Geologia: Processos, Capes Terrestres i Tectònica

El Temps i els Processos Geològics

James Hutton i el Temps Geològic

Observava alguna cosa ben diferent a un relleu immutable; cada any l'aigua del riu passava a prop de la seva ciutat, se sortia i deixava una capa fina d'arena i argila sobre el pla d'inundació. Va ser el primer que va començar a pensar que l'edat del nostre planeta s'havia de mesurar en milions d'anys. Va introduir la noció dels milions d'anys del temps geològic per explicar el fet que processos molt lents, com l'erosió, puguin aconseguir resultats de gran magnitud.

El Cicle de les Roques

És el conjunt de processos que les modifiquen i les transformen en sediments, els quals tornaran a donar lloc a roques.

• A la superfície terrestre: té lloc la meteorització de les roques i la seva transformació en sediments, transportats pels agents geològics i acumulats a les conques sedimentàries.
• A l'interior de l'escorça terrestre: els materials es troben sotmesos a pressions i temperatures altes, els sediments es transformen en roques que poden plegar-se, canviar d'aspecte i composició, i fondre's. El plegament de les roques i el vulcanisme formen relleus perquè duen els materials cap a la superfície terrestre. L'acumulació de sediments en conques sedimentàries que presenten subsidència du els materials fins a l'interior de l'escorça.

L'Interior de l'Escorça

• La pressió: deguda al pes de les roques, augmenta amb la profunditat; a 12 km de profunditat supera les 3000 atmosferes.
• La temperatura: també augmenta amb la profunditat, 3 ºC cada 100 m.
• Els esforços de compressió i distensió: produïts pels moviments del mantell que comprimeixen i estiren els materials de l'escorça.
• Diagènesi: és la transformació dels sediments en roques sedimentàries a causa de la pressió i la temperatura que produeixen compactació i cimentació dels components del sediment.
• Metamorfisme: és el conjunt de canvis que experimenten les roques sotmeses a altes pressions i temperatures sense arribar a fondre's; es formen així les roques metamòrfiques.
• Magmatisme: és la fusió de les roques i la formació d'un magma, el qual dona lloc, quan es consolida, a les roques magmàtiques.

El Gradient Geotèrmic i la Calor Interna

Gradient geotèrmic: l'augment de temperatura que es produeix cap a l'interior de la Terra.

• Els impactes de meteorits: l'energia cinètica dels quals es transforma en energia tèrmica.
• La desintegració d'elements radioactius: que produeix partícules subatòmiques com els electrons i els neutrons a velocitats altes; quan aquestes partícules xoquen amb els àtoms del voltant, augmenten l'energia tèrmica.
• La decantació dels materials més densos: cap al nucli terrestre, comença quan el planeta ja havia començat a fondre's, però una vegada encetat el procés va produir, al seu torn, molta més calor a causa del fregament del ferro fos quan travessava els materials rocosos.

La Litosfera

És la part més externa del mantell superior, està fermament unida a l'escorça i forma un conjunt rígid.

• Continental: la formen l'escorça continental i part del mantell superior.
• Oceànica: la formen l'escorça oceànica i part del mantell superior.

La Dinàmica Interna de la Terra

L'activitat interna de la Terra es deu a la gran quantitat d'energia tèrmica acumulada a l'interior, cosa que dona lloc als moviments convectius. Els moviments de convecció consisteixen en corrents ascendents i descendents a l'interior d'un fluid; es formen quan el fluid es torna inestable perquè la part superior és més densa i tendeix a enfonsar-se, mentre que la part inferior és menys densa i tendeix a surar cap a la superfície.

• Corrents ascendents: el fluid calent s'expandeix, la seva densitat disminueix i tendeix a surar.
• Corrents descendents: el fluid situat més amunt es troba fred i té una densitat major, tendeix a enfonsar-se.

La Formació de les Serralades: Els Orògens

• Els arcs insulars: grups d'illes volcàniques originades en un límit convergent destructiu on es produeix subducció entre dues plaques oceàniques; el magma està originat per fusió dels materials que subdueixen.
• Orògens tèrmics: si la placa cavalcant està formada per litosfera continental, s'origina en el seu límit un relleu volcànic.
• Orògens de col·lisió: quan es produeix el xoc entre dues plaques continentals, cap d'elles pot subduir.
• Orògens intraplaca: quan es produeix una col·lisió entre continents, la compressió es transmet cap a l'interior dels dos.

La Tectònica de Plaques

Les Plaques Litosfèriques

Moviments Relatius en els Límits de les Plaques

Són zones en les quals dues o més plaques entren en contacte i interactuen entre elles, de manera que donen lloc a una intensa activitat geològica.

