Estructura y Dinámica de la Geosfera: Tectónica de Placas

Estructura de la Tierra

Geosfera

La geosfera, a diferencia de la atmósfera, hidrosfera y biosfera, no se puede explorar directamente en su totalidad. Su parte superficial puede ser analizada directamente, pero para conocer su interior se recurre a métodos indirectos, principalmente el método sísmico.

Método Sísmico

El método sísmico estudia las diferencias en la propagación de las ondas sísmicas a través de los diferentes materiales que componen el interior de la geosfera.

Ondas Sísmicas

Las ondas sísmicas son vibraciones que se generan en el interior de la Tierra y se propagan más rápido cuanto más rígido es el medio que atraviesan. Existen tres tipos principales:

• Ondas P: Hacen vibrar los materiales de modo que se comprimen y se dilatan alternativamente. Se propagan tanto en sólidos como en líquidos.
• Ondas S: Hacen vibrar los materiales de modo que oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación. Son más lentas que las ondas P y no pueden atravesar líquidos.
• Ondas Superficiales: Se generan cuando las ondas P y S llegan a la superficie de la geosfera y se propagan solo por ella. Al no viajar por el interior terrestre, no se emplean en el método sísmico.

Discontinuidad Sísmica

Las discontinuidades sísmicas son las variaciones que experimentan las ondas en dirección y velocidad al atravesar diferentes materiales en el interior de la geosfera.

Estructura de la Geosfera

La geosfera se divide en tres capas principales: corteza, manto y núcleo.

Corteza

Es la capa más superficial y delgada. Está constituida por una gran variedad de rocas sólidas y rígidas. Se distinguen dos tipos:

• Corteza Continental: Forma los continentes y sus plataformas continentales sumergidas. Está compuesta por rocas de menor densidad que las de la corteza oceánica.
• Corteza Oceánica: Forma el resto de las zonas cubiertas por los océanos. La componen rocas más densas que la corteza continental.

Manto

Es la capa más gruesa de la geosfera. Está formada por rocas muy densas y se divide en dos zonas: externa e interna.

• Manto Externo: Contiene rocas rígidas. Esta zona, junto con la corteza, forma la capa sólida y rígida llamada litosfera.
• Manto Interno: Las altas presiones y temperaturas hacen que las rocas del manto estén blandas y tengan un comportamiento plástico, lo que permite el movimiento de masas de roca.

Núcleo

Se supone que está compuesto fundamentalmente por hierro y níquel. Se divide en dos partes:

• Núcleo Externo: Se supone que es líquido porque las ondas S no lo atraviesan. En su interior se producen corrientes de convección de materiales por diferencias de temperatura y densidad.
• Núcleo Interno: Es sólido.

Dinámica de la Geosfera

Teorías sobre el Movimiento de los Continentes

Hipótesis Fijistas

Las primeras hipótesis eran fijistas, es decir, no consideraban que las masas continentales de la superficie terrestre pudieran variar su posición. Estas hipótesis suponían que las fuerzas generadoras de relieves eran movimientos verticales debidos a ascensos del terreno.

Deriva Continental

La primera hipótesis movilista fue la deriva de los continentes, propuesta por Alfred Wegener en 1912. Wegener sostenía que en el pasado existió un supercontinente llamado Pangea que se fragmentó en los continentes actuales. Al moverse, estos continentes empujaron y plegaron los sedimentos de los lechos marinos, formando cordilleras.

Pruebas de Wegener

• Las líneas de la costa este de Sudamérica y de la oeste de África encajaban.
• Observó continuidad en ciertas formaciones geológicas que hoy están en lugares separados por océanos.
• Descubrió fósiles de las mismas especies de seres vivos en rocas de la misma edad que hoy en día están en continentes separados.

A pesar de las pruebas, la hipótesis de Wegener fue rechazada en su época por falta de un mecanismo que explicara el movimiento de los continentes.

Teoría de la Tectónica de Placas

La teoría de la tectónica de placas es la que actualmente explica la dinámica de la geosfera. Esta teoría postula que:

• La litosfera está dividida en fragmentos rígidos llamados placas litosféricas o tectónicas.
• Las placas litosféricas son dinámicas: se desplazan, aumentan o reducen su tamaño y cambian de forma.
• Las placas interactúan sobre todo en sus bordes o límites, donde tiene lugar una intensa actividad geológica.

