La Hidrosfera La hidrosfera en la capa terrestre formada por agua en sus 3 estados - Líquida. Océanos, aguas subterráneas, ríos lagos - Sólida. Glaciares, hielo marino, nieva - Gaseosa disuelta en la atmósfera En otras definiciones no se considera la capa sólida (criosfera) o la gaseosa que forma parte de la atmósfera. A veces se considera sólo los océanos como hidrosfera. Las moléculas de agua tienen propiedades especiales debido a la estructura de su molécula. Las más destacables desde el punto de vista geológico u ambiental son: - Alto calor específico 1 cal/g - Elevado calor latente de fusión y vaporización - Máxima densidad a 4ºC - Disolvente de sustancias polares e iónicas - Origen - Características - Ciclo hidrológico - Dinámica de las aguas oceánicas - Dinámica de las aguas continentales - Dinámica de las aguas subterráneas - Dinámica glaciar Origen El agua que presenta la Tierra se supone procedente de las rocas que formaron el planeta que fue surgiendo por emanaciones volcánicas La cantidad de agua del planeta parece no haber cambiado de manera importante desde su origen Formación en las primeras etapas de la tierra Agua de las rocas solidificadas y de posibles cometas Características del agua en la Tierra - Océanos - Glaciares. Continentales, no más de 5 metros en polos - Subterránea - Lagos - Ríos - Atmósfera Localización
Volumen (km3) 1 313 600 000 29 000 000
Océanos Casquetes polares y glaciares
Aguas subterráneas Volumen (km3) Humedad del suelo 65 000 Agua a 0.5 km de 3 660 000 profundidad Agua profundas (+ de 0.5 km) 3 360 000 Aguas superficiales Volumen (km3) Lagos de agua dulce 125 000 Lagos salados. mares interiores 104 000 Ríos y torrentes 1 250 Volumen
%
% 0.005 0.31 0.31 % 0.009 0.008 0.0001
% 97.2 2.15
(km3) Atmósfera 15 000 Seres vivos 600 Total 1 350 230 250
0.001 0.00005
• Salinidad Los océanos tienen una considerable cantidad de iones disueltos. La composición es semejante en todos ellos pero la cantidad varía según la evaporación que se produzca en ellos Variable del 34%º zonas muy lluviosas y mares cerrados 35,5%º mares cerrados secos Las aguas continentales tienen menos sales y van acumulando durante su recorrido. Desde muy puras a salinas en lagos con intensa evaporación Las sales presentes son variables CO3= y CO3H-, SO4= y Cl- de Na+ K+ Ca++ Mg++ Las aguas subterráneas son también muy variables en las sales que llevan Los glaciares son muy pobres en sales El agua de lluvia es agua destilada que puede tomar partículas y gases • Acidez Las aguas continentales y oceánicas son generalmente neutras o algo ácidas pH aproximadamente 6 aunque varía según el terreno. • Temperatura Océanos de 30ª a -2º. Consolida en los polos en invierno • Densidad Densidad 1 g /cm3 pura. Varía con solutos y temperatura Estratificación por densidades debidas a temperatura. Superficial caliente. Fría profunda
Composición: Agua con solutos 3,5 % Compuesto Na Cl Mg Cl
%º 230 50
Compuesto Na2 SO4 Ca Cl2
%º 40
Compuesto K Cl
%º 7
Ciclo hidrológico El agua en la Tierra es muy móvil y variable en estado físico y localización en la superficie El ciclo del agua
Dinรกmica de las aguas oceรกnicas Corrientes superficiales Movidas por el viento. A veces intensas (m/s) Importantes intercambiadoras de calor a nivel planetario Importante influencia en climas actuales y pasados
En general van de este a oeste en zonas ecuatoriales Giran hacia los polos al ser interrumpidas por los continentes situados al ecuador Viajan hacia el este en latitudes medias.
Corrientes oceĂĄnicas profundas El agua frĂa y densa de hunde en las zonas polares Viaja de polos al ecuador a una velocidad menor que las superficiales. Pueden acelerarse en taludes continentales Se produce un afloramiento muy lento en determinadas zonas
Consecuencia de estas corrientes es la baja temperatura y la oxigenación de los fondos oceánicos Mareas Subidas y bajadas periódicas del nivel del mar que se producen cada 6 horas y unos minutos. Cuando el nivel del mar asciende hay marea alta o pleamar. Cuando desciende hay marea baja o bajamar. Son mayores en grandes océanos y en determinadas zonas costeras Las subidas y bajadas pueden suponer varios metros Son debidas a la atracción que ejercen sobre la masa de agua de los océanos la Luna y, en menor medida, el Sol La intensidad no es siempre la misma en el mismo lugar. Depende de la alineación o no de la luna u el sol y de la distancia a la Tierra de estos astros Cuando amplitud entre la pleamar y bajamar es máxima, las mareas son vivas, cuando es menor, de mareas muertas. Hay marea viva cuando el Sol, la Tierra y la Luna están alineados. La Luna estará en fases de Luna Nueva y Luna Llena. Las mareas son muertas cuando el Sol, la Tierra y la Luna están situados en ángulo recto. La Luna estará en fases de cuarto menguante y cuarto creciente. El ascenso y descenso del nivel del mar da lugar, sobre todo en mares abiertos y océanos, a corrientes de agua llamados corrientes de marea. Las mareas amplían el área afectada por la erosión del oleaje así como las áreas de sedimentación marina (playas, marismas, etc.)
