Composición y Estructura de la Geosfera

La **geosfera** es la parte sólida de la Tierra, si bien en su interior existen zonas en las que los materiales están fundidos.

Modelos del Interior Terrestre

A partir de los datos de la propagación de las **ondas sísmicas**, se puede dividir el interior de la Tierra en capas, separadas por **discontinuidades sísmicas**.

Modelo Geoquímico

Se basa en la composición de los materiales. Se consideran estas capas, de la más externa a la más interna:

• Corteza: Es la más heterogénea. Existen dos tipos de corteza: la oceánica, más delgada, joven y densa, formada por basaltos y rocas afines que se forman en las dorsales y se destruyen en las zonas de subducción, y la continental, más gruesa, antigua y ligera, integrada por una gran variedad de rocas tanto ígneas como metamórficas y sedimentarias. Ha permanecido en el tiempo, creciendo por sus bordes debido a la subducción y la colisión.
• Manto: Es la capa intermedia y más voluminosa de la geosfera. Está integrado por peridotitas y otras rocas ultrabásicas, y se divide en superior e inferior.
• Núcleo: Es la esfera más interna y densa. Está formado por hierro, y contiene algo de níquel y silicio. Se divide en externo e interno.

Modelo Dinámico

Basado en el estado físico y comportamiento mecánico de los materiales. Está integrado por estas capas:

• Litosfera: La más externa. Comprende toda la corteza y la parte más externa del manto superior. Es sólida y su comportamiento es rígido.
• Astenosfera: Incluye el manto superior sublitosférico. Es sólida, pero su comportamiento es plástico y permite la convección de los materiales.
• Mesosfera: Incluye el manto inferior. Es sólida, pero su comportamiento es plástico y permite la convección de los materiales.
• Endosfera: Incluye el núcleo externo, que es fluido, por lo que en su interior se produce también convección, y el núcleo interno, que es sólido y rígido.

Flujos de Energía y Circulación de la Materia

Las fuentes de energía que intervienen en la geosfera son la **energía interna** o energía térmica (procedente del calor de su interior); la **energía externa** (procedente del Sol) y la **energía gravitatoria** (procedente de la masa que posee la Tierra).

La Energía Interna

Procede de dos fuentes: el **calor remanente** (residuo del que la Tierra tuvo en los tiempos en que se formó) y el que proviene de la **desintegración de isótopos radiactivos** contenidos en las rocas.

Esta energía térmica es el motor fundamental de los procesos internos junto con la energía gravitatoria, bien directamente por calor o bien transformada en energía mecánica.

Circulación de la Materia Interna

Las diferencias de temperatura en el interior del manto sublitosférico producen **corrientes de convección** mediante las cuales las rocas más profundas que están más calientes y son menos densas ascienden por gravedad hacia zonas más superficiales donde se enfrían. En las zonas de subducción, la litosfera oceánica, más fría y densa, desciende por el interior del manto hasta la capa D”, donde se calienta, para volver a ascender hacia las dorsales y los puntos calientes. La actividad volcánica produce la salida de gases del manto hacia la atmósfera. A estas salidas del ciclo se las llama proceso ígneo en dos etapas.

Disipación del Calor Interno

El calor interno va disipándose de dos formas: térmica y mecánicamente. La disipación térmica se produce por el **vulcanismo**, el **plutonismo** y el **flujo térmico** por conducción a través de la superficie terrestre. La disipación mecánica ocurre con las deformaciones tanto elásticas como plásticas y frágiles de los materiales.

La Energía Externa

La fuente energética más importante que actúa como motor de los procesos externos es la **energía solar**. Del Sol, llega a la Tierra luz visible y radiación infrarroja, que en parte es reflejada y en otra parte es absorbida, lo que produce el calentamiento de la superficie terrestre, de la atmósfera y de la hidrosfera.

La Energía Gravitatoria

La gravedad terrestre es la aceleración con que la Tierra atrae cualquier masa situada dentro de su campo de acción. Es responsable de los movimientos de los materiales en función de su densidad, de la convección y de las presiones internas. En la dinámica externa, mueve el ciclo hidrológico.

