LA TIERRA

1. La investigación científica de la Tierra

El conocimiento que se tiene del interior terrestre se basa en datos obtenidos mediante métodos de observación indirectos.

1.1 Métodos de investigación directos e indirectos

Las observaciones directas proporcionan muy poca información de la estructura y composición del interior de la Tierra.

Los métodos indirectos se basan en:

• Mediciones de propiedades físicas (la gravedad, el magnetismo, la energía térmica emitida) y estudio de rocas similares a las que constituyen el interior de la Tierra.
• Ensayos de laboratorio que intentan reproducir las condiciones en el interior de la Tierra.
• El estudio de las ondas sísmicas, que aporta más datos sobre la estructura y composición del interior de la Tierra.

1.2 Terremotos y ondas sísmicas

La energía generada por los terremotos o por las explosiones subterráneas artificiales viaja en forma de vibraciones llamadas ondas sísmicas. Se transmiten en todas direcciones desde el punto en que se producen y pueden atravesar completamente la Tierra. Las ondas sísmicas experimentan variaciones medibles, que permiten obtener datos del interior del planeta. Los instrumentos de medición, llamados sismógrafos, se instalan en las estaciones sismológicas. El registro de las ondas queda reflejado en un gráfico denominado sismograma.

2. Estructura de la Tierra

Las mediciones muestran irregularidades, cambios en su velocidad y en su trayectoria. Las variaciones bruscas indican que las ondas entran en un nuevo tipo de material con un estado de viscosidad distinto. A estas variaciones se las denomina discontinuidades e indican que la Tierra presenta una estructura en capas.

Las capas de la Tierra

Son el núcleo, el manto y la corteza.

• El núcleo se divide en dos partes:
  • Núcleo interno: Su centro es sólido, debido a la presión a la que está sometido.
  • Núcleo externo: Se comporta como un líquido y presenta movimientos de convección. Crea un efecto de dinamo que genera el campo magnético de la Tierra.
• El manto, se divide en:
  • Zona baja del manto
  • Zona de transición del manto
  • Manto superior
• La corteza:
  • Corteza oceánica
  • Corteza continental

Discontinuidades

• Discontinuidad de Mohorovicic: Límite entre la corteza y el manto.
• Discontinuidad de los 670 km: Las condiciones de presión y temperatura producen un cambio en la estructura de los minerales del manto, que se vuelve más denso.
• Discontinuidad de Gutenberg: A 2900 km. Las ondas P bajan bruscamente de velocidad y las S desaparecen de los registros (Núcleo externo líquido). Las ondas S no atraviesan los medios líquidos, por lo que el material situado por debajo de la discontinuidad se encuentra fundido.
• Discontinuidad de Wiechert-Lehman-Jeffrey: Se localiza a unos 5100 km, las ondas P incrementan su velocidad. Este tipo de comportamiento se explica por la presencia de una zona de transmisión entre un medio líquido y uno sólido.

2.1 Divisiones dinámicas de la Tierra

• Litosfera: Corteza y parte superior del manto.
• Mesosfera: El resto del manto.
• Endosfera: Núcleo geoquímico.

La dinámica del manto y el núcleo

Estudios basados en la tomografía sísmica consideran que todo el manto es sólido pero muy plástico, lo que permite un lento flujo de materiales:

• En zonas de subducción: La litosfera oceánica fría se introduce en el manto superior hasta la base del manto.
• En las zonas del límite núcleo-manto: El calor procedente del núcleo genera grandes masas de rocas que se funden parcialmente y adquieren una cierta flotabilidad.

Definiciones:

• Litosfera continental: Formada por la corteza continental y el manto superior.
• Zona de subducción: Es donde grandes fragmentos de litosfera oceánica fría se introducen en el manto superior.
• Litosfera oceánica: Formada por la corteza oceánica y el manto superior (Más delgada que la continental).
• Dorsal oceánica: Cadena montañosa submarina con un valle submarino central en donde se produce un vulcanismo constante que crea corteza oceánica.
• Zona con rocas parcialmente fundidas debido a la fracturación de la litosfera y a la descompresión de las rocas calientes del manto.
• Isla volcánica: Lugares del manto en donde existen zonas de temperaturas especialmente altas, denominadas puntos calientes, y que dan origen a volcanes submarinos e islas volcánicas. Si estos se sitúan bajo la litosfera continental, originan valles hundidos con vulcanismo intenso.
• Zona con rocas parcialmente fundidas, que son restos del flujo ascendente que procede del manto.

