1. La estructura interna de la Tierra
En capas concéntricas, cuya densidad aumenta con la profundidad.
Muestras y métodos de estudio
Las pruebas han sido obtenidas mediante:
- Métodos directos: Se basan en el estudio de los materiales extraídos de la superficie de la Tierra o mediante sondeos. Solo aportan información de las capas superiores.
- Métodos indirectos: Se apoyan en las propiedades físicas y químicas del interior de la Tierra, de las que se deduce su estructura y su composición. El método sísmico es uno de los más utilizados y se basa en el estudio del comportamiento de las ondas sísmicas de un terremoto. Un cambio brusco en la velocidad de propagación de las ondas indica que las rocas por las que pasan son muy diferentes.
Modelos que explican la composición y estructura de la Tierra
1.1. Modelo geoquímico
Basado en la composición química de las capas.
Este modelo se conoce a partir del análisis de la velocidad de propagación de las ondas sísmicas en el interior terrestre.
Corteza
La corteza: Es la capa más superficial. Su grosor varía entre 6 y 70 km.
Se divide en corteza continental (25–70 km) y corteza oceánica (6–12 km; densidad ≈ 3 g/cm3). La corteza oceánica está compuesta principalmente por basalto.
La corteza está separada del manto por la discontinuidad de Mohorovičić (Moho).
Manto
El manto: Es la capa intermedia que se encuentra entre dos discontinuidades y tiene un espesor de unos 2 900 km.
La temperatura aumenta con la profundidad, así como la densidad. Encontramos dos zonas diferenciadas:
- Manto superior → Densidad ≈ 3,3 g/cm3
- Manto inferior → Densidad ≈ 5,5 g/cm3
La roca más abundante es la peridotita. El manto está separado del núcleo por la discontinuidad de Gutenberg.
Núcleo
Núcleo: Tiene un espesor total aproximado de 3 471 km y está formado por dos capas:
- Núcleo externo → Se cree que sus materiales están en estado fundido (líquido). Su densidad es de ≈ 10,6 g/cm3. Su principal componente es el hierro.
- Núcleo interno → Su estado es sólido debido a las fuertes presiones; su densidad es de ≈ 13 g/cm3. Está formado también por hierro.
Ambos núcleos están separados por la discontinuidad de Lehmann.
1.2. El modelo dinámico
Se basa en el movimiento de los materiales terrestres según su rigidez o plasticidad. Existen 3 capas principales:
Litosfera
La litosfera: Es la capa superior, formada por materiales rígidos y frágiles. Por ello, esta capa está fragmentada en bloques llamados placas litosféricas.
La litosfera está dividida en dos tipos:
- Litosfera oceánica: Su espesor varía entre los 7 y 75 km. Está formada por la corteza oceánica y la parte superior del manto.
- Litosfera continental: Su espesor varía entre 150 y 250 km. Incluye las zonas emergidas y la plataforma continental. Está formada por la corteza continental y la parte superior del manto.
Astenosfera
Astenosfera: Debajo de la litosfera encontramos una zona que puede alcanzar unos 350 km de profundidad y que presenta un comportamiento semifundido. En ella se producen corrientes de convección muy lentas que provocan el movimiento de las placas tectónicas.
Mesosfera
Mesosfera: Está formada por materiales más plásticos. Corresponde al manto superior e inferior. Se postula que existen movimientos de materiales desde el núcleo externo hasta la base de la litosfera, llamadas corrientes de convección. Estas se generan al ascender materiales calientes desde el manto profundo que se enfrían al llegar a la litosfera y descienden nuevamente por gravedad.
En la base de la mesosfera se encuentra el nivel D, que es una capa discontinua e irregular donde se generan corrientes ascendentes de materiales más densos del manto debido al calor del núcleo próximo a ella. Estos materiales pueden ascender a la superficie originando puntos calientes.
Endosfera
Endosfera: Es la capa más interna que coincide con los dos núcleos. En su núcleo externo se presentan corrientes de convección y su límite alcanza aproximadamente los 5 150 km. El núcleo interno, sometido a mayores temperaturas y presiones, es sólido y alcanza el radio de la Tierra en torno a los 6 378 km.
2. Evolución histórica de las teorías orogénicas
Orogénia → Proceso en el que se originan los orógenos, que se prolonga durante millones de años.
Orógeno → Cordillera montañosa de miles de kilómetros de longitud y varios cientos de kilómetros de anchura, formada en una región de la superficie que se ha deformado.
2.1. Modelos orogénicos fijistas
Sostienen que los continentes no cambian de posición y que las cordilleras se originan como consecuencia del hundimiento y posterior elevación de las rocas.
