Estructura Interna de la Tierra y Tectónica de Placas

1. Estructura Interna de la Tierra

1.1 Métodos de Estudio del Interior Terrestre

Los métodos de estudio del interior terrestre se clasifican en dos tipos:

• Directos: Permiten la observación directa de las rocas del interior terrestre. Estos métodos incluyen el estudio de materiales volcánicos y plutónicos, sondajes y prospecciones, estudio de minas profundas y análisis de meteoritos. La tecnología actual no permite bajar más de 12 km, por lo que el interior de la tierra se estudia fundamentalmente por métodos indirectos.
• Indirectos: Deduyen la composición del interior terrestre a partir del resultado de cálculos y deducciones. Entre ellos se encuentran el método magnético, el método gravimétrico, el gradiente geotérmico, las ondas sísmicas y el método eléctrico.

1.2 Modelo Geoquímico, Estático o Composicional

• Corteza: Capa superficial, rocosa, fina, sólida y rígida, diferenciada en dos zonas:
  • Corteza continental: Formada por rocas graníticas de espesor variable como resultado de la dinámica terrestre y por acumulación de rocas y otros sedimentos.
  • Corteza oceánica: Formada principalmente por basaltos, forma los fondos oceánicos.
• Manto: Capa rocosa de peridotita, cuyo principal mineral es el olivino. Se divide en:
  • Manto superior: Menos denso que el manto inferior. Presenta una zona que actúa como un fluido (plástica).
  • Manto inferior: Hecho de materiales muy compactados y densos que son rígidos.
• Núcleo: Capa más profunda, formada mayoritariamente por hierro y níquel. Se divide en:
  • Núcleo externo: En estado fluido. En él se manifiestan corrientes de convección responsables del campo magnético terrestre.
  • Núcleo interno: Se cree que está en estado sólido.

Causas del Cambio de Estado Físico de las Capas

La temperatura aumenta como media 1°C cada 33 metros de profundidad. Esta relación se conoce como gradiente geotérmico, aunque solo es válido para profundidades en la corteza terrestre. A medida que nos acercamos al centro de la Tierra, tanto la temperatura como la presión a la que están sometidos los materiales aumentan.

Factores que Determinan el Estado Físico de las Capas

El estado en que se encuentre una capa depende de:

• La presión a la que se encuentren los materiales de esa capa.
• La temperatura a la que se encuentre cada capa.
• El material del que esté formada cada capa, pues cada material tiene un punto de fusión característico.

1.3 Modelo Dinámico o Mecánico

Estudiando las ondas sísmicas, se observa que en el interior terrestre hay tres discontinuidades que separan capas con distinto estado físico. Se puede dividir la Tierra en capas atendiendo a su fluidez:

• Litosfera: Capa superficial rígida, formada por parte del manto superior y por la corteza, que se encuentra dividida en placas litosféricas. Hay dos tipos de litosfera:
  • Continental: Cuando la corteza es continental, con espesor de 100 a 300 km.
  • Oceánica: Cuando la corteza es oceánica, con espesor de 20 a 100 km.
• Astenosfera: Capa semifluida que está en el manto superior y bajo la litosfera (manto sublitosférico). Llega hasta aproximadamente 300 km de profundidad. En ella se forman corrientes de convección, debido a la gran temperatura a la que se encuentran los materiales.
• Mesosfera: Formada por el resto del manto que está situado bajo la litosfera. Se encuentra en estado sólido.
• Capa D: Capa de transición entre la mesosfera y el núcleo externo de la endosfera. En la capa D se producen intercambios de materiales y gran cantidad de energía en forma de calor entre estas capas a través de "plumas térmicas", que atraviesan la mesosfera y la litosfera.
• Endosfera: Formada por el núcleo. Su estructura coincide con el núcleo geoquímico.

2. Teorías Orogénicas: Fixistas y Mobilistas

Un orógeno es un relieve resultante de la geodinámica terrestre. Las teorías orogénicas explican la formación de los orógenos y del relieve terrestre. Hay dos tipos de teorías orogénicas: fixistas y mobilistas.

