Geología Interna
1. ¿Qué es la Geología?
La geología es la ciencia que estudia la composición, estructura, dinámica (movimiento) e historia de la Tierra, así como los procesos que repercuten en su superficie.
Información que nos proporciona el estudio de la Tierra:
- Conocer el pasado: A través de fósiles, modelado y estructura de las rocas.
- Prever el futuro: Si un evento ha ocurrido una vez, puede volver a pasar.
- Conocer el interior terrestre: Naturaleza y composición de las rocas.
Materiales y métodos para estudiar el Interior Terrestre:
- Ondas Sísmicas: Proporcionan información sobre la estructura interna.
- Fósiles: Aportan datos sobre la historia geológica.
- Sondeos: Son irrelevantes (Nota del editor: esta afirmación puede requerir matización según el contexto específico de sondeo).
Principios de la Geología:
Estos principios fundamentales ayudan a interpretar la historia y estructura de la Tierra:
- Principio del Actualismo: Los procesos geológicos que operan hoy son los mismos que operaron en el pasado. Permite interpretar la historia de la Tierra observando las capas geológicas.
- Principio de Horizontalidad Original: Los estratos de sedimentos se depositan originalmente en capas horizontales.
- Principio de Continuidad Lateral: Un estrato se extiende lateralmente en todas direcciones hasta que se adelgaza hasta desaparecer o termina contra una barrera. Todos los componentes de un estrato tienen la misma edad, generados en la misma época.
- Principio de Superposición de Estratos: En una secuencia no deformada de estratos, los más jóvenes se encuentran en la parte superior y los más antiguos en la inferior.
2. ¿Cómo es el Interior de la Tierra?
Características del Interior Terrestre:
- A medida que aumenta la profundidad, la temperatura y la densidad ascienden.
- Gradiente Geotérmico: Es la proporción de aumento de temperatura con la profundidad.
- Se estructura en capas concéntricas.
- La Tierra se comporta como un gran imán (campo magnético).
Modelos del Interior Terrestre:
- Modelo Geoquímico: Estudia la composición química de las capas.
- Modelo Geodinámico: Estudia el estado físico de las capas y sus propiedades mecánicas.
Teorías Geológicas
1. Isostasia
La isostasia explica el equilibrio vertical de la corteza terrestre flotando sobre el manto.
Variación del nivel del mar:
Sí, el nivel del mar puede variar dependiendo de:
- El nivel de hielo en el planeta (glaciaciones).
- Las mareas.
- La variación de la temperatura del agua.
- La forma de las cuencas oceánicas.
Variación del nivel de los continentes:
Sí, el nivel de los continentes puede variar.
La teoría isostática explica la altitud a la que se encuentra un continente hasta que alcanza un punto de equilibrio estable. Esto puede modificar la altura de un glaciar o ser afectado por su peso.
Ejemplo: En Noruega y Suecia se observa un rebote isostático tras la retirada de los glaciares de la última edad de hielo.
2. Deriva Continental
Esta teoría propone que los continentes se mueven a lo largo del tiempo geológico.
¿Cómo se mueven los continentes?
Los continentes no se mueven de forma infinita; eventualmente chocan con otros continentes o cambian de dirección, ya que la Tierra es finita.
Teorías sobre el movimiento continental:
- Teoría Fijista: Sostiene que los continentes nunca se han movido y permanecen fijos en su posición original.
- Teoría Movilista: Propone que los continentes se mueven y varían su posición a lo largo del tiempo.
La teoría movilista fue inicialmente rechazada hasta que Alfred Wegener propuso la teoría de la Deriva Continental a principios del siglo XX. Esta teoría estaba bien fundamentada y apoyada en cuatro argumentos principales:
- Argumentos Geográficos: La coincidencia en la forma de las costas de continentes separados, sugiriendo que encajan como piezas de un puzle. Lo que encaja no es el borde costero, sino la plataforma continental.
- Argumentos Paleoclimáticos: La presencia de rocas o yacimientos con características climáticas específicas (como depósitos glaciares o de carbón) en continentes muy separados, lo que implica que estos continentes debieron estar unidos en el pasado y situados en latitudes diferentes.