Hipótesis del geosinclinal y el contraccionismo.
2.2. Modelos orogénicos movilistas
En principio se propuso que los continentes se desplazaban sobre el fondo marino. Después, se postuló que la corteza estaba dividida en placas que se mueven unas respecto a otras.
Los modelos fijistas se descartaron en el siglo XX debido a que no podían explicar el origen de las fuerzas tangenciales que producían los grandes plegamientos de la superficie terrestre. Tampoco podían mostrar adecuadamente los cambios de posición de los continentes a lo largo de la historia del planeta. Las dos primeras teorías que explican estos modelos orogénicos son la teoría de la deriva continental y la teoría de la tectónica de placas.
3. La deriva continental
Alfred Wegener afirmó que las masas continentales —actualmente separadas— estuvieron unidas en el pasado y que los continentes se habrían desplazado lentamente hasta alcanzar las posiciones actuales.
3.1. La hipótesis de la deriva continental
Wegener describió la hipótesis del siguiente modo:
- Al final del Paleozoico, todas las tierras emergidas estaban unidas en un único supercontinente: Pangea.
- Los continentes se desplazaron deslizándose sobre el fondo del océano. Como consecuencia de este movimiento, Pangea se fragmentó en varias masas continentales, hasta llegar a la actual distribución geográfica.
- Wegener propuso que los continentes se movieron debido a la fuerza centrífuga originada por la rotación de la Tierra y por la atracción gravitatoria del Sol y la Luna, y que chocaron contra los materiales depositados en sus márgenes, pegándose y dando lugar a las cordilleras. En su desplazamiento, abandonaron algunos fragmentos, dejando tras de sí grupos de islas.
3.2. Pruebas de la deriva continental
Para defender su hipótesis, Wegener reunió pruebas geográficas, geológicas, paleontológicas y paleoclimáticas que justificaban la deriva de los continentes.
- Geográfica → Al observar el mapa del mundo, se puede comprobar que los continentes encajan como las piezas de un rompecabezas. Por ejemplo, la costa este de Sudamérica encaja casi a la perfección en la costa de África.
- Geológica → Las cordilleras están alineadas a ambos lados del Atlántico, como los Apalaches y las cadenas montañosas de Gran Bretaña y Escandinavia. Las rocas que las constituyen tienen una composición y una edad similares.
- Paleontología → Existen fósiles de especies continentales incapaces de cruzar grandes extensiones de agua, como el reptil Mesosaurus y la planta Glossopteris, en lugares que en la actualidad están separados por grandes océanos.
- Paleoclimatología → Se han encontrado sedimentos de origen glaciar de la misma edad en África, Sudamérica, India y Australia. Estos sedimentos solo se pueden formar cerca del polo sur, lo que indica que en algún momento esos continentes estuvieron en esas latitudes.
3.3. Críticas a la deriva continental
Aunque Wegener aportó pruebas, su hipótesis no fue inicialmente bien aceptada por varios motivos:
- La fuerza centrífuga que causa la rotación es mucho menor que la fuerza de la gravedad; por tanto, no es posible que esa fuerza centrífuga por sí sola provoque el movimiento de las masas continentales.
- Si los continentes se deslizan con suavidad sobre el fondo oceánico, no se puede explicar satisfactoriamente la intensa deformación en sus frentes —que es la causa del levantamiento de las cordilleras de la costa—, ni la sismicidad ni el vulcanismo asociados a estos márgenes continentales.
4. La tectónica de placas
La tectónica de placas es una teoría de síntesis enunciada por diversos científicos en los años sesenta del siglo XX, que integra la hipótesis de la deriva continental y la de la expansión del fondo oceánico, además del análisis de la distribución de terremotos y volcanes. Así explica la dinámica de la Tierra y el origen de muchos fenómenos geológicos.
4.1. El fondo oceánico
El desarrollo del sonar permitió a los oceanógrafos cartografiar el fondo de los océanos. El resultado fue un relieve con numerosos elementos geográficos, muy diferentes del relieve plano que suponía Wegener.
El relieve submarino
- Talud continental
- Dorsal oceánica: Cordillera de gran longitud y elevación, con crestas que pueden sobresalir entre 2 000 y 3 000 m sobre la llanura abisal.
- Llanura abisal: Planicie horizontal o con suave pendiente que se extiende tras el talud continental.
- Plataforma continental
- Fosas oceánicas: Zanjas profundas que suelen encontrarse próximas a taludes continentales o a islas volcánicas. En ellas son frecuentes los terremotos.
- Guyots
- Rift: Hendidura longitudinal de unos 1 500 m de profundidad, localizada en el centro de una dorsal oceánica.