2.1 Teorías Fixistas

Creían que la actual distribución de los continentes y océanos en la superficie de la Tierra es la misma que cuando se formó, sin que hubiera ocurrido ningún cambio. Las montañas surgirían al principio de la formación de la Tierra, por contracción de su superficie. Al enfriarse la Tierra, se formaría una corteza superficial sólida y el interior estaría fundido. Al enfriar el material interior, la Tierra disminuiría su volumen y los relieves serían las arrugas que forma la superficie.

2.2 Teorías Mobilistas

Los continentes se mueven a lo largo del tiempo, ocupando distintas situaciones geográficas a lo largo de la historia de la Tierra. Son teorías mobilistas: la expansión de los océanos, la deriva continental y la tectónica de placas (que explica las dos anteriores).

3. Tectónica de Placas

3.1 Definición y Pruebas

La tectónica de placas es una teoría que explica los movimientos de la superficie terrestre y todos los procesos de geodinámica interna producidos por esos movimientos. Se basa en los siguientes puntos:

• La litosfera está dividida en fragmentos llamados placas litosféricas.
• Las placas litosféricas están "flotando" sobre la astenosfera.
• En la astenosfera se originan corrientes de convección debido al calor que emana la Tierra y a la gravedad, que producen el movimiento de las placas litosféricas.
• Se originan límites entre placas litosféricas que explican la mayoría de los fenómenos geológicos internos.

Pruebas de la Tectónica de Placas

1. La distribución de volcanes y terremotos coincide con los límites de las placas.
2. Se descubren en algunos márgenes profundas depresiones llamadas fosas donde existía una gran actividad sísmica. En esas fosas, existe un plano que determina la profundidad de los focos de los terremotos o plano de Benioff.
3. Pruebas que apoyan la expansión de los océanos y la deriva continental: edad de los fondos oceánicos, geográficas, paleontológicas, geológicas, paleoclimáticas y paleomagnéticas.
4. Actualmente se puede medir la velocidad a la que se desplazan los continentes y lo hacen con una velocidad que oscila entre 1 cm a 5 cm al año.

3.2 Tipos de Bordes

Bordes Divergentes o Constructivos

Se produce un ascenso de materiales del interior de la Tierra, que provocan la ruptura inicial de la litosfera. Cuando el límite afecta a un continente, se produce una fenda: rift continental, y cuando la fenda está en medio de un océano se llama rift oceánico. Los rifts están asociados a: formación de fondo (litosfera) oceánica, erupciones volcánicas, sismicidad moderada y a la formación de grandes elevaciones submarinas llamadas dorsales oceánicas. Generalmente los rifts continentales evolucionan para dar un rift oceánico.

Bordes Convergentes

• Bordes convergentes de colisión (entre dos placas continentales): El choque de las placas continentales produce obducción: una placa queda por encima de la otra y se detiene el movimiento. Se originan fuertes terremotos y se forman cordilleras. Además, se originan rocas metamórficas y plutónicas, y numerosos pliegues y fracturas en el terreno. Ejemplo: entre placas indoaustraliana y euroasiática para formar el Himalaya.
• Bordes convergentes destructivos entre placa continental y placa oceánica: La placa oceánica se desliza bajo la placa continental (subducción), destruyendo litosfera oceánica y formando una fosa y una cordillera volcánica (orógeno térmico) o alineación de islas volcánicas (arco de islas) con un plano de subducción con actividad volcánica y sismicidad asociada. Ejemplo: Los Andes en Sudamérica, formados por el choque de la placa Sudamericana y la de Nazca.
• Bordes convergentes destructivos entre dos placas oceánicas: Una placa oceánica se desliza bajo la otra (subducción) destruyendo litosfera oceánica y produciendo arcos de islas, fosa oceánica y un plano de subducción con actividad volcánica y sismicidad asociada. Ejemplo: la zona de Japón.

Bordes Transformantes o Pasivos

Originan grandes terremotos (fuerte sismicidad) y aparecen asociadas a las dorsales medio oceánicas. Ejemplo: Falla de San Andrés.

3.3 Fenómenos Intraplaca

Un fenómeno intraplaca es un proceso geológico que se encuentra en el interior de las placas, tanto sobre litosfera continental como oceánica, y que está asociado a puntos calientes.

