Estructura de la Tierra. Tectónica de placas PDF

01 – ESTRUCTURA DE LA TIERRA. TECTÓNICA DE PLACAS. 1. EL INTERIOR DE LA TIERRA  Los materiales que forman nuestro planeta están ordenados en capas que se formaron cuando la Tierra empezó a enfriarse de forma que los materiales más densos se sitúan hacia el interior y los más ligeros en sus p...

01 – ESTRUCTURA DE LA TIERRA. TECTÓNICA DE PLACAS. 1. EL INTERIOR DE LA TIERRA  Los materiales que forman nuestro planeta están ordenados en capas que se formaron cuando la Tierra empezó a enfriarse de forma que los materiales más densos se sitúan hacia el interior y los más ligeros en sus partes más externas. En la Tierra se pueden distinguir cuatro grandes subsistemas o esferas: geosfera, hidrosfera, atmósfera y biosfera. Se colocan de forma ordenada según una densidad creciente de fuera a dentro. Los principales métodos de estudio del interior terrestre son indirectos porque hasta ahora no se han podido recoger muestras del interior a grandes profundidades.  Métodos directos: estudio de los materiales arrojados por los volcanes (hasta 200 Km de profundidad), estudio de los materiales expuestos tras la erosión, estudio de las regiones levantadas del planeta o perforaciones (sondeo de Kola en el escudo continental báltico (Rusia) con 12200 m), minas en galería,… Pero el radio medio de la Tierra tiene 6370 Km!!  Métodos indirectos: simulaciones en laboratorio, estudio de la densidad de la Tierra, estudio de la presión, estudio de la conductividad eléctrica de diferentes materiales, estudio del campo magnético,… MÉTODO MAGNÉTICO – A partir de la existencia de un campo magnético terrestre se ha deducido la existencia de un núcleo externo de hierro fundido. MÉTODO GRAVIMÉTRICO - Se trata del estudio de las anomalías de la gravedad (el valor calculado a partir de la longitud y la latitud no coincide con el valor observado), usando gravímetros, que nos permiten calcular la densidad y el espesor de la Corteza terrestre. Este método permite deducir la situación de cuencas sedimentarias, intrusiones volcánicas, cuerpos mineralizados, fallas, zonas de subducción, etc. También permite distinguir entre los dos tipos de Corteza e interpretar algunos procesos tectónicos de elevación o hundimiento que afectan a la Corteza terrestre. MÉTODO TÉRMICO – Se estudia la distribución de las temperaturas por el interior de la Tierra para saber la naturaleza y estado de las rocas.  MÉTODO ASTRONÓMICO – Estudio de los meteoritos que nos aporta datos sobre los materiales que formaron los planetas del Sistema Solar. MÉTODO SÍSMICO – Es el método indirecto que más datos ha aportado sobre el interior de nuestro planeta. Se trata del estudio de la propagación de las diferentes ondas sísmicas producidas en los terremotos a través de los materiales. Ondas P, primarias, Se originan en el hipocentro, por lo que se desplazan longitudinales o de por el interior de la Tierra. Son las que se propagan a compresión más velocidad. Someten a las rocas a una contracción- distensión en la dirección de propagación de la onda. Ondas S, Se originan en el hipocentro, por lo que se mueven por secundarias, el interior de nuestro planeta. Se propagan a una transversales o de velocidad menor que las ondas P y no pueden hacerlo cizalla por materiales fundidos. Hacen vibrar las rocas perpendicularmente respecto a la dirección de propagación de la onda. µ es cero en fluidos Ondas L- Love y R- Son ondas superficiales, muy destructivas. Se originan Rayleigh en el epicentro, por lo que se mueven por la superficie terrestre. La velocidad de las ondas sísmicas depende de las propiedades elásticas de las rocas y de su densidad (más velocidad cuanto más densa, rígida e incompresible). También influye la temperatura y la estructura de la roca (más veloz en regiones frías). Vp ˃ Vs. Las ondas S no se propagan por rocas fundidas. Las ondas sísmicas se reflejan o refractan en las discontinuidades (superficies donde cambian los tipos de rocas o su estado físico) y cambia su velocidad. La velocidad de las ondas P y S aumenta