Mapa de mareas en la Tierra
Olas Son ondulación en la superficie del agua producida habitualmente por el viento. Las olas transportan energía desde la zona donde se origina hasta la costa, no transfiere masa, con lo cual una partícula situada en una ola describe un movimiento circular pero no se desplaza. Este movimiento circular disminuye progresivamente en la vertical de modo que en aguas más profundas no se aprecia el oleaje. Cuando la ola se acerca a la costa, su movimiento ondulatorio se ve frenado por el fondo, se deforma, disminuye la longitud de onda, aumenta la amplitud de la ola, la cresta se hace inestable y rompe en la costa con acción erosiva y de transporte. Por tanto, el oleaje estacionario pasa a ser de desplazamiento, con avance del agua hacia la costa (flujo) y posterior retorno (reflujo).
Las olas son más importantes en mayores masas de agua y en zonas con más viento. Las grandes borrascas y ciclones pueden generar olas de varios metros de altura que se desplazan lejos de la zona donde se produjeron: Mar de fondo Los impactos de las olas con la costa son los principales agentes erosivos de estas zonas. El flujo y reflujo crea una corriente litoral Mapa de intensidad y dirección de las olas
Olas sísmicas Olas producidas a causa de movimientos sísmicos. Tiene longitudes de onda muy amplias 100-200 Km. Son muy veloces 500 - 800 Km/h en mar abierto. La altura es escasa en mar abierto (0.3-0.6 m) pero crecen al llegar a la costa 15-30m
Son importantes sobre todo en el pacífico por sus gran cantidad de terremotos costeros y submarinos pero no están exentos de estas olas ningún océano, ni siquiera grandes lagos. Mapa del tiempo que tarda en llegar un tsunami originado en la costa chilena hasta las costas asiáticas
Mapa de la propagación del tsunami ocurrido en Sumatra en el diciembre de 2004
Mayores aún que las producidas por terremotos pueden ser las producidas por grandes deslizamientos de tierras en islas volcánicas Las olas podrían alcanzar cientos de metros Son muy infrecuentes. Cada varios miles de años Dinámica de las aguas continentales Son las aguas que se encuentran en la superficie terrestre. Su circulación está relacionada con las precipitaciones atmosféricas, las aguas subterráneas y la nieve y los glaciares Dentro de las aguas superficiales podemos distinguir: • Las aguas de escorrentía o aguas salvajes Son las aguas que fluyen por la superficie sin cauce fijo. El agua procede de la lluvia o del deshielo y erosionan el terreno por el que descienden. Su acción depende, de la cantidad de agua, de la pendiente, de la naturaleza de la roca y de la presencia o no de vegetación. • Los torrentes Son corrientes de agua de cauce fijo pero corto y de fuerte pendiente porque se encuentran en zonas montañosas. El agua proviene de las lluvias o del deshielo. • Los ríos Son cursos de agua de cauce fijo y caudal más o menos regular dependiendo del clima de la zona. En climas áridos, a los cauces fijos, de fondo plano y márgenes verticales, con caudal esporádico pero torrencial, se denominan ramblas, guadi o uadi. El cauce de un río presenta tres tramos: alto, medio y bajo en los que predominan respectivamente la erosión, el transporte y la sedimentación • Los lagos Son masas de agua de profundidad y extensión diversa según su origen. El agua puede ser salada o dulce. Su origen puede ser Kárstico, glaciar, tectónico o volcánico. Los humedales. Son extensiones de terreno cubiertas por aguas poco profundas. Las aguas continentales ejercen una intensa labor de erosión, transporte y sedimentación modelando el relieve de los continentes. La energía para el proceso la obtienen de la energía potencial gravitatoria La energía de una masa de agua para realizar erosión y transporte depende del caudal y la velocidad del agua y la viscosidad
La erosión la realizan por el arrastre de partículas sueltas o por la abrasión de partículas que lleva el agua es más importante en: - Rocas blandas o materiales sueltos, - Grandes volúmenes de agua
- Pendientes importantes - Escasez de vegetación El transporte de materiales es importante al tener el agua una densidad de 1g/cm3, muy superior al aire Es importante en grandes volúmenes de agua y a grandes velocidades Se puede realizar por arrastre de fondo, saltación o en suspensión La sedimentación se produce cuando la capacidad del agua para transportar materiales no es suficiente para los que lleva Se produce cuando la velocidad del agua disminuye Se sedimentan partículas por tamaños Las aguas continentales suelen formar cuencas hidrográficas en las que los ríos confluyen creando habitualmente corrientes de caudal cada vez mayores
