica l'origen sedimentari d'aquests dipòsits (tsunamites) i interpreta el marc geodinàmic regional del golf de Cadis (convergència de plaques i estructures com el Banc de Gorringe o la falla del Marquès de Pombal) que explica la recurrència d'aquests esdeveniments de baixa freqüència i molt alta energia.
2. b) Analitza l'evolució del risc als litorals de Huelva i Cadis comparant el 1755 amb el present: argumenta quin dels factors de l'equació del risc ($R = P \cdot E \cdot V$) s'ha disparat amb el desenvolupament urbà i turístic modern, i rebat amb arguments geològics i oceanogràfics la proposta de construir un mur costaner de $2,5\ \text{m}$ d'alçària com a mesura única de protecció.

L'estudi paleosísmic mitjançant trinxeres en una falla activa revela que els darrers quatre grans terratrèmols ($M_w \approx 6,9$) van ocórrer fa 780, 590, 395 i 190 anys. Les estacions GNSS registren una taxa de deformació tectònica contínua de $3,0\ \text{mm/any}$, i no s'ha produït cap sisme de magnitud superior a $4,0$ en els darrers 190 anys.

1. a) Interpreta aquestes dades mitjançant el model del rebot elàstic i calcula el dèficit de desplaçament acumulat a la falla. Justifica per què aquest tram es pot definir com una 'llacuna sísmica' (seismic gap) i argumenta per què aquest mètode permet prediccions probabilístiques a mitjà termini però no una predicció determinista exacta (dia i hora).
2. b) Després de registrar-se un eixam de microsismes ($M < 2,0$), un missatge viral assegura que 'el gran terratrèmol tindrà lloc aquest cap de setmana'. Dissenya una estratègia de comunicació tècnica des de Protecció Civil que desmenteixi la predicció sense desincentivar la cultura preventiva, i explica en què consisteix un sistema d'alerta sísmica primerenca real basat en ones P i S i quina és la seva finestra útil de resposta.

Durant una erupció basàltica fissural en una illa volcànica amb relleu pronunciat, com la de La Palma el 2021, els centres emissors expulsen simultàniament piroclasts de caiguda, cendres i colades làviques a més de $1\,050\ ^\circ\text{C}$ sobre vessants urbanitzats i de conreu amb pendents del $15\,\%$.

1. a) Explica la relació entre la viscositat del magma basàltic, el gradient topogràfic i la formació de tubs volcànics, deduint com afecta la formació d'aquests tubs a la pèrdua de calor de la colada i a l'abast dels danys en infraestructures distals.
2. b) Un comitè veïnal proposa dues mesures d'emergència davant la llengua de lava: refredar el front actiu mitjançant mànegues d'aigua marina per frenar-lo i cavar rases transversals al pendent per desviar el flux. Justifica la inviabilitat física d'ambdues mesures en aquest escenari a partir de la capacitat calorífica, el cabal i la massa del flux làvic, i conclou quin tipus de mesures de gestió territorial són les prioritàries i més fiables davant d'aquest perill.

Dos terratrèmols de magnitud $M_w = 7,0$ es produeixen en un marge continental actiu amb subducció de litosfera oceànica sota litosfera continental. El sisme A s'origina a $12\ \text{km}$ de profunditat a la placa superior, a prop de la fossa oceànica, mentre que el sisme B té lloc a $250\ \text{km}$ de profunditat al pla de Benioff-Wadati.

1. a) Compara els mapes d'isossistes esperats per a ambdós esdeveniments: prediu i justifica quin dels dos registrarà una intensitat màxima (EMS-98) molt més destructiva a l'epicentre però concentrada en una àrea reduïda, i quin produirà intensitats moderades percebudes en un radi de centenars de quilòmetres, aplicant els conceptes d'atenuació geomètrica i intrínseca.
2. b) Si la placa oceànica subdueix cap a l'est amb un cabussament mitjà de $45^\circ$, prediu la posició geogràfica de l'epicentre del sisme B respecte al del sisme A i a la fossa oceànica, i dissenya una directriu de zonificació constructiva per al territori que relacioni la profunditat del focus amb els requisits de sismoresistència requerits d'oest a est.

Repte del tema. Com a consultor geològic novell, elabora un informe tècnic breu ($1$-$2$ pàgines) que avaluï la dinàmica litosfèrica i la perillositat sísmica al sud-est peninsular.

1. Obtenció de dades reals: Accedeix al visualitzador de terratrèmols de l'Instituto Geográfico Nacional (IGN) i recopila en una taula els últims $10$ sismes de magnitud superior a $2,0$ a la Serralada Bètica o al Mar d'Alborán, anotant magnitud (amb el tipus d'escala que indiqui l'IGN, p. ex. $mbLg$ o $M_w$), profunditat en km i coordenades, i indica la data de consulta.

2. Marc tectònic i cicle de Wilson: Relaciona la distribució d'aquests epicentres amb el límit entre les plaques Euroasiàtica i Africana. Justifica de manera raonada en quina etapa del cicle de Wilson es troba aquest sector i quin règim d'esforços tectònics predomina (compressió, distensió o cisalla).

3. Deformació i gestió del risc: Dedueix quin tipus de deformacions fràgils (falles inverses, normals o d'esquinçament) originen aquests sismes i planteja dues mesures específiques i viables de prevenció i mitigació del risc sísmic per als municipis afectats.

Es valorarà:

• Extracció rigorosa i tabulació clara de les dades sísmiques de l'IGN.

• Integració coherent del context de plaques, esforços i la fase del cicle de Wilson.

• Identificació precisa de les estructures de deformació i viabilitat de les mesures de mitigació proposades.