hasta una profundidad de entre 15 y 20 Km hasta 80 Km. (Luego la velocidad aumenta pero menos) Discontinuidad de Mohorovicic (límite Corteza-Manto superior) A 2900 Km las ondas S desaparecen y las P disminuyen la velocidad. Discontinuidad de Gutenberg (límite Manto inferior-Núcleo externo) A 5000 Km las ondas P aumentan su velocidad ligeramente. Discontinuidad de Wiechert-Lehman (límite Núcleo externo-Núcleo interno) 2. LAS CAPAS DE LA TIERRA MODELO GEOQUÍMICO – Diferencia tres capas principales en la Tierra atendiendo a su composición química y a su densidad. MODELO DINÁMICO – Define diferentes capas en la Tierra en función del comportamiento de los materiales.  CORTEZA Corteza continental – Espesor máximo de 90 Km (mayor en zonas de montaña y menor en el borde de los continentes) y es más gruesa y menos densa que la corteza oceánica. Antigüedad de hasta 4000 m.a.  Capa discontinua de rocas sedimentarias. Estructura  Capa de rocas graníticas y otras rocas magmáticas ácidas afines y rocas metamórficas. vertical  Nivel inferior basáltico. Corteza oceánica – Espesor entre 5 y 10 km. Más delgada pero más densa que la corteza continental. Antigüedad máxima de unos 200 m.a.  Nivel 1 (el más superficial) – Estructura sedimentaria. Basaltos en forma de capas intercaladas de lavas Estructura almohadilladas y laminares. vertical  Nivel 2 - Diques metálicos de origen hidrotermal  Nivel 3 - Gabros y peridotitas.  MANTO Supone el 83% del volumen terrestre. Está formado fundamentalmente por silicatos de Mg y Fe y también óxidos de Mg y Fe. Está en estado sólido excepto en la capa D’’ que está en contacto con el Núcleo. Hacia los 670 km de profundidad hay una discontinuidad de segundo orden que separa el manto superior del manto inferior. La transición física y química más abrupta del interior terrestre es la D. de Gutenberg (límite Manto-Núcleo - LMN) que separa el Manto inferior sólido del Núcleo externo fluido. A la zona del Manto que está en contacto con el Núcleo se le llama Nivel D’’ y es una zona de transición de entre 200 y 400 Km. Hay dos teorías sobre el nivel fundido D’’: - Desde el Núcleo ascienden materiales que reaccionan con los del Manto y forman materiales que suben y bajan por convección. - Acumulación de viejas capas subducidas suficientemente densas para hundirse pero no para incorporarse al Núcleo.  NÚCLEO Supone el 16% del volumen terrestre y un 31% de su masa. Radio: 3.500 Km Predominan los minerales de Fe, S y Ni, que son buenos conductores y generan el campo magnético terrestre. Núcleo externo – Temperatura similar a la superficie del sol. Sus materiales fundidos fluyen por convección y generan el campo magnético bipolar terrestre que nos protege de la radiación cósmica que destruiría la atmósfera. Núcleo interno – Es fundamentalmente hierro en estado sólido con algunas trazas de elementos muy pesados (Au, Pt o Hg). 3. DE LA DERIVA CONTINENTAL A LA TECTÓNICA DE PLACAS  En 1912, Alfred Wegener publicó la Teoría de la Deriva Continental, que dice que hace millones de años los continentes estaban unidos en una única masa llamada Pangea, rodeada de un gran océano llamado Panthalasa. La Deriva Continental es el desplazamiento lento y continuo de las masas continentales unas respecto a otras. Wegener propuso que los continentes se desplazaban sobre otra capa más densa de la Tierra que conformaba los fondos oceánicos y se prolongaba bajo ellos de la misma forma en que uno desplaza una alfombra sobre el suelo de una habitación. PRUEBAS DE WEGENER  Pruebas geográficas – Los continentes encajan como piezas de un rompecabezas, sus plataformas continentales se ajustan.   Pruebas geológicas – Existe una continuidad entre las estructuras geológicas más antiguas (cadenas montañosas, tipo y edad de las rocas, deformaciones,…) entre diferentes continentes.  Pruebas paleontológicas - Se encuentran fósiles en zonas dónde en la actualidad el ambiente no reúne las condiciones para que este tipo de organismos pueda desarrollarse. Por tanto, esas zonas habrían tenido una posición diferente en otra época (Zonalidad) o hay fósiles comunes en continentes alejados, por lo que estos continentes debieron estar unidos en el pasado (Ruptura de provincia biogeográfica).  