Teoría Planetesimal y Formación de la Tierra

1.- Nebulosa Inicial: Hace 4600 Ma, una nebulosa giratoria de polvo y gas, cuyas dimensiones eran superiores a las del sistema solar, comenzó a contraerse.

2.- Colapso Gravitatorio: La contracción o colapso formó una gran masa central y un disco giratorio en torno a ella.

3.- Formación del Protosol: La colisión de las partículas en la masa central liberó gran cantidad de energía. Comenzó la fusión nuclear del hidrógeno, lo que marcará el nacimiento de una estrella, el protosol, en el interior de la nebulosa.

4.- Formación de Planetesimales: Las partículas de polvo y gas que formaban el disco giratorio en torno al protosol siguieron un proceso de agrupación. Así se formaron inicialmente gránulos de algunos milímetros, de cuyas colisiones y fusiones se originaron cuerpos mayores, los planetesimales, con tamaños comprendidos entre algunos centenares de metros y kilómetros.

5.- Formación de Protoplanetas: Las colisiones de los planetesimales y su unión, acreción, originaría los protoplanetas. En virtud de ese proceso de acreción, cada protoplaneta fue “barriendo su órbita” de planetesimales.

Formación de la Tierra

• Formación del protoplaneta terrestre.
• Diferenciación por densidades.
• Enfriamiento de la superficie y formación de océanos.

Formación de la Luna

En los primeros momentos de la existencia de la Tierra, un planeta de tipo terrestre colisionó con la Tierra. Parte del astro que impactó, junto con materiales de la zona impactada, constituyó una nube de residuos que quedó orbitando en torno a la Tierra. La acreción de estos originaría la Luna.

Métodos de Estudio del Interior Terrestre

El conocimiento de los materiales interiores terrestres se obtiene utilizando:

– Métodos directos: A través de la observación de zonas a las que se tiene acceso y de los materiales procedentes del interior terrestre que llegan a la superficie. Son las minas, volcanes, sondeos…

– Métodos indirectos: Informan sobre las características del interior a partir de datos de diversa naturaleza. Son (gradiente geotérmico, medida de la densidad, método sísmico, meteoritos, magnetismo terrestre).

Minas: Son excavaciones que se realizan para la extracción de minerales. La más profunda se encuentra en Sudáfrica y alcanza 3,8 km.

Sondeos: Son perforaciones taladradas en el subsuelo. Se utilizan, por ejemplo, en la extracción de petróleo.

La información más importante que nos proporcionan las minas y sondeos es que la temperatura aumenta gradualmente, se llama: gradiente geotérmico.

Volcanes: El material expulsado por la mayoría de los volcanes procede de lugares poco profundos y se ha formado a partir de la fusión parcial de las rocas originarias.

Masa y Densidad de la Tierra

La densidad de la Tierra obtenida es de 5,52 g/cm³. Este valor contrasta con la densidad media de las rocas que forman los continentes, que es 2.7 g/cm³.

Sismos y Ondas Sísmicas

El método sísmico se basa en el estudio de terremotos y del modo en que viajan sus ondas.

Los terremotos son vibraciones del terreno generadas por la liberación brusca de la energía acumulada en las rocas que se encuentran sometidas a esfuerzo. Esto provoca las denominadas fallas, fracturas del terreno. El lugar donde se origina el terremoto se denomina hipocentro. El lugar de la superficie terrestre más próximo al hipocentro es el epicentro. La vibración generada en el foco sísmico se propaga en forma de ondas que van en todas direcciones. Se denominan ondas sísmicas, hay varios tipos:

• Ondas P: Se desplazan a mayor velocidad y llegan las primeras. Son ondas longitudinales. A su paso, las rocas se comprimen y se dilatan alternativamente a modo de acordeón.
• Ondas S: Se propagan a menor velocidad que las P. Son ondas transversales. Movimiento similar al de agitar la gelatina.
• Ondas L: Se generan al llegar las anteriores a la superficie del terreno. No aportan información sobre la estructura interior.

Registro de Terremotos

Los terremotos se registran con unos instrumentos muy sensibles, los sismógrafos, que dibujan los sismogramas.

Información que aportan los terremotos:

La velocidad de propagación de las ondas sísmicas sufren variaciones graduales, y a veces, cambios bruscos. A estos cambios bruscos en la velocidad se le denomina discontinuidades. La velocidad de propagación depende de 3 factores:

• Composición de los materiales por los que se propaga.
• Estado físico de estos materiales.
• Cambio de estructura de los minerales.

Tectónica Global de Placas

Esta teoría señala que la litosfera se mueve y explica cuáles son las causas de estos movimientos y cuáles son sus consecuencias:

• La litosfera está dividida en un conjunto de fragmentos rígidos denominados placas litosféricas. Las placas son fragmentos de litosfera. La mayoría de las placas contiene litosfera continental y oceánica.
• Los límites o bordes de las placas litosféricas pueden ser de 3 tipos: dorsales (en las que se genera nueva litosfera oceánica), zonas de subducción (en las que se destruye litosfera) y fallas transformantes (en las que no se crea ni se destruye litosfera, sino que se desplaza lateralmente una placa con respecto a otra).
• Los desplazamientos de las placas litosféricas son causados por la energía térmica en el interior terrestre ayudada por la energía potencial gravitatoria.
• La litosfera oceánica se renueva continuamente, mientras que la litosfera continental tiene un carácter más permanente.