Dinámica Interna de la Geosfera

Dinámica Litosférica: Tectónica de Placas

Límites divergentes, también llamados constructivos, porque en ellos se forma litosfera oceánica. Corresponden a dorsales y a zonas rift intracontinentales.

Límites convergentes, también llamados destructivos, porque en ellos se destruye litosfera oceánica. Son las zonas de subducción y las zonas de colisión.

Límites transformantes o pasivos, en ellos no se crea ni se destruye litosfera, sino que las placas sufren un desplazamiento lateral. Son las fallas transformantes.

Las **dorsales** son cadenas montañosas submarinas de gran longitud en las que las placas se separan y el magma inferior surge y se solidifica a ambos lados, creando nueva litosfera oceánica. Cuando la divergencia ocurre en el interior de un continente se produce un **rift intracontinental**.

Las **zonas de subducción** están ligadas a las fosas oceánicas. En ellas, la litosfera oceánica se introduce hacia el manto donde será digerida y destruida.

Las **zonas de colisión** se originan cuando la placa que se subduce porta un continente, su parte oceánica desaparece y se produce una colisión continental. Se produce magmatismo volcánico y plutónico, seísmos, orogénesis, deformación de rocas y metamorfismo.

Las **fallas transformantes** se llaman así porque suelen relacionar límites de placas de diferente naturaleza. En ellas se producen seísmos de foco poco profundo y en ocasiones vulcanismo (Falla de San Andrés (San Francisco)).

En el interior de las placas, los accidentes más notables son los archipiélagos lineales y las dorsales asísmicas, ambos tipos se originan ligados a los **puntos calientes**. A estas zonas llegan materiales a elevada temperatura que ascienden en forma de plumas o penachos térmicos.

Dinámica Sublitosférica: El Motor de las Placas

Las diferencias térmicas entre las zonas más profundas y las más superficiales de la litosfera hacen que existan diferencias de densidad y que los materiales se desplacen por convección. Las capas más activas son el núcleo externo, que es fluido, y el manto sublitosférico, en el que, aunque es sólido, sus materiales se desplazan por flujo plástico, como lo hace el hielo cuando se desplaza pendiente abajo por un valle glaciar.

Está aceptado que el motor del movimiento de las placas es el arrastre que ejercen sobre ellas los movimientos convectivos del manto sublitosférico. No obstante, existen otras posibles causas que generan ese movimiento o ayudan a que se produzca:

• Deslizamiento de las placas sobre el manto sublitosférico.
• El arrastre que produce la litosfera que subduce, denominado “efecto toalla”.

Procesos Internos: Orógenos

Los procesos geológicos internos son manifestaciones de la dinámica litosférica. Los principales son la **orogénesis** o formación de cordilleras, las deformaciones de las rocas, el magmatismo y el metamorfismo.

Los **orógenos** son cordilleras lineales en formación o formadas en épocas geológicas pasadas. Se forman en los límites destructivos de las placas y pueden agruparse en:

• Orógenos de borde continental activo.
• Orógenos de arco insular.
• Orógenos de colisión.

Orógenos de Borde Continental Activo o de Tipo Andino (Los Andes)

Se forman cuando una placa oceánica subduce bajo otra continental. La subducción es forzada y el acoplamiento fuerte, lo que provoca que los sedimentos acumulados en la fosa y sobre la placa oceánica originen un **prisma de acreción** en el cual las rocas se deforman por compresión.

Orógenos de Arco Insular

El archipiélago de Japón. Se forman cuando una placa oceánica subduce, de forma no forzada, bajo otra placa oceánica y existe entre ambas un acoplamiento débil. Se desarrolla poco el prisma de acreción, porque los sedimentos subducen en su mayoría junto con la placa que los soporta. El orógeno se forma por la acumulación de productos volcánicos procedentes de la fusión parcial de la placa que subduce. Entre el arco insular y el continente más cercano se forma una cuenca “tras arco”.