Els Processos Geològics en els Límits entre Plaques

Límits Constructius. Les Dorsals Oceàniques

Són zones de fractura en què el material calent del mantell surt a la superfície i origina una intensa activitat volcànica fissural. El vulcanisme produeix grans volums de basalt que origina escorça oceànica nova. Aquesta escorça queda adherida a la part més superficial del mantell i forma una prima litosfera. Els corrents de convecció divergents produeixen esforços distensius que tendeixen a separar els dos flancs de la fractura. La pressió que realitza el magma des de l'interior alça les dues voreres de la fractura que formen el relleu de la dorsal. Entre les dues voreres queda la depressió ocupada per la fractura que rep el nom de rift. A la zona del rift, l'escorça es prima i està molt fracturada. L'aigua de l'oceà s'infiltra molt fàcilment, però quan entra en contacte amb les roques, és expulsada a una temperatura molt alta i forma brolladors hidrotermals.

Límits Passius. Les Falles Transformants

Les dorsals són fractures discontínues en ziga-zaga. Amb freqüència, una dorsal s'interromp i continua uns quilòmetres més a l'esquerra o a la dreta. L'extensió del fons oceànic fa aparèixer una zona de cisallament que rep el nom de falla transformant. És un moviment de cisallament d'allò més actiu que produeix una forta sismicitat.

Límits Destructius. Les Zones de Subducció

La litosfera oceànica es plega i s'endinsa en el mantell, per això són zones de destrucció de litosfera oceànica. La placa subduent sempre és oceànica, però la placa cavalcant, que és la que es manté en la superfície, pot ser oceànica o continental. Es destrueix la litosfera oceànica. L'empenta de la placa subduent origina una intensa sismicitat. Es produeix magmatisme per la fusió del basalt de la placa subduent. L'engrandiment de la placa cavalcant origina un orògen tèrmic o un arc insular. Es produeix metamorfisme per l'increment de la pressió i la temperatura.

Límits de Col·lisió. Els Orògens de Col·lisió

Quan es produeix la col·lisió entre dues plaques continentals, una d'elles queda cavalcada damunt de l'altra i el moviment convergent es deté. El gruix de la litosfera continental s'incrementa i arriba a duplicar-se a causa de la superposició d'ambdues plaques. Els sediments acumulats entre les dues plaques abans de col·lisionar queden deformats, fracturats i apilats sobre la zona de sutura que rep el nom d'orògen de col·lisió. Es produeix un ascens isostàtic per l'empenta que fa el mantell sobre la litosfera engrandida. La compressió provocada pel xoc i el fregament entre dues plaques produeixen metamorfisme i magmatisme. S'originen acumulacions de plutons granítics. La col·lisió provoca en les dues plaques grans fractures que causen una forta sismicitat.

Característiques i Composició de les Capes Terrestres

Les Manifestacions de la Convecció

• Magmatisme terrestre: té l'origen en els violents corrents de convecció que sacsegen el ferro líquid del nucli extern.
• Moviment de continents: es deu als moviments convectius que tenen lloc en el mantell terrestre; aquestes col·lisions són l'origen de moltes serralades.
• Vulcanisme: la calor transportada des de la base del mantell fins a la part més superficial de la Terra dona lloc a les serralades volcàniques més actives del planeta, les dorsals oceàniques.
• Sismicitat: els moviments dels continents i dels fons oceànics produeixen en la litosfera grans fractures en les quals el moviment dels blocs provoca forts terratrèmols.
• Segregació de materials per densitats: els materials menys densos són duts fins a la superfície on podran tornar a enfonsar-se; d'aquesta manera s'ha originat l'escorça continental granítica, l'atmosfera i la hidrosfera.

Plomalls Tèrmics

Són columnes de material rocós calent que ascendeixen des de la base del mantell cap a la superfície, on originen una zona d'intens vulcanisme, anomenada punt calent.

La Subducció

És la formació de corrents convectius descendents constituïts per litosfera oceànica. Característiques:

• Es troben als oceans.
• La placa cavalcant pot ser oceànica o continental.
• La placa subduent es doblega.
• Es forma una fossa oceànica profunda i allargada.
• A la fossa oceànica s'acumula un gran espessor de sediments, forma un prisma d'acreció.
• Són zones amb una intensa sismicitat a causa del fregament.
• Els sismes es distribueixen segons un pla inclinat, el pla de Benioff.
• La placa subduent experimenta una fusió parcial que aporta magmes a la base de la placa cavalcant i produeix manifestacions magmàtiques, com vulcanisme i intrusions plutòniques.
• Formació d'orògens volcànics.