Estructura y Dinámica de la Tierra

James Hutton fue el primero en plantear que la edad de nuestro planeta debía medirse en millones de años.

El Ciclo de las Rocas

En la superficie terrestre, ocurre la meteorización de las rocas y su transformación en sedimentos, que son transportados y acumulados en las cuencas sedimentarias.

En el interior de la corteza terrestre, los materiales están sometidos a altas presiones y temperaturas. Los sedimentos se transforman en rocas que pueden plegarse, cambiar su aspecto y composición, o incluso fundirse.

Procesos en el Interior de la Corteza

• Diagénesis: Es la transformación de los sedimentos en rocas sedimentarias.
• Metamorfismo: Conjunto de cambios que experimentan las rocas sometidas a altas presiones y temperaturas, sin llegar a fundirse.
• Magmatismo: Fusión de las rocas, formando magma.

El ciclo de las rocas es el conjunto de procesos que las modifican, las transforman en sedimentos y convierten estos de nuevo en rocas.

El Gradiente Geotérmico y el Calor Interno

El aumento de temperatura que se produce hacia el interior de la Tierra se denomina gradiente geotérmico. Su valor medio es de unos 3°C por cada cien metros de profundidad. El causante del gradiente geotérmico es el calor interno de la Tierra, en su mayor parte procedente de hace más de 4.000 millones de años.

Formación de Capas

Hace unos 4.500 millones de años, nuestro planeta llegó a estar fundido casi por completo. Los materiales se ordenaron por densidades:

• El hierro formó el núcleo.
• Sobre él, quedaron los materiales rocosos del manto.
• Sobre el manto, empezó a formarse la corteza, como una delgada capa de rocas poco densas.

Los gases desprendidos de las rocas fundidas formaron la atmósfera. El vapor de agua se condensó y formó los océanos y el resto de la hidrosfera.

Composición y Estructura de la Tierra

• Corteza: Delgada y sólida.
  • Corteza continental: Compuesta fundamentalmente por granito.
  • Corteza oceánica: Forma los fondos oceánicos y está compuesta por basalto y gabro.
• Manto: Compuesto casi únicamente por peridotita.
• Núcleo: Composición metálica.
  • Núcleo externo: Estado líquido.
  • Núcleo interno: Estado sólido.

Las Discontinuidades Sísmicas y la Litosfera

Analizando los registros de las ondas sísmicas, los sismólogos pueden localizar la profundidad de las separaciones entre las capas terrestres. Estas superficies de separación se denominan discontinuidades.

• Discontinuidad de Mohorovičić: Separa la corteza del manto.
• Discontinuidad de Repetti: Separa el manto superior del inferior.
• Discontinuidad de Gutenberg: Separa el manto inferior del núcleo externo.
• Discontinuidad de Lehmann: Separa el núcleo externo del núcleo interno.

La Litosfera

La parte más externa del manto superior está unida a la corteza, formando un conjunto rígido llamado litosfera.

• Litosfera continental: Formada por corteza continental y parte del manto superior.
• Litosfera oceánica: Constituida por corteza oceánica y parte del manto superior.

El resto del manto superior, bajo la litosfera, aunque sólido, puede fluir lentamente. La litosfera, al ser arrastrada por estos movimientos del manto sublitosférico, se fragmenta en grandes bloques llamados placas litosféricas.

El Origen de los Relieves y el Fijismo

Durante el siglo XIX y principios del XX, se desarrollaron teorías fijistas, que trataban de explicar el origen de las cordilleras y el plegamiento de los estratos, partiendo de la idea de que continentes y océanos siempre ocuparon las mismas posiciones.

Wegener y el Comienzo del Movilismo

Alfred Wegener propuso la deriva continental: los continentes se desplazaban y, hace 300 millones de años, habían estado unidos en una masa continental única: Pangea. Esta teoría, inicialmente desacreditada, se apoyaba en:

• Pruebas geográficas: El encaje de los perfiles de los continentes.
• Pruebas paleoclimáticas: Existencia de hielo en continentes que actualmente están separados.
• Pruebas paleontológicas: Fósiles iguales en continentes diferentes.

