Tema 4 · Riesgos geológicos · Geología y CCAA PEVAU

Sub-tema:

1. Concepto de riesgo geológico

Ecuación del riesgo \(R = P \times E \times V\), donde:

P (peligrosidad): probabilidad de que el fenómeno ocurra en un tiempo y lugar (depende del medio físico).
E (exposición): población, bienes o infraestructuras en la zona afectada.
V (vulnerabilidad): % de daño esperado para una intensidad dada.

Idea clave Un mismo fenómeno (peligrosidad fija) genera riesgos muy distintos según donde ocurra. El riesgo se reduce actuando sobre E y V; no sobre P.

2. Sismicidad: ondas, Richter y Mercalli

Ondas sísmicas

P (primarias): longitudinales, las más rápidas (≈ 6 km/s en corteza), atraviesan sólidos y líquidos.
S (secundarias): transversales (≈ 3,5 km/s), solo sólidos (no pasan el núcleo externo).
Superficiales (L y R): las más lentas y destructivas.

Richter (magnitud) Escala logarítmica de la energía liberada. Cada unidad multiplica la amplitud por 10 y la energía por ≈ 31,6: \(E \propto 10^{1{,}5 M}\).

Mercalli (intensidad) Escala discreta I-XII basada en daños observados. Depende también de la geología y de las edificaciones.

Localización del epicentro Usando la diferencia entre la llegada de las ondas P y S: \(\Delta t = d\cdot(1/v_S - 1/v_P)\) ⇒ \(d = \Delta t / (1/v_S - 1/v_P)\). Triangulando 3 estaciones se localiza el epicentro.

3. Vulcanismo y IEV

Estilos eruptivos según viscosidad del magma

Hawaiano: basaltos fluidos, coladas largas, poco explosivo.
Estromboliano: andesítico, explosiones moderadas y persistentes.
Vulcaniano / Pliniano: ácido y muy viscoso, columnas eruptivas y nubes ardientes.

IEV (Índice de Explosividad Volcánica) Escala 0-8 basada en volumen y altura de la columna. Hawái ≈ 1, Cumbre Vieja 2021 ≈ 3, St. Helens 1980 = 5, Tambora 1815 = 7.

Productos peligrosos Coladas, piroclastos, lahares (mezcla agua+ceniza), nubes ardientes, gases (CO₂, SO₂). En Andalucía hay vulcanismo reciente en Cabo de Gata y Campo de Calatrava.

4. Tsunamis

Origen Desplazamiento brusco de masa de agua: sismos submarinos > M 7, deslizamientos submarinos, erupciones, impactos. Velocidad en océano profundo: \(v = \sqrt{g\cdot h}\) (m/s), con h la profundidad del agua.

Comportamiento al llegar a costa En aguas someras la velocidad cae y la altura crece (shoaling), superando varios metros (Lisboa 1755, Sumatra 2004, Tohoku 2011).

5. Deslizamientos y subsidencias

Tipos de movimientos en masa

Caída de rocas (desprendimientos).
Deslizamientos (rotacional o traslacional, a lo largo de una superficie).
Flujos (coladas de barro, debris flow).
Reptación (movimiento lento, mm-cm/año).
Subsidencias y colapsos (hundimientos en yesos, dolinas kársticas).

Factor de seguridad (FS) \(FS = \dfrac{\tau_\text{resistente}}{\tau_\text{actuante}}\). Si FS < 1: inestable. Aumentar FS = drenar, reforzar, construir bermas.

6. Riesgos en Andalucía y mitigación

Principales riesgos en Andalucía

Sismicidad: cordilleras béticas (Granada, Almería, Lorca 2011).
Vulcanismo: residual en Cabo de Gata; activo en Canarias (Cumbre Vieja).
Deslizamientos: cuencas mineras del SO, arcillas del Aljarafe.
Inundaciones: ramblas, riadas en Málaga y Almería.

Mitigación estructural y no estructural

Estructural: diques, refuerzos, evacuación de aguas, drenajes, edificaciones sismorresistentes.
No estructural: cartografía de riesgos, ordenación territorial, planes de emergencia, sistemas de alerta temprana.

7. Errores frecuentes

1. Confundir magnitud (Richter, instrumental, única por sismo) con intensidad (Mercalli, depende del lugar).

2. Pensar que pasar de M 6 a M 7 es solo "1 unidad más": son ≈ 31,6 veces más energía.

3. Olvidar que el riesgo depende también de E y V, no solo de la peligrosidad.

4. Atribuir todos los tsunamis a sismos: también deslizamientos, erupciones e impactos los generan.

5. Asociar IEV a magnitud sísmica: son escalas independientes y de fenómenos distintos.

Problemas resueltos paso a paso

PEvAU — Distancia al epicentro por desfase P-S 2018OrdinariaMedio

En una estación, la onda P llega 20 s antes que la onda S. Si v_P = 6 km/s y v_S = 3,5 km/s, calcula la distancia al epicentro.