Pruebas paleoclimáticas - Existen depósitos glaciares contemporáneos en Sudamérica, África, Antártida, Australia y la India, que son residuos de una gran glaciación que tuvo lugar hace aproximadamente 320-270 m.a., cuando éstos continentes debían estar unidos y situados cerca del polo Sur. PRUEBAS PALEOMAGNÉTICAS  Paleomagnetismo - Las rocas con hierro tienen un magnetismo fósil llamado “magnetismo remanente”, causado por el campo magnético de la tierra en el momento del enfriamiento de la roca. El campo magnético terrestre varía a lo largo del tiempo y los minerales quedan ordenados según el magnetismo que tenga la Tierra en ese momento. En los años 60, estudiando el paleomagnetismo a ambos lados de las dorsales oceánicas (por donde asciende material procedente del manto que se incorpora a la corteza) se observaron bandas con inversiones magnéticas situadas de forma simétrica a ambos lados, lo cual sugiere que el fondo oceánico se va expendiendo. TECTÓNICA DE PLACAS  La teoría de la Deriva Continental, junto con la de la Expansión del Fondo Oceánico, quedaron incluidas en la teoría de la Tectónica de Placas, nacida en los años 60-70. Es una teoría única que actualmente permite explicar de manera coherente todos los fenómenos geológicos (distribución de volcanes y terremotos, orogénesis, localización de yacimientos y fósiles,...), que se interrelacionan entre sí como piezas de puzle.  La Litosfera (Corteza + parte superior del Manto superior) está dividida en fragmentos llamados “placas litosféricas”, que rozan entre sí produciendo terremotos y que se deslizan continuamente sobre una capa inferir plástica, la astenosfera.  Existen tres tipos de placas litosféricas que están limitadas entre sí por cinturones sísmicos: Placas oceánicas: sólo litosfera oceánica. (Ej: Nazca o Pacífica) Placas mixtas: litosfera continental y litosfera oceánica. (Ej: Africana o Sudamericana) Placas continentales: sólo litosfera continental. (Ej: Arábiga o Iraní)  Las placas están separadas entre sí por límites o bordes, donde se localiza la mayor actividad sísmica y volcánica del planeta. BORDES DIVERGENTES o CONSTRUCTIVOS En ellos se crea Litosfera oceánica por enfriamiento del material del Manto superior. Esta Litosfera nueva (rocas volcánicas) se va separando en las Dorsales, lo que origina “expansión del fondo oceánico”. Los bordes constructivos crean cordilleras submarinas con una fosa o “Rift valley” en su cresta central, por donde se expulsan coladas de lava basáltica procedentes de la parte superior del Manto. Poseen muy poca carga de sedimentos. Presentan un vulcanismo intermitente y actividad sísmica moderada. BORDES PASIVOS o DESLIZANTES Aquí no existe ni creación ni destrucción de Litosfera, sino que ocurren desplazamientos laterales que producen fuertes fricciones y grandes terremotos. BORDES CONVERGENTES o DESTRUCTIVOS Zonas en las que dos placas se aproximan. En ellos se destruye Litosfera oceánica mediante subducción. Además, dos continentes pueden colisionar cuando llegan a reunirse en una zona de subducción y se produce obducción. La Litosfera que aquí se destruye pasa a formar parte de los materiales del Manto.  Borde convergente oceánico-oceánico: Por ejemplo Japón. Dos placas oceánicas convergen, colisionan y una subduce bajo la otra formando una fosa. A medida que la placa se hunde se produce la fusión parcial y asciende el magma menos denso formando un arco de islas. Se forman fosas muy profundas y el plano de Benioff está muy inclinado. Registran gran cantidad de terremotos.  Borde convergente oceánico-continental: Tipo Andes. La placa oceánica (más densa) subduce bajo la continental formando una fosa menos profunda que en el caso anterior y con el plano de Benioff menos inclinado. Asciende el magma y forma grandes plutones graníticos bajo el continente o sale al exterior formando volcanes. Se forman así las cordilleras pericontinentales. Gran actividad sísmica y también volcánica.   