Es importante el régimen de alimentación de las corrientes de agua superficiales Todas tienen cambios importantes de caudal y velocidad de agua pero existen extremos - Zonas de flujo constante. Alimentación por lluvias constantes o aguas subterráneas - Zonas torrenciales periódicas. Lluvias periódicas, deshielos - Torrenciales esporádicas. Lluvias excepcionales, deshielos volcánicos
Dinámica de las aguas subterráneas Circulan en el interior de la tierra Las velocidades suelen ser más bajas Dependen de la porosidad de las rocas Circulan por rocas fisuradas o formadas por materiales que dejan poros (sedimentarias) la velocidad máxima de flujo en un material depende de los espacios que deje. En sedimentos muy finos (arcillas) el flujo puede ser nulo a pesar de estar empapadas en agua La zona del terreno empapada en agua se conoce como acuífero Las zonas por las que no circula en agua subterránea reciben el nombre de acucluido El nivel que alcanza en superficie nivel freático Los acuíferos pueden contener volúmenes muy grandes de agua El nivel freático puede cambiar si el acuífero pierde agua (baja) o se recarga, sube el nivel freático Realizan recorridos... Se alimentan o recargan a partir de precipitaciones, aguas superficiales o glaciares El agua vuelve a aguas superficiales (surgencias o manantiales) o vuelve al mar En ocasiones puede quedar almacenada largos periodos de tiempo En áreas volcánicas pueden alcanzar grandes temperaturas Esquema general de circulación de aguas subterráneas y algunos problemas de contaminación o salinización
Dinámica glaciar Los glaciares son grandes masas de hielo que se encuentran sobre la superficie terrestre. Se localizan en regiones donde las precipitaciones sólidas son superiores a las pérdidas por fusión y sublimación. En estas circunstancias la nieve se acumula y forma la neviza, que se va compactando al expulsar el aire, formándose el hielo. Este hielo es capaz de fluir lentamente de zonas altas a zonas bajas, por acción de la gravedad. El hielo en los glaciares es plástico en la parte inferior y rígido en la superficie, por lo que es capaz de desplazarse, pero en su movimiento se fragmenta formando bloques, los seracs y grietas o crevasses. La velocidad de avance del glaciar es pequeña, del orden de metros por año. Los glaciares se encuentran en de latitudes altas (polos) y altitudes de miles de metros en el nivel de nieves perpetuas. Hay diferentes tipos de glaciares: • Alpinos, de montaña o de circo
Se forman en zonas montañosas. Tienen una depresión central, el circo glaciar, una elevación o umbral, y una zona por la que el hielo se desborda y desplaza, la lengua glaciar. Cuando el hielo de la lengua glaciar se funde, quedan los depósitos de la carga que transportaba el glaciar, las morrenas. Dependiendo de dónde se sitúe la morrena se distinguen: morrena de fondo, lateral, central y frontal. Cuando se retira el hielo el valle que deja el glaciar tiene un típico perfil en U y normalmente sobre él se situará un valle fluvial. Además, aparecen lagunas o lagos en el circo glaciar. Cuando confluyen varios circos, la erosión del hielo de sus lenguas, dejan picos montañosos en forma piramidal llamados horn. • De meseta o escandinavos Son glaciares continentales frecuentemente clasificados como un subtipo de los de casquete, pero con dimensiones menores a 50.000 km 2. Tienen forma cupuliforme por encontrarse condicionados a las mesetas sobre las que se desarrollan. El desplazamiento del hielo es centrífugo. En los bordes del glaciar se forman lenguas que quedan confinadas en valles. Accidentadas • De casquete o inlandsis Ocupan las regiones polares y circumpolares. Tienen un espesor de 2.000 a 3.000 m. El movimiento del hielo es radial desde zonas de acumulación del hielo en la parte central a zonas de ablación o de fusión del hielo, en las áreas más externas. Como formas de erosión aparecen depresiones o cubetas que al retirarse el hielo forman lagos, como ocurre en Finlandia y Suecia. Como formas de depósito aparecen: morrenas de fondo muy extensas; till y una morrena frontal de miles de kilómetros. Los glaciares ejercen o han ejercido acciones geológicas muy importantes Erosionan por arrastre de materiales rocosos al congelarse el agua o por la abrasión de las partículas que arrastra el hielo. Esta abrasión unida a la presión que ejerce la gran masa de hielo arrasa el terreno. Según se desplaza