- Volcanes submarinos
- Islas volcánicas
4.2. La distribución de volcanes y terremotos
En la segunda mitad del siglo XX se aceptó de forma general la idea de que la superficie de la Tierra está en movimiento. Esta idea, avalada por la hipótesis de la expansión del fondo oceánico, llevó a los científicos a revisar la interpretación de los datos de localización de terremotos y volcanes.
Al representar en un mapa los epicentros de los terremotos, se observó que no se distribuyen al azar, sino que se localizan en estrechas bandas, denominadas cinturones sísmicos, en las que también se concentra la mayoría de volcanes.
Las zonas de actividad sísmica y volcánica coinciden y se concentran a lo largo de las dorsales oceánicas, en torno a las fosas oceánicas y en los orógenos de reciente formación.
La destrucción de la litosfera
Esto puso de manifiesto que la destrucción de la litosfera oceánica sucede en las regiones en las que existen terremotos de foco profundo, mediante subducción o hundimiento de la litosfera oceánica.
4.2. La distribución de volcanes y terremotos (repetición corregida)
En la segunda mitad del siglo XX, se admitía la teoría de que la superficie de la Tierra está en movimiento. Esta idea, avalada por la hipótesis de la expansión del fondo oceánico, hizo que los científicos revisaran sus interpretaciones sobre los datos de localización de terremotos y volcanes.
Al representar en un mapa los epicentros de los terremotos, se puede observar que no se distribuyen al azar, sino que se localizan en unas estrechas bandas, denominadas cinturones sísmicos, en las que también se concentra la mayoría de volcanes.
Las zonas de actividad sísmica y volcánica coinciden y se concentran a lo largo de las dorsales oceánicas, en torno a las fosas oceánicas y los orógenos de reciente formación.
La destrucción de la litosfera (repetición corregida)
De nuevo, esto evidencia que la destrucción de la litosfera oceánica sucede en regiones en las que existen terremotos de foco profundo, mediante procesos de subducción o hundimiento de la litosfera oceánica.
4.3. Las placas litosféricas
Los terremotos y volcanes están distribuidos en los límites de las placas litosféricas, que coinciden con las líneas de inestabilidad donde se producen estos fenómenos.
Placas litosféricas
Placas principales: Pacífica, Indoaustraliana, Euroasiática, Africana, Sudamericana, Norteamericana, Antártica y de Nazca.
Placas secundarias: Arábiga, Irán, etc.
Conceptos clave de la tectónica de placas
- La parte más externa de la Tierra se llama litosfera, una capa discontinuous que está dividida en placas litosféricas que encajan entre sí.
- En los límites de las placas sucede la mayoría de la actividad geológica, mientras que en el centro de las placas esta actividad es escasa.
- La litosfera oceánica es más delgada que la litosfera continental.
- La litosfera se crea en las dorsales oceánicas y se destruye en las fosas oceánicas.
- El movimiento de las placas es la causa del cambio de posición de los continentes.
- Los océanos se forman en zonas de separación de dos placas; las cordilleras, en zonas de choque de placas.
5. Características de la litosfera
Clases de placas litosféricas
- Placas continentales: Están formadas solamente por litosfera continental. Son poco frecuentes y de pequeño tamaño. Por ejemplo, la placa iraní.
- Placas oceánicas: Están formadas solo por litosfera oceánica, por lo que están sumergidas. Por ejemplo, la placa del Pacífico.
- Placas mixtas: Contienen litosfera continental y oceánica. Por ejemplo, la placa norteamericana.
5.1. Los bordes de las placas litosféricas
Los bordes son las zonas de contacto entre las placas litosféricas.
Tipos de bordes litosféricos
- Bordes divergentes → Las placas litosféricas se separan y aparecen fallas directas y terremotos cercanos a la superficie. Son zonas en las que el magma procedente de la astenosfera sale a través de los rifts de las dorsales oceánicas en forma de erupciones volcánicas, produciendo nuevo suelo oceánico. Un ejemplo es el Valle del Rift.
- Fallas transformantes → Son límites en los que ni se crea ni se destruye litosfera. Las placas se deslizan horizontalmente a lo largo de las fallas transformantes; cerca de su superficie son frecuentes los terremotos. Un ejemplo es la falla de San Andrés.
- Bordes convergentes → Se localizan en las fosas oceánicas, donde una placa oceánica se introduce debajo de otras placas, generalmente continentales. Se originan fallas inversas y terremotos de foco profundo o superficial. En estas zonas se destruye el fondo oceánico. Un ejemplo son las Islas Aleutianas.