Borde convergente continental-continental: Tipo Himalaya. Cuando una placa mixta subduce bajo una continental y se reabsorbe totalmente la parte oceánica, se produce un choque entre dos continentes (misma densidad) y se levanta una cordillera por obducción. Se forman así las cordilleras intracontinentales, donde no hay magmatismo porque todo está muy comprimido. 4. TECTÓNICA DE PLACAS Y OROGÉNESIS  Se llama orogénesis al proceso de formación de las cordilleras. OROGENOS TÉRMICOS – Se forman en los límites convergentes, por la subducción de una placa oceánica bajo una continental. Esto crea las cordilleras pericontinentales. ORÓGENOS MECÁNICOS – Se forman por la colisión de dos placas continentales que tienen igual densidad, por lo que ninguna subduce bajo la otra (obducción). Esto crea las cordilleras intracontinentales. 5. CAUSAS DEL MOVIMIENTO DE LAS PLACAS  El movimiento de las placas litosféricas es una consecuencia del calor interno del planeta, procedente del calor residual de su formación y del calor desprendido por la descomposición de elementos radiactivos. Los materiales del interior de la Tierra se encuentran a altísimas temperaturas. Además de mover las placas, esta energía geotérmica es la causante de muchos fenómenos que se observan en la superficie, como, por ejemplo, el vulcanismo. CORRIENTES DE CONVECCIÓN - Se basa en que en el manto, al que se supone plástico y con diferencias de temperatura entre sus partes superiores y las inferiores, se generan unas corrientes convectivas, similares a gran escala a las que se producen en cualquier fluido que está en contacto con un foco de calor. En su movimiento, las corrientes pueden arrastrar las placas litosféricas. La tomografía sísmica ha demostrado que la convección tiene lugar a modo de corrientes caóticas. Hay zonas de descenso que coincide con las zonas de subducción y puntos o columnas dispersas de ascenso del material caliente (PLUMAS CALIENTES). Esto da lugar a la fragmentación de los continentes, la salida de los materiales de la Astenosfera y, por último, la expansión del fondo oceánico. FUERZAS EN LOS LÍMITES DE PLACA - Plantea que el movimiento de las placas se debe a las fuerzas que se ejercen en los límites entre éstas: empuje en las dorsales y arrastre en las zonas de subducción. 6. EL CICLO DE WILSON 1- El continente se fragmenta por acción de puntos calientes que abomban y adelgazan la corteza hasta romperla, originándose un rift continental (como el Rift africano). 2- En la línea de fragmentación se empieza a formar litosfera oceánica (borde constructivo) que separa los fragmentos continentales. Si continúa la separación el rift es invadido por el mar y se va transformando en una dorsal oceánica. Los continentes quedan separados por una pequeña cuenca oceánica (como el actual mar Rojo). 3- El proceso continúa y los continentes se separan progresivamente. Entre ellos aparece una cuenca oceánica ancha, con una dorsal bien desarrollada (como el Océano Atlántico actual). 4- Cuando la cuenca oceánica alcanza cierto tamaño y es suficientemente antigua, los bordes de contacto con los fragmentos continentales se vuelven fríos y densos y comienzan a hundirse debajo de los continentes y se genera un borde de destrucción. En esta zona se origina una cadena montañosa que va bordeando al continente (orógeno tipo andino, como la cordillera de los Andes). La corteza oceánica se desplaza desde el borde constructivo al de destrucción como una cinta transportadora, por lo que la cuenca oceánica deja de crecer (como el Océano Pacífico). 5- Dada la forma esférica de la Tierra, otros bordes constructivos pueden empujar a los fragmentos continentales en sentido contrario, con lo que la cuenca oceánica se va estrechando (como en el Mar Mediterráneo). 6- Finalmente al desaparecer la cuenca oceánica las dos masas continentales chocan (obducción) y se origina un continente único (supercontinente), y sobre la sutura que cierra el océano se forma una cordillera (orógeno tipo himalayo, como la cordillera del Himalaya).