el hielo del glaciar, erosiona las rocas por las que fluye, dejando en ellas estrías de erosión. Transportan materiales de todos los tamaños sin clasificar debido a su gran masa. Estos materiales no seleccionados, cuando dejan de ser transportados, forman depósitos de sedimentos como los till, que es una mezcla heterogénea de rocas de distinto tamaño, desde la arcilla a cantos; las morrenas que son acumulaciones de rocas que forman franjas deposicionales; y las varvas que son bandas anuales con alternancia de colores claros y oscuros que se corresponden con depósitos de materiales finos en los lagos glaciares. Los glaciares no han tenido siempre la misma importancia en la Tierra Los periodos en que los glaciares abundan y se extienden se conocen como periodos glaciares o glaciaciones y los periodos en los que retroceden o desaparecen periodos interglaciares Las glaciaciones provocan la extensión de los glaciares y de los fenómenos erosivos y sedimentarios causados por ellos. Producen procesos geológicos a escalas muy diversas desde locales como la instalación de un glaciar en un valle hasta continentales con casquetes polares de miles de metros de espesor y miles de Km de extensión. En la historia de la Tierra ha habido varios periodos glaciares en los que los hielos se han expandido desde zonas próximas a los polos y altas cordilleras a latitudes y altitudes considerablemente menores. Las glaciaciones han tenido diferente duración e intensidad y en ocasiones se han producido periodos glaciares intensos e interglaciares más atenuados periódicos como los ocurridos durante los últimos 3 millones de años en los que se han sucedido glaciaciones con una periodicidad de unos 80.000 a 100.000 años. Existen registrados cinco grandes periodos glaciares: - El actual, Pleistoceno-Cuaternario que se inició hace 3 millones de años y en el que aún nos encontramos (aunque en un periodo interglaciar) - El Carbonífero-Pérmico de hace unos 250 a 350 millones de años - El Ordovícico-Silúrico de 420 a 450 millones de años - Dos Precámbricos ocurridos uno hace entre 580 y 750 y otro sobre los 2.300 millones de años. El periodo en que los glaciares tuvieron su máxima extensión fue la última glaciación precámbrica en la que existen pruebas de varias congelaciones totales de la superficie del planeta. El resto de los periodos glaciares no alcanzaron nunca la congelación de continentes y océanos tropicales.
Los factores que desencadenan una glaciación son de varios tipos y de orígenes diferentes. Favorecen las glaciaciones determinadas disposiciones de las masas continentales como son aquellas que interrumpen la circulación oceánica ecuatorial o sitúan grandes masas continentales en los polos aumentando el albedo y la acumulación de nieve. También las que crean supercontinentes dado que la mayor estacionalidad que provocan propicia la acumulación de nieve continental. Los periodos orogénicos también favorecen el enfriamiento del planeta al elevar cordilleras, que acumulan nieve y desarrollar el vulcanismo con inyección de polvo a la atmósfera, fenómenos ambos que aumentar el albedo. El secuestro de CO2 de origen biológico o geológico disminuye el efecto invernadero enfriando el planeta. La producción de este gas en periodos de intensa actividad de las dorsales oceánicas tiene el efecto contrario: el calentamiento del planeta. Efectos a menor escala temporal tienen la órbita terrestre que cambia periódicamente su excentricidad e inclinación del eje. Estos cambios orbitales parecen ser los responsables de los ciclos menores, 50.000 a 100.000 dentro de una glaciación general que puede durar muchos millones de años. Por último cabe la posibilidad de que la cantidad de radiación emitida por el sol tenga variaciones o de que parte de ella sea interceptada por nubes de polvo que atraviese el sol en su recorrido galáctico. Las glaciaciones provocan fenómenos geológicos importantes que afectan a grandes áreas del planeta como son el descenso del nivel del mar a escala global con la consiguiente desaparición de las plataformas continentales, la abrasión general de grandes regiones continentales por el desplazamiento de los casquetes polares, la excavación en zonas montañosas de valles en U, el hundimiento de grandes masas continentales por el peso de la masa de hielo acumulada, el enfriamiento del océano profundo en todo el planeta, la acumulación de depósitos morrénicos (tillitas) y la extensión de procesos periglaciares como la solifluxión, gelifracción y los depósitos de loess.