Tipos de rocas

• Rocas sedimentarias: Se originan por la acción de los agentes externos (ríos, viento, glaciares, etc.), que erosionan, transportan y depositan materiales que posteriormente se consolidan, como las calizas, arcillas y conglomerados.
• Rocas metamórficas: Se forman por la transformación de rocas preexistentes, debido al aumento de la presión y/o la temperatura (esquistos, gneis,…).
• Rocas ígneas: Se originan en el interior de la Tierra a grandes presiones y elevadas temperaturas.
  • Si se solidifican en el interior, se denominan rocas plutónicas, formadas por minerales cristalizados.
  • Si se solidifican en el exterior, se denominan rocas volcánicas (basaltos, andesitas…).

2.2 Últimas teorías sobre el interior terrestre

Los minerales que forman el manto tienen la misma composición, pero con estructuras diferentes.

3. Teorías anteriores a la Tectónica de Placas

En 1912, Alfred Wegener, meteorólogo alemán, publicó El origen de los continentes y los océanos (Teoría de la deriva continental). Su hipótesis plantea que los continentes estuvieron reunidos en el pasado en un supercontinente denominado Pangea. Este continente se fracturó en pequeños continentes que se separaron hasta la posición actual. Aportó pruebas importantes:

• Las cadenas montañosas tienen una continuidad (las Montañas Rocosas y los Andes, los Alpes, el Himalaya).
• La existencia de fósiles de animales terrestres en dos continentes hoy día separados.
• La existencia de depósitos glaciares que para su formación antaño estarían cercanos al polo sur.

El punto débil fue el intento de explicar las fuerzas que movían los continentes. En 1960 estos aspectos encontraban explicación en una nueva teoría que se denominó tectónica de placas.

Ayer y hoy de la geología

El catastrofismo consideraba que el relieve terrestre se había ido formando debido a catástrofes. A principios del siglo XIX, se asentó la geología moderna con el uniformismo, de James Hutton y Charles Lyell, que propone que los procesos geológicos actuales, su ritmo y las leyes que los rigen son los mismos que los del pasado. Con la tectónica de placas se concibe el planeta como un sistema en permanente evolución, cuyos procesos pueden sufrir cambios de ritmo.

4. La tectónica de placas

Se puede resumir en tres puntos:

• La Tierra está dividida en una serie de fragmentos denominados placas litosféricas.
• Las placas litosféricas no son estáticas, cambian de tamaño, forma y posición.
• Esta dinámica litosférica produce roces y empujes entre las placas, que desencadenan los diferentes procesos geológicos de origen interno (vulcanismo, magmatismo, terremotos, deformaciones en la corteza, etc.).

Se acepta que la Tierra está dividida en catorce placas formadas por litosfera.

4.1 Los bordes de las placas

Las placas litosféricas se mueven y, como consecuencia, interaccionan, pudiendo separarse, chocar o deslizarse lateralmente.

• Los límites o bordes de dos placas que chocan se denominan bordes convergentes.
• Los límites o bordes de dos placas que se separan se llaman bordes divergentes.
• Los límites o bordes de dos placas que se deslizan lateralmente entre sí reciben el nombre de bordes con movimiento lateral o transformantes.

Bordes convergentes

Forman el límite entre dos placas que se aproximan y se empujan. Una de las placas se introduce debajo de la otra, se hunde en el manto y acaba fundiéndose, es decir, subduce. En este tipo de bordes se destruye litosfera; estas zonas se llaman también bordes destructivos.