Δt = d·(1/v_S − 1/v_P) = d·(1/3,5 − 1/6). Calcula primero el factor entre paréntesis (s/km).

d = Δt / (1/v_S − 1/v_P) = 20 / 0,119. Calcula d.

Ver solución completa

\(1/v_S - 1/v_P = 1/3{,}5 - 1/6 = 0{,}2857 - 0{,}1667 = 0{,}1190\) s/km.
\(d = 20/0{,}1190 = \mathbf{\approx 168\;km}\) del epicentro.

PEvAU — Energía liberada y comparación de magnitudes 2022OrdinariaAlta

Un sismo A tiene magnitud 5 y otro B tiene magnitud 7. ¿Cuántas veces más energía libera B respecto a A?

ΔM = 7 − 5 = 2. Cociente de energías = 10^(1,5·ΔM). Calcula 10^3.

Ver solución completa

\(E_B/E_A = 10^{1{,}5\cdot\Delta M} = 10^{1{,}5\cdot 2} = 10^3 = \mathbf{1000}\).
2 unidades de magnitud equivalen a multiplicar la energía por 1 000.

3. Velocidad tsunami aguas profundas

Profundidad 4 000 m. \(v=\sqrt{gh}\) con g=9,81.

\(v\) en m/s.

Pasa a km/h.

4. Velocidad tsunami aguas someras

Profundidad 20 m. v=?

\(\sqrt{9{,}81\cdot 20}\) en m/s.

km/h.

5. Energía M6 vs M5

Cociente de energías para ΔM=1.

\(10^{1{,}5}\).

6. Energía M7 vs M5

Cociente para ΔM=2.

\(10^{3}\).

7. Distancia al epicentro · desfase 18 s

Δt = 18 s, k = 8 km/s.

d = k·Δt.

8. Riesgo R=P·E·V

P=0,3; E=10⁶ €; V=0,2. Riesgo en €.

Producto.

9. FS deslizamiento

Tensiones: τ_resist = 45 kPa, τ_mov = 30 kPa. FS.

τ_res/τ_mov.

10. Vulnerabilidad — daños

Edificio con V=0,4 expuesto a Imax que produce daños relativos 0,4·E. Si E=500 000 €, daños.

0,4·500 000.

11. IEV simplificado

Volumen erupcionado 10⁸ m³. ¿Qué IEV mínimo? (10⁸–10⁹ m³ = IEV5).

Introduce 5.

12. Período de retorno

Riada de probabilidad anual 0,02. Período T en años.

T=1/P.

13. Velocidad propagación lava

Lava avanza 30 m/min. Distancia (m) en 2 h.

30·120.

14. Aceleración pico (g)

PGA = 0,2 g, g=9,81. Aceleración en m/s².

0,2·9,81.

15. Velocidad caída libre roca

Roca cae 80 m sin rozamiento.

\(v=\sqrt{2gh}\) en m/s.

Test de autoevaluación

1. La fórmula del riesgo geológico es:

a) R = P + E + V. b) R = P × E × V. c) R = P − E + V. d) R = P/E/V.

2. Las ondas S sísmicas:

a) Son las más rápidas. b) Atraviesan el núcleo externo líquido. c) Son transversales y solo se propagan en sólidos. d) Solo se generan en volcanes.

3. Un sismo de magnitud 6 libera, respecto a uno de magnitud 4, unas:

a) 10 veces más energía. b) 100 veces más energía. c) 1 000 veces más energía. d) 2 veces más energía.

4. Una erupción de tipo pliniano:

a) Es muy fluida y poco explosiva. b) Tiene magma viscoso y columnas eruptivas muy altas. c) Es típica de las dorsales oceánicas. d) No produce piroclastos.

5. La intensidad Mercalli de un sismo en un mismo evento:

a) Es única (igual que la magnitud). b) Varía según la distancia al epicentro y las construcciones. c) Se mide solo con instrumentos. d) Coincide siempre con la magnitud Richter.

Simuladores

Energía sísmica liberada

Cociente E/E₀ frente a magnitud Richter. Curva exponencial \(10^{1{,}5(M-M_0)}\).

Velocidad de un tsunami en aguas profundas

\(v = \sqrt{g\cdot h}\). Mueve la profundidad y observa la velocidad.

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