Movimientos Verticales: La Isostasia

A unos 100 km de profundidad, existe una zona (astenosfera) donde los materiales pierden rigidez y se comportan plásticamente, permitiendo que el fondo de las cuencas se hunda por el peso de los sedimentos y que los relieves se levanten a medida que la erosión los aligera.

El Desarrollo del Movilismo

El desarrollo del SONAR permitió elaborar mapas de los fondos oceánicos, revelando relieves como la dorsal oceánica. El análisis de rocas del fondo no mostraba ninguna con más de 185 millones de años. Esta información desacreditó las teorías fijistas y apoyó la deriva continental.

La Extensión del Fondo Oceánico

Hess propuso que las dorsales crean nueva corteza oceánica, empujada a los lados, aumentando la extensión del océano. La edad de las rocas basálticas (más antiguas cuanto más lejos de la dorsal) y los estudios sísmicos respaldan esta hipótesis. La litosfera se desliza, arrastrada por corrientes de convección, a una velocidad de pocos milímetros al año.

Bandeado Magnético de los Fondos Oceánicos

Las inversiones del campo magnético quedan registradas en rocas volcánicas con magnetita. Al consolidarse la lava, los cristales de magnetita se orientan en la dirección norte-sur del campo magnético de esa época.

La Tectónica de Placas

En 1968, se desarrolló la tectónica de placas, que explica los procesos geológicos. A diferencia de la deriva continental, se refiere a la litosfera. Las pruebas de Wegener siguen siendo válidas, confirmando la existencia de Pangea. El plano de Benioff corresponde a la superficie de una placa litosférica oceánica que se hunde en el manto. La distribución de volcanes y terremotos coincide con los bordes de las placas. El Cinturón de Fuego del Pacífico es una zona de vulcanismo y sismicidad donde la litosfera oceánica se hunde bajo los continentes, formando cadenas montañosas. Europa y América se separan entre 2 y 6 mm al año. Las dorsales oceánicas presentan actividad volcánica y sísmica. La simetría del magnetismo prueba la creación de litosfera en las dorsales. Las cadenas montañosas resultan de la colisión entre placas.

Las Placas Litosféricas

Hay dos tipos de litosfera:

• Litosfera oceánica: El basalto es denso, permitiendo que se hunda en el manto.
• Litosfera continental: El granito y rocas con cuarzo son poco densos, impidiendo que se hunda.

Tipos de placas:

• Placas oceánicas: Compuestas por litosfera oceánica (ej. Placa Pacífica, de Cocos, de Nazca).
• Placas continentales: Compuestas solo por litosfera continental (ej. Placa Arábiga).
• Placas mixtas: Contienen litosfera continental y oceánica.

Existen también microplacas, fragmentos pequeños de litosfera.

Procesos Geológicos en los Bordes de Placa

Bordes Constructivos: Las Dorsales Oceánicas

Características:

• Zonas de fractura donde el material caliente del manto sale a la superficie.
• Corrientes de convección divergentes que separan los flancos de la fractura.
• Presión del magma que levanta los bordes, formando la dorsal. El rift es la depresión entre los bordes.

Bordes Pasivos: Las Fallas Transformantes

Las dorsales son discontinuas. Una falla transformante es una zona de cizalla donde una dorsal se interrumpe y continúa desplazada. Su principal característica es el movimiento de cizalla, que produce sismicidad.

Bordes Destructivos: Las Zonas de Subducción

La litosfera oceánica se dobla y se hunde en el manto. La placa subducente siempre es oceánica, la cabalgante puede ser oceánica o continental. Origina sismicidad, cordilleras volcánicas o islas volcánicas.

Bordes de Colisión: Los Orógenos de Colisión

Al colisionar dos placas continentales, una cabalga sobre la otra y el movimiento se detiene. Los sedimentos acumulados se deforman, metamorfizan y apilan, formando un orógeno de colisión.