Tipos de convergencia

• Convergencia entre dos placas de litosfera oceánica: La placa más antigua, que se ha enfriado durante más tiempo desde su formación, es más densa y subduce con facilidad en el manto, en un ángulo casi vertical. Este tipo de subducción produce un vulcanismo submarino muy intenso, cuyos materiales salen al exterior a lo largo de una región paralela al borde convergente, formando arcos insulares. Ejemplos son Japón y Filipinas.
• Convergencia entre una placa de litosfera oceánica y otra de litosfera continental: La litosfera oceánica, más densa, se introduce bajo la continental generando una cadena montañosa paralela al borde convergente. El rozamiento hace que los terremotos y el magmatismo sean muy frecuentes. La cordillera de los Andes es uno de los ejemplos.
• Convergencia entre dos placas de litosfera continental: Al colisionar dos placas continentales ninguna penetra en el manto, aunque una puede introducirse un poco bajo la otra, produciendo la elevación y deformación de la zona, creando orógenos de colisión. Ejemplos son el Himalaya, los Pirineos y los Alpes.

Bordes divergentes

Las dos placas que se separan abren facturas que son rellenadas continuamente por rocas fundidas. Estos materiales se solidifican y forman nueva litosfera. En estos bordes se crea nueva litosfera; se llaman bordes constructivos. Son zonas con un intenso vulcanismo. Ejemplos son la dorsal atlántica y la dorsal pacífica.

Bordes con movimiento lateral

Separan placas que se deslizan una con respecto a la otra. Se trata de fracturas llamadas fallas transformantes, que permiten la acomodación de fragmentos de placas que se mueven a diferente ritmo. En estos bordes no se crea ni se destruye litosfera; se denominan bordes pasivos o conservativos. Son zonas muy inestables, con abundantes terremotos.

5. Las pruebas de la tectónica de placas

La tectónica de placas es una teoría basada en diferentes pruebas:

• La coincidencia de líneas de costa entre distintos continentes.
• La coincidencia de formaciones rocosas en continentes lejanos.
• La continuidad y la separación de ciertas cadenas montañosas: Cadenas montañosas hercínicas, originadas hace unos 300 millones de años, presentan interrupciones y se puede apreciar su continuidad si se unen los continentes.
• Las pruebas paleoclimáticas.
• Las pruebas paleontológicas.
• El paleomagnetismo: El campo magnético terrestre ha variado a lo largo del tiempo. Los minerales de hierro que contienen las lavas de los volcanes se orientan según el campo magnético existente en el momento de su formación, según la posición del polo magnético del momento, lo que prueba que los continentes se han movido.
• Medida del desplazamiento de los continentes: Las técnicas de medición, mediante satélites, han comprobado que los continentes se separan unos de otros a velocidades distintas, medidas en centímetros/año.
• Distribución global de volcanes y terremotos: Los terremotos y los volcanes se distribuyen en bandas que coinciden con los límites de las placas.
• Aumento del espesor de los sedimentos de los fondos oceánicos: En los océanos cerca de las dorsales hay una ausencia de sedimentos, mientras que el espesor de los sedimentos es máximo cerca de los bordes continentales.
• Edad de la corteza oceánica: La corteza continental tiene edades variables, las rocas más antiguas llegan a tener más de 3000 millones de años. Esto no corresponde con la edad del fondo oceánico, cuya edad máxima está entre los 180 y 200 millones de años, lo que indica una renovación permanente de la corteza oceánica entre las dorsales (donde se forma) y las zonas de subducción (donde desaparece).
• Bandeado magnético del fondo oceánico: Periódicamente el campo magnético de la Tierra se debilita hasta desaparecer para luego volver a generarse, pero con la polaridad invertida. Periódicamente el polo norte magnético coincide con el norte geográfico y a continuación se invierte, coincidiendo el polo sur magnético con el polo norte geográfico. Esto provoca que los minerales magnéticos que se producen en las dorsales se orienten según el polo magnético del momento y así se quedan orientados al enfriarse. El suelo del océano aparece de esta manera con bandas magnéticas que alternan su polaridad. El bandeado es simétrico a partir de la dorsal.