- Argumentos Geológicos: La continuidad de formaciones geológicas (cadenas montañosas, tipos de rocas) a través de continentes que hoy están separados.
- Argumentos Paleontológicos: El hallazgo de fósiles de las mismas especies de plantas y animales terrestres en continentes actualmente muy distantes, lo que sugiere que estas especies vivieron cuando los continentes estaban unidos.
El Ciclo de Wilson
El Ciclo de Wilson describe la apertura y cierre de cuencas oceánicas y la formación y desintegración de supercontinentes a lo largo del tiempo geológico. La única corteza que se crea y se destruye de forma significativa es la oceánica; la continental se puede separar o juntar.
El ciclo se puede describir en etapas:
- Nivel Inicial (Continente Estable): Un continente se encuentra en reposo.
- Rifting Continental: Aparece actividad geológica interna (como plumas del manto) que causa un abombamiento y posterior fracturación de la corteza continental. Se generan grandes depresiones (rifts).
- Formación de Mar Lineal: Si el rift se profundiza y se inunda, se forma un mar estrecho (como el Mar Rojo). Los materiales del manto siguen ascendiendo y empujando los bordes.
- Océano Maduro: La separación continúa, creando nueva corteza oceánica en una dorsal medio-oceánica. Se forma un océano amplio.
- Subducción: La corteza oceánica, al enfriarse y densificarse, comienza a subducir bajo otra placa (oceánica o continental). Se forman fosas oceánicas y arcos volcánicos.
- Colisión Continental: Si la subducción consume toda la corteza oceánica entre dos continentes, estos colisionan, formando grandes cadenas montañosas (orogénesis).
- Orogénesis y Cierre: La colisión culmina con la formación de un supercontinente, cerrando la cuenca oceánica.
Ejemplo: El Rift de África Oriental es un ejemplo actual de la etapa inicial de rifting continental.
Tectónica de Placas
La Tectónica de Placas es la teoría geológica que argumenta que la litosfera (la capa más externa y rígida de la Tierra) está fragmentada en grandes bloques rígidos llamados placas tectónicas, que se desplazan lentamente sobre la astenosfera (una capa del manto superior, más dúctil).
Las interacciones entre dichas placas en sus límites son las responsables de la mayoría de los fenómenos geológicos más representativos, de la formación del relieve y de sus repercusiones sobre el ser humano.
Placas Principales:
- Placa Pacífica
- Placa Sudamericana
- Placa Norteamericana
- Placa Africana
- Placa de Nazca
- Placa Filipina
- Placa Euroasiática
- Placa Indoaustraliana
Nota: Las placas de Nazca y Filipina son conocidas por su alta actividad sísmica y volcánica.
Tipos de Placas:
- Placas Continentales: Compuestas principalmente por corteza continental.
- Placas Oceánicas: Compuestas principalmente por corteza oceánica.
- Placas Mixtas: Contienen tanto corteza continental como oceánica. La mayoría de las placas principales son mixtas.
Tipos de Límites entre Placas:
Los límites entre placas se clasifican según el tipo de movimiento relativo:
- Límites Convergentes: Las placas se mueven una hacia la otra y colisionan o una subduce bajo la otra.
- Límites Divergentes: Las placas se separan una de la otra.
- Límites Transformantes: Las placas se deslizan lateralmente una respecto a la otra, sin crear ni destruir litosfera.
Límites Convergentes:
- Continental x Continental: Colisión de dos placas continentales. No hay subducción significativa debido a la baja densidad de la corteza continental. Produce grandes cadenas montañosas (orogénesis) y terremotos. Ejemplo: La Cordillera del Himalaya (colisión entre la placa Indoaustraliana y la Euroasiática).
- Oceánica x Oceánica: Colisión de dos placas oceánicas. La placa más antigua y densa subduce bajo la más joven. Produce fosas oceánicas, terremotos y volcanes submarinos que pueden formar arcos de islas volcánicas. Ejemplo: Los arcos de islas del Pacífico (como las Marianas o las Aleutianas).