Orógenos de Colisión o de Tipo Alpino

Los Alpes o el Himalaya corresponden a este tipo. Estos orógenos comienzan siendo de borde continental activo, pero cuando es digerida totalmente la parte oceánica de la placa que porta el continente que se acerca, se produce la colisión. Como la litosfera continental es menos densa que el manto sublitosférico, no puede subducir y se produce una imbricación y un cabalgamiento de un continente sobre otro. Esto implica un gran aumento de espesor.

Procesos Internos: Deformaciones de las Rocas

Las deformaciones de las rocas se producen por los esfuerzos a los que se ven sometidas. Existen tres tipos de esfuerzos: **compresión**, **tensión** y **cizalla**, y se pueden originar tres tipos de deformaciones: **elásticas**, **plásticas** y **de rotura**. Los materiales con un amplio campo de deformación plástica se llaman **dúctiles** y aquellos que lo tienen muy pequeño se llaman **frágiles**. El tipo de deformación que se produzca dependerá de las condiciones que reinen en el entorno geológico en que se produce; condiciones como la temperatura, la presión confinante o litostática, la presencia de agua y el tiempo de actuación del esfuerzo.

Deformaciones Plásticas: Pliegues

Los **pliegues** consisten en ondulaciones de las rocas que se producen por esfuerzos de compresión. Diferentes tipos de pliegues: Según la antigüedad de los materiales del núcleo: anticlinal y sinclinal. Según la simetría: simétrico y asimétrico. Según la inclinación del plano axial: recto, inclinado o tumbado.

Deformaciones de Rotura: Diaclasas y Fallas

Se producen cuando se sobrepasa el límite de plasticidad de las rocas. Pueden ser de dos tipos: **diaclasas**, cuando los bloques que separa la fractura no se desplazan, y **fallas**, si los bloques sufren un desplazamiento relativo. Existen diferentes tipos de fallas en función de cómo sea el desplazamiento de los bloques: normales, inversas y de desgarre. Tipos de fallas: normal, inversa, transformante, rotacional. Asociaciones de fallas: horst y graben.

Deformaciones Elásticas: Terremotos

Los **terremotos**, **sismos** o **seísmos** son vibraciones del terreno producidas por una liberación brusca de energía generada por el ascenso de magmas o por rebote elástico. El lugar del interior terrestre donde se origina el seísmo se llama **hipocentro** o **foco**, y el más próximo al hipocentro de la superficie es el **epicentro**. A partir del hipocentro, se propagan por el interior terrestre las **ondas sísmicas P** y **S**. Las ondas P se llaman de compresión o longitudinales porque el sentido de desplazamiento de las partículas a su paso es el mismo que el del desplazamiento de las ondas, y se propagan por todos los tipos de medios, sólidos y fluidos. Las S se llaman de cizalla o transversales porque las partículas se desplazan a su paso en sentido transversal al del desplazamiento de las ondas y solo se propagan por medios sólidos. Su estudio es muy importante para determinar la estructura y la dinámica de la geosfera.

Cuando las ondas P y S llegan al epicentro, se forman y propagan por la superficie de la geosfera las **ondas superficiales de Rayleigh** y **de Love**, que son las que provocan los riesgos sísmicos.

Rocas Ígneas

Rocas Ígneas Más Frecuentes

Rocas plutónicas: Se forman cuando el magma se consolida en profundidad, lentamente, lo que les confiere una textura holocristalina y granuda.

Rocas volcánicas: Son el resultado de una consolidación en superficie, rápida, que les aporta texturas vítrea o hipocristalina. En algunas erupciones se solidifican y luego sedimentan, para constituir las rocas piroclásticas.

Rocas filonianas o subvolcánicas: Se solidifican en profundidad, pero cerca de la superficie, rellenando grietas y fracturas.