Tipos de Bordes de Placas

Bordes Divergentes

Son los bordes de dos placas que se separan. En ambos bordes se forman grietas a través de las cuales suele salir material fundido que solidifica en el exterior y forma nueva litosfera. Existen dos tipos:

• Rifts Intracontinentales: Son hundimientos del terreno con el fondo muy fracturado que se producen cuando una masa continental se rompe para originar dos placas con bordes divergentes. La separación debilita la litosfera, que primero se agrieta y después se hunde.
• Dorsales: Son elevaciones del fondo marino. Se forman en los bordes divergentes de dos placas constituidas por litosfera oceánica.

Bordes Transformantes

Son los bordes de dos placas que se rozan al crecer o desplazarse en la misma dirección pero en sentido contrario. Casi todos son fracturas perpendiculares a los bordes divergentes.

Bordes Convergentes

Son los límites de dos placas que se mueven una hacia la otra. Se distinguen tres tipos:

• Convergencia Continental-Oceánica: En los bordes de colisión entre una placa continental y una oceánica se produce la subducción, es decir, la introducción de la placa oceánica (más densa) bajo la continental. La placa que subduce se hunde profundamente en el manto y se forma una fosa en la zona de contacto entre las dos placas. La fricción genera terremotos en numerosos puntos que se concentran en un plano inclinado llamado plano de Benioff, coincidente con la placa que se hunde.
• Convergencia entre dos Placas Oceánicas: La más antigua y densa de las dos subduce bajo la otra con un ángulo pronunciado y con mayor velocidad que en el caso anterior. El hundimiento de la placa que subduce también produce una fosa. La rápida subducción funde las rocas del manto y origina magmas que ascienden hasta la otra placa y salen a la superficie a través de las grietas que se producen en ella. Estos magmas dan lugar a conjuntos de islas volcánicas agrupadas en forma de arco (arcos insulares).
• Convergencia entre dos Placas Continentales: En los bordes de colisión entre dos placas de litosfera continental, ninguna de las placas se hunde por la baja densidad de sus rocas. Los dos bloques se empujan y sus rocas se pliegan y se rompen, formando cordilleras.

Actividad Intraplaca

Algunos grupos de islas que surgen en mitad de una placa oceánica se disponen en una hilera ordenada según su edad. Esto se explica por la presencia bajo la litosfera de lo que se denomina un punto caliente, es decir, de un penacho o pluma ascendente de materiales calientes del manto profundo que generaría magmas al llegar a la litosfera y agrietarla. El ascenso a la superficie de esos magmas en erupciones sucesivas generaría islas volcánicas. El hecho de que surjan islas en cadena confirma que la placa se va desplazando debido a la dinámica litosférica, mientras que el punto caliente permanece en el mismo lugar.

Paleomagnetismo del Fondo Oceánico

Se observó que cuando las rocas volcánicas están en forma de lava, los minerales magnéticos que contienen cristalizan orientados según el campo magnético terrestre reinante en ese momento. Cuando la roca se solidifica del todo, esos minerales quedan con esa orientación, que es un reflejo de la polaridad del campo magnético terrestre de la época de formación de la roca. Esto es lo que se conoce como paleomagnetismo.

Al estudiar la orientación de los minerales magnéticos en las rocas del fondo oceánico, se observó que a cada lado del eje de una dorsal alternaban bandas de rocas con los minerales orientados en direcciones opuestas y que esas bandas eran simétricas respecto al eje. Su estudio confirmó dos cosas:

• El campo magnético terrestre ha invertido su polaridad muchas veces a lo largo de la historia de la Tierra.
• La única explicación para la distribución simétrica de las bandas de paleomagnetismo era que el fondo oceánico se hubiera expandido a partir del eje de la dorsal.

Distribución de Terremotos y Volcanes

Los terremotos y volcanes son manifestaciones de la dinámica de placas interna de la Tierra. Si estos fenómenos se sitúan en un mapa, se observa que la mayoría de ellos se localizan en los bordes de las placas litosféricas. Esto confirma el postulado de la teoría de la tectónica de placas, según el cual la actividad geológica interna es consecuencia de la interacción de los bordes de las placas litosféricas.