- Continental x Oceánica: Colisión de una placa continental y una oceánica. La placa oceánica, más densa, subduce bajo la continental. Produce fosas oceánicas, terremotos, volcanes en el continente (formando cordilleras volcánicas) y orogénesis. Ejemplo: La Cordillera de los Andes (subducción de la placa de Nazca bajo la Sudamericana).
Límites Divergentes:
Independientemente del tipo de corteza inicial, la separación produce la creación de nueva corteza oceánica a partir del ascenso de magma del manto. Generan dorsales oceánicas, terremotos y vulcanismo. Ejemplo: La Dorsal Centroatlántica.
Límites Transformantes:
Las placas se deslizan horizontalmente una junto a la otra a lo largo de fallas transformantes. No hay creación ni destrucción de litosfera, pero sí intensa actividad sísmica (terremotos). Ejemplo: La Falla de San Andrés en California.
¿Cómo se mueven las Placas Tectónicas?
Aunque inicialmente se pensó que el movimiento se debía principalmente a las corrientes de convección en la astenosfera, ahora se entiende que es un proceso más complejo impulsado por varios mecanismos, incluyendo:
- Empuje de la Dorsal (Ridge Push): La gravedad empuja las placas desde las dorsales elevadas hacia las zonas de subducción.
- Arrastre de la Losa (Slab Pull): El peso de la parte subducente de la placa (la losa) tira del resto de la placa hacia la fosa. Este es considerado el mecanismo principal.
- Corrientes de Convección del Manto: El movimiento del material en el manto contribuye al arrastre de las placas.
Se forman grandes penachos térmicos que ascienden desde la base del manto (capa D») y contribuyen al movimiento y al vulcanismo.
Consecuencias de la actividad de la capa D»:
- Volcanes intraplaca (puntos calientes), como Hawái.
- Contribución a los límites divergentes.
Principales Fenómenos Geológicos
1. Volcanes
Un volcán es un punto en la superficie terrestre por el que salen o han salido materiales incandescentes (magma, lava) del interior de la Tierra.
Partes de un Volcán:
- Cámara Magmática: Depósito de magma en la corteza o manto superior.
- Chimenea: Conducto por el que asciende el magma.
- Cráter: Abertura en la cima por donde salen los materiales.
- Cono Volcánico: Edificio construido por la acumulación de materiales expulsados alrededor de la chimenea.
Materiales Expulsados:
- Gases: Vapor de agua (el más abundante), CO₂, SO₂, H₂S, HCl, etc.
- Líquidos: Lava (magma que alcanza la superficie).
- Sólidos (Piroclastos): Fragmentos de roca y lava solidificada de diferentes tamaños: cenizas (partículas finas), lapilli (fragmentos pequeños), bombas volcánicas (fragmentos grandes y fluidos al ser expulsados).
¿De qué depende el tipo de erupción y los materiales expulsados?
Principalmente de la composición del magma, que determina su viscosidad, y del contenido de gases.
Tipos de Erupciones:
- Erupciones Efusivas: Expulsan lava fluida con bajo contenido de gases. La lava recorre las laderas formando coladas.
- Erupciones Explosivas: Expulsan magma viscoso con alto contenido de gases. La presión de los gases acumulados provoca explosiones violentas, generando grandes columnas de ceniza y flujos piroclásticos. La fuerza de la erupción también puede verse influenciada por las condiciones meteorológicas (aunque esto es menos directo que la composición del magma).
2. Terremotos (Sismos)
Un terremoto es una vibración del terreno producida por la liberación repentina de energía elástica acumulada en las rocas, generalmente debido al movimiento a lo largo de fallas.
Tienen lugar principalmente por el contacto y movimiento entre placas tectónicas.
Partes de un Terremoto:
- Hipocentro (Foco): Punto en el interior de la Tierra donde se origina la ruptura y se libera la energía.
- Epicentro: Punto en la superficie terrestre situado directamente encima del hipocentro. Es donde la intensidad del terremoto suele ser mayor.
Ondas Sísmicas:
La energía liberada se propaga en forma de ondas sísmicas:
- Ondas Interiores (de Cuerpo): Se propagan por el interior de la Tierra.