Un punto caliente es una zona de la superficie terrestre a la que llega un penacho térmico o pluma térmica.

Un penacho térmico es una columna de material rochoso fundido a gran temperatura que procede de la capa "D" del interior de la Tierra y sube hasta la superficie. Los tipos de relieve asociados a los puntos calientes son: archipiélagos volcánicos, montes submarinos y rifts continentales.

4. Manifestaciones de la Dinámica Interna Terrestre

El calor que desprende la Tierra origina:

• Corrientes de convección de la astenosfera que son responsables de la tectónica de placas, que a su vez origina:
  • Volcanes
  • Terremotos
  • Formación de cordilleras
  • Formación de rocas: metamórficas y magmáticas
  • Fallas y pliegues
• Puntos calientes

5. Procesos Geológicos

5.1 Deriva Continental

En 1912, Alfred Wegener presentó una revolucionaria teoría mobilista, llamada deriva continental, según la cual hace unos 300 millones de años los continentes estarían unidos en uno solo llamado Pangea. Este supercontinente se fragmentaría en continentes que se desplazarían hasta su actual posición. Wegener no fue capaz de explicar los mecanismos del movimiento de los continentes. La deriva continental se explica con la tectónica de placas.

5.2 Expansión de los Océanos

Esta teoría afirma que el fondo oceánico está en expansión. En las dorsales oceánicas sale material fundido que enfría y crea nueva corteza oceánica al ser empujado el nuevo material para los lados de la dorsal, aumentando así la extensión de los océanos. Esta teoría fue propuesta por el geólogo Harry Hess en 1960. En la dorsal oceánica, la presión empuja a ambos lados del magma, y separa y eleva el relieve de la dorsal.

La edad de la Tierra es de aproximadamente 4500 millones de años. Hoy en día se sabe que su superficie ha ido cambiando debido a dos tipos de procesos geológicos:

• Procesos geológicos externos: Meteorización, erosión, transporte y sedimentación.
• Procesos geológicos internos: Producidos por las altas presiones y temperaturas en el interior de la Tierra. Son: orogenias, magmatismo, sismicidad, pliegues, fallas, metamorfismo, expansión de los fondos oceánicos, diagénesis y deriva continental.

6. Orogénesis y Epirogénesis

6.1 Orogénesis

Proceso geológico por el cual la litosfera se pliega y eleva en un área alargada, dando lugar a los orógenos. Orógenos de subducción (térmicos o tipo andino), orógenos de arco insular y orógenos de colisión o tipo alpino.

6.2 Epirogénesis

Se llama epirogénesis al movimiento lento y vertical, de elevación o hundimiento (subsidencia) de zonas interiores de las placas litosféricas. Los movimientos epirogénicos son causados por la isostasia (estado de equilibrio que presenta la superficie terrestre debido a la diferencia de densidad de las dos diferentes zonas, litosfera y astenosfera). Las zonas más densas de la litosfera tienden a hundirse y las zonas más ligeras tienden a ascender. Los movimientos epirogénicos son de dos tipos:

• Elevación isostática: Elevación del terreno que se produce al eliminar materiales de la corteza, por ejemplo, por erosión o deshielo de un casquete polar.
• Subsidencia: Hundimiento del terreno que se produce por aumento de material en esa zona, por ejemplo, por acumulación de sedimentos o por formación de un casquete polar.

Estos movimientos no alteran la disposición de los estratos rocosos y afectan a los cratones continentales.

7. Pliegues, Diaclasas y Fallas

7.1 Pliegues

Los pliegues son deformaciones plásticas que afectan a varios estratos. Se distinguen porque en ellos los estratos se curvan y pierden la horizontalidad.

7.2 Diaclasas y Fallas

• Diaclasas: Fracturas que afectan a un solo estrato, en las diaclasas no se produce desplazamiento de los bloques.
• Fallas: Deformaciones frágiles, o fracturas, que afectan a varios estratos, en las fallas se produce desplazamiento de los bloques o labios.

7.3 Asociación de Fallas

• Horst: Asociación de fallas con un bloque central elevado.
• Graben: Asociación de fallas con un bloque hundido.