Dorsales y Fondos Oceánicos

Dorsales oceánicas: El océano Atlántico está recorrido de norte a sur por un relieve submarino que se eleva sobre las llanuras circundantes y que emerge en Islandia: es la dorsal oceánica. Dicha dorsal se bifurca hacia el océano Índico y el Pacífico. La dorsal atlántica tiene un surco central, limitado a ambos lados por fallas normales, que se denomina rift.

Distribución y edades de los sedimentos: No se distribuyen homogéneamente. No hay sedimentos en las dorsales. Los más superficiales son actuales y su antigüedad aumenta con la profundidad. La edad de los más antiguos de cada zona es similar a la de los basaltos situados debajo de ellos. En las dorsales, las rocas son actuales y su antigüedad se incrementa al distanciarnos de ellas.

Bandeado magnético: El proceso ocurre durante el enfriamiento del magma y una vez que se ha completado, el sentido de la imantación de los minerales es permanente e indicará la orientación que tenía el campo magnético cuando se formó la roca. Esto permite utilizarlos como brújulas fósiles. El magnetismo impreso en las rocas recibe el nombre de paleomagnetismo. Su estudio ha permitido saber que el campo magnético terrestre se ha invertido muchas veces, intercambiándose las posiciones del polo norte y el polo sur magnético.

Subsidencia Térmica

La litosfera se enfría al alejarse de la dorsal, y se hace más gruesa y más densa, causando su hundimiento. Este hundimiento del fondo oceánico se denomina subsidencia térmica. Se explica porque, en la dorsal, la corteza es fina y debajo de ella pueden alcanzarse temperaturas muy altas. El contacto con el agua del océano enfría con rapidez la corteza recién formada, por lo que se reduce su volumen. En los tramos próximos a la dorsal, la litosfera está constituida solo por corteza oceánica, pero a medida que envejece, se enfría y la capa más superficial del manto se añade a la base de la corteza.

Zonas de Subducción

Se denomina subducción al proceso por el que la litosfera se introduce en el interior terrestre. Las zonas de subducción se sitúan en los límites de 2 placas litosféricas que presentan un movimiento convergente, por lo que también reciben el nombre de márgenes convergentes. Como consecuencia de la subducción se destruye litosfera oceánica, y se hace a un ritmo tal que equilibra, a escala planetaria, la cantidad de litosfera generada en las dorsales. Se diferencian 3 casos de convergencia:

• Convergencia continental-oceánica: La litosfera continental es más ligera y gruesa que la oceánica. Por esta razón, si converge una placa continental con otra oceánica, es esta última la que se introduce bajo la continental. La litosfera oceánica transporta sedimentos en su parte superior, y la mayor parte de ellos no subducen. Estos sedimentos son apilados y deformados, originando lo que se denomina prisma de acreción. Entre el prisma de acreción y los sedimentos que todavía no han sido apilados se forma un surco alargado, la fosa oceánica. En ocasiones hay fragmentos de litosfera oceánica que no subducen sino que cabalgan sobre el continente y se añaden a él (es el proceso denominado obducción). El caso más frecuente de obducción ocurre al colisionar con el continente islas volcánicas. El desplazamiento de una placa con respecto a la otra no es continuo sino que se produce a saltos, como consecuencia de los cuales se generan terremotos. Las zonas de subducción presentan la mayor actividad sísmica del planeta. Los terremotos, atendiendo a la profundidad del foco sísmico, se clasifican en los siguientes tipos: someros, intermedios y profundos. La litosfera oceánica que subduce está fría y contiene ciertas cantidades de agua. El rozamiento con la litosfera continental incrementa la temperatura, y el agua baja el punto de fusión de los minerales. Esto permite que se produzca una fusión parcial de los minerales más ricos en sílice, que funden a menor temperatura. Se originan así magmas que alimentarán erupciones volcánicas (los Andes).
• Convergencia oceánica-oceánica: Sus características son: la litosfera subduce con un ángulo de inclinación, el acoplamiento entre las 2 placas es débil lo que favorece la subducción de los sedimentos oceánicos, como consecuencia de lo anterior no se forma prisma de acreción, presenta fosas muy profundas (islas Marianas) y el magmatismo asociado origina un arco de islas.
• Convergencia continental-continental: Si la placa que subduce tiene un tramo oceánico y otro continental tras él, una vez que se ha introducido toda su litosfera oceánica se produce el encuentro de los continentes. Dado que la litosfera continental es lo suficientemente ligera como para no subducir, se habla de colisión. Tras la colisión continental se produce el cabalgamiento de un continente sobre el otro. Este tipo de convergencia es el que ha originado cordilleras como el Himalaya y los Alpes.