- Ondas P (Primarias): Son ondas de compresión (longitudinales). Se propagan en la misma dirección que la vibración de las partículas. Son las más rápidas y atraviesan sólidos, líquidos y gases. Suelen causar menos daño directo.
- Ondas S (Secundarias): Son ondas de cizalla (transversales). Se propagan perpendicularmente a la dirección de la vibración de las partículas. Son más lentas que las P y solo atraviesan sólidos. Son más destructivas que las P.
- Ondas Superficiales: Se propagan a lo largo de la superficie terrestre y son las responsables de la mayor parte del daño.
- Ondas L (Love): Mueven las partículas horizontalmente, perpendicularmente a la dirección de propagación.
- Ondas R (Rayleigh): Mueven las partículas en un movimiento elíptico retrógrado (similar a las olas del mar). Son las más lentas pero a menudo las más destructivas.
¿Cómo medimos un terremoto?
- Magnitud: Mide la energía liberada en el hipocentro. Se utiliza comúnmente la Escala de Richter (aunque hoy en día se prefiere la Escala de Magnitud de Momento).
- Intensidad: Mide los efectos del terremoto en la superficie, en las personas, edificios y el terreno. Se utiliza la Escala de Mercalli Modificada.
3. Pliegues
Los pliegues son ondulaciones o curvaturas que presentan las rocas cuando han sido sometidas a esfuerzos de compresión, generalmente a grandes profundidades donde las rocas se comportan de manera dúctil.
Partes de un Pliegue:
- Plano Axial: Superficie imaginaria que divide el pliegue simétricamente (o casi).
- Eje del Pliegue: Línea formada por la intersección del plano axial con una superficie estratigráfica.
- Flancos: Los dos lados o «alas» del pliegue que se inclinan alejándose o acercándose al plano axial.
- Charnela: Zona de máxima curvatura dentro de un estrato plegado.
- Núcleo: La parte más interna del pliegue.
En un pliegue Anticlinal, los estratos más antiguos se encuentran en el núcleo. En un pliegue Sinclinal, los estratos más jóvenes se encuentran en el núcleo.
Clasificación de Pliegues:
- Según la edad de los materiales en el núcleo: Anticlinal (antiguo en el núcleo) o Sinclinal (joven en el núcleo).
- Según la posición del plano axial: Recto (vertical), Inclinado, Tumbado (horizontal) o Invertido (un flanco ha rotado más de 90 grados).
- Según su simetría: Simétrico (flancos con la misma inclinación) o Asimétrico (flancos con diferente inclinación).
4. Fallas
Las fallas son fracturas en la corteza terrestre a lo largo de las cuales se ha producido un desplazamiento significativo de los bloques de roca a ambos lados de la fractura.
Partes de una Falla:
- Plano de Falla: La superficie de fractura a lo largo de la cual ocurre el desplazamiento.
- Bloque Levantado (Bloque Superior o Colgante): El bloque de roca que se encuentra por encima del plano de falla inclinado.
- Bloque Hundido (Bloque Inferior o Yacente): El bloque de roca que se encuentra por debajo del plano de falla inclinado.
- Buzamiento del Plano de Falla: El ángulo de inclinación del plano de falla respecto a la horizontal.
- Dirección de la Falla: La orientación de la línea de intersección del plano de falla con un plano horizontal (ej. Norte-Sur).
Tipos de Fallas (según el movimiento relativo de los bloques):
- Falla Normal: El bloque superior (colgante) se mueve hacia abajo con respecto al bloque inferior (yacente). Son causadas por esfuerzos de extensión (tensión).
- Falla Inversa: El bloque superior (colgante) se mueve hacia arriba con respecto al bloque inferior (yacente). Son causadas por esfuerzos de compresión. Si el ángulo del plano de falla es bajo (menos de 45°), se llama Falla de Cabalgamiento.
- Falla Transformante (o de Desgarre): Los bloques se mueven horizontalmente uno respecto al otro, paralelamente a la dirección de la falla. Son causadas por esfuerzos de cizalla. No hay movimiento vertical significativo.