Metamorfismo y Tectónica de Placas

En las zonas de subducción y de colisión, se produce **metamorfismo regional** de alta presión y baja temperatura, y **metamorfismo dinámico**, en el prisma de acreción y lugares próximos a la fosa. **Metamorfismo regional** de alta temperatura y baja presión, y **metamorfismo de contacto**, en la zona de ascenso de los magmas generados por fusión de la placa que subduce, y **metamorfismo regional** de alta presión y alta temperatura, en las zonas profundas del orógeno en formación.

En las dorsales, en las zonas de rift continental y puntos calientes se produce **metamorfismo térmico** por el contacto con el magma ascendente.

En las fallas transformantes se forma **metamorfismo dinámico** por la fricción de las placas en la zona activa de esas fallas.

Rocas Metamórficas Más Frecuentes

Las texturas características en estas rocas son:

• Foliadas: Entre las que se distinguen la pizarrosa, con cristales no visibles a simple vista y laminación muy penetrativa; la esquistosa, con cristales ya visibles y más ondulada que la pizarrosa, y la gnéisica, con bandas de cristales grandes de cuarzo y feldespato que alternan con otras bandas oscuras de micas y anfíboles.
• No foliadas: Destaca la granoblástica, formada por cristales homocéntricos interpenetrados.

Procesos Externos: Las Rocas Sedimentarias

Los procesos geológicos externos (**meteorización**, **erosión**, **transporte**, **sedimentación** y **diagénesis**) producen dos efectos sobre la geosfera: originan rocas sedimentarias y provocan el modelado del relieve. Los motores que los impulsan son la energía solar y la energía gravitatoria.

Meteorización

Es el proceso por el cual las rocas superficiales se alteran y disgregan por la acción del agua, el aire y los seres vivos. Hay dos tipos de meteorización:

1. Meteorización mecánica: Consiste en una disgregación progresiva de las rocas sin que cambie su composición química. Hay varios tipos:
   • Gelifracción: El agente es el hielo, que realiza el “efecto cuña” en las grietas de las rocas.
   • Termoclastia: Se debe a los calentamientos y enfriamientos cíclicos de las rocas, que ocasionan su rotura por fatiga mecánica.
   • Bioclastia: Se produce por la acción de los seres vivos.
   • Haloclastia: Se origina por el crecimiento de cristales de sales en las grietas de las rocas, en las que produce también un “efecto cuña”.
2. Meteorización química: También llamada alteración, porque provoca cambios en la composición química de las rocas gracias a reacciones químicas entre los minerales y los componentes de la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera. Las principales reacciones son:
   • Hidrólisis: Disociación de minerales por acción del agua.
   • Oxidación: Reacción de determinados iones con el oxígeno, favorecida por la presencia de agua.
   • Disolución: El agua disocia en iones los minerales solubles y los transporta disueltos en ella.
   • Carbonatación: El CO2 del aire forma ácido carbónico con el agua que reacciona con las rocas calizas, disolviéndolas con más facilidad.

Erosión

Mediante este proceso, los materiales resultantes de la meteorización son evacuados hacia otros lugares, con lo que el relieve se modifica.

Transporte

Es el proceso por el cual los materiales erosionados son trasladados a otro lugar por la acción de diversos agentes. El tipo de transporte aporta a los sedimentos desplazados características que quedan reflejadas en su textura.

Sedimentación

Se produce cuando cambian las condiciones de transporte o el medio de transporte pierde energía. Puede ser de dos tipos: mecánica y química. Mediante la sedimentación mecánica, se depositan los materiales detríticos de diferentes tamaños, mientras que los iones lo hacen por sedimentación química. Si en la sedimentación química intervienen directa o indirectamente los seres vivos, se llama sedimentación bioquímica.

Rocas Sedimentarias Más Frecuentes

Rocas sedimentarias detríticas: Están formadas por fragmentos de otras rocas. Se clasifican en función del tamaño de esos fragmentos.

Rocas sedimentarias no detríticas: Se forman por precipitación química de sustancias que estaban siendo transportadas en disolución, o por transformaciones de materia orgánica acumulada.