Movimientos Verticales e Isostasia

En 1892, Dutton dio nombre de isostasia al mecanismo de ajuste que permite explicar los movimientos verticales de la corteza. Según este modelo, si una zona terrestre se sobrecarga, se hundirá, mientras que si se descarga, se elevará. La isostasia mantiene absoluta vigencia y resulta clave para explicar el relieve terrestre.

1. Los ajustes isostáticos son muy lentos.
2. El equilibrio no se alcanza de forma local sino a escala regional (la litosfera responde rígidamente ante empujes laterales, pero se arquea si el esfuerzo es vertical).
3. Las altas P y T hacen que, a escala de tiempo geológico, los materiales del manto mantengan ciertos comportamientos propios de los fluidos.

Teorías Geológicas

1) Teoría de la contracción de la Tierra (Descartes). 2) Teoría de la isostasia. 3) Teoría de la deriva continental (Wegener). 4) Teoría de la expansión del fondo oceánico. 5) Corrientes de convección. 6) Teoría de la tectónica de placas.

Método Científico

1. Observación. 2. Plantearse una pregunta. 3. Recopilar datos. 4. Hipótesis. 5. Experimentación. 6. Elaborar modelo/teoría. 7. Publicar un informe. 8. Integrarlo en una ley más amplia.

Principales Discontinuidades

• Mohorovičić: Separa la corteza del manto, oscila entre los 25 y 70 km en los continentes, y entre 5 y 10 km en los océanos.
• Gutenberg: Separa el manto del núcleo, se encuentra a 2900 km de profundidad.
• Lehmann: Separa el núcleo externo del interno.

Temperatura del Interior Terrestre

El gradiente geotérmico medido en los sondeos es de 3ºC por cada 100m, pero este incremento no se mantiene en las profundidades, se reduce.

Magnetismo Terrestre

Nuestro planeta tiene un núcleo metálico fundido en permanente agitación. La Tierra se comporta como una dinamo autoinducida. El hierro fundido circula por el núcleo debido a:

• La rotación terrestre y las corrientes de convección generadas por el calor interno.

Meteoritos

Son pequeños cuerpos planetarios que cruzan la órbita de la Tierra y caen sobre su superficie. La mayoría procede de los asteroides. Aportan información de diversa naturaleza, una de ellas con el interior terrestre. Hay 3 tipos de meteorito: las condritas (86% peridotitas), las acondritas (9% similar al basalto) y sideritas (4% Fe y Ni).

Estructura de la Tierra

Las zonas de la Tierra se pueden clasificar en:

• Unidades geoquímicas: Tiene como criterio la composición química de los materiales. Son la corteza, manto y núcleo.
• Unidades dinámicas: Tiene como criterio el comportamiento mecánico de cada zona del interior terrestre. Son la litosfera, astenosfera, mesosfera, núcleo externo y núcleo interno.

Unidades Geoquímicas

• Corteza: Capa más externa y delgada de la Tierra. Se extiende desde la superficie hasta la disc. de Mohorovičić. Se distinguen: corteza continental, es muy heterogénea y tiene rocas poco densas sedimentarias; corteza oceánica, estratificada en sedimentos, basaltos y una capa de gabros.
• Manto: Zona comprendida entre las discontinuidades de Moo y Gutenberg, constituido por peridotita.
• Núcleo: Esfera central del planeta. Se sitúa debajo de la discontinuidad de Gutenberg.

Unidades Dinámicas

• Litosfera: Capa más externa y rígida. Bajo los océanos, la litosfera oceánica; y en los continentes, la litosfera continental.
• Astenosfera: Es la capa plástica, se sitúa inmediatamente debajo de la litosfera, la roca que la compone es peridotita y se encuentra en estado sólido. Sometida a corrientes de convección.
• Mesosfera: Sometida a corrientes de convección, en la base de la mesosfera se encuentra la capa D, capa discontinua e irregular.
• Núcleo externo: Situado debajo del manto, se encuentra en estado líquido, agitado por corrientes de convección.
• Núcleo interno: Formado por hierro sólido.

Argumentos de Wegener

Geográficos (forma de los continentes, procesos de erosión costera y continuos cambios del nivel del mar), paleontológicos (estudio la distribución de muchos fósiles. Si eran correctas las ideas evolucionistas, no podía explicarse la presencia simultánea de las mismas especies en lugares tan separados), geológicos (analizó ciertas cordilleras y otras transformaciones geológicas), paleoclimáticos (presencia de depósitos glaciares, tillitas, de la misma antigüedad en lugares ahora muy distantes). Wegener consideraba que las causas de los desplazamientos eran 2: “la fuga polar” debida a la rotación terrestre y el “frenado mareal” provocado por la atracción del sol y la luna.

Los desaciertos de Wegener eran las causas de los movimientos continentales y los fondos oceánicos.

Si el interior estuviese frío no habría tectónica de placas. Por eso se dice que la Tierra es una máquina térmica. Si bien la energía gravitatoria parece desempeñar también un papel grave.

– La energía térmica del interior terrestre.

– Algunas zonas de la base del manto en la capa D (puntos calientes).

– Placas litosféricas.

– La gravedad.

– La mayor altura de la dorsal.

– La litosfera subducida se enfría y se hunde (efecto toalla).