Nacimiento y Evolución de las Ciencias Geológicas: Un Enfoque Integral

APARTADO 1: NACIMIENTO DE LAS CIENCIAS GEOLOGICAS

Neptunismo: teoría errónea. Abraham G. Werner. Formación de rocas de la corteza terrestre = proceso de sedimentación y cristalización.

Catastrofismo: Georges Cuvier. Formación de fósiles y forma del planeta = acción de sucesivas catástrofes (diluvio universal).

Plutonismo: consolidación de sedimentos y origen de rocas volcánicas y plutónicas por el enfriamiento del magma interior de la Tierra.

Uniformismo o actualismo: Charles Lyell. Fuerzas naturales actuaron en el pasado = operan en la actualidad.

Fijistas o verticalistas: aceptan movimientos verticales de la corteza terrestre.

Movilistas o horizontales: basada en movimientos horizontales de bloques de la corteza.

Holmes: existencia de corrientes de convección en el manto como causa del movimiento de continentes y de la continua formación de corteza oceánica.

Hess: formuló la hipótesis de expansión del fondo de los océanos. El fondo de los océanos se crea en las dorsales, se desplaza y se destruye en las zonas de subducción.

Wilson: apoyó y justificó la existencia de algunos archipiélagos volcánicos por la acción de plumas magmáticas del manto profundo.

Georges Morgan, Parker y Pichon desarrollaron las ideas que mostraban la superficie de la Tierra dividida en grandes placas litosféricas que se movían unas respecto a las otras.

APARTADO 2: MODELO ESTÁTICO DEL INTERIOR TERRESTRE:

El modelo estático o geoquímico concibe el interior de la Tierra como una gigantesca estructura rocosa distribuida en capas concéntricas separadas por discontinuidades, que son zonas de separación entre capas que presentan distinta composición química, mineralógica o estado físico diferente.

• Corteza: capa más externa que se extiende hasta la discontinuidad de Mohorovičić.
• Corteza continental: hasta 70 km de profundidad, formada por rocas sedimentarias, metamórficas y magmáticas.
• Corteza oceánica: espesor de 6 a 12 km, constituida por basaltos y gravas.
• Manto: constituido por rocas peridotitas cuyo mineral más abundante es el olivino. Alrededor de los 400 km de profundidad aparece la primera transición. A los 670 km = discontinuidad de Repetti que marca el límite entre el manto superior y el manto inferior.
• Núcleo: se extiende desde la discontinuidad de Gutenberg hasta el centro de la Tierra. El núcleo externo es líquido, compuesto fundamentalmente por hierro y níquel, está separado por la discontinuidad de Weichert-Lehman del núcleo interno sólido constituido por cristales de una aleación de hierro y níquel. El movimiento de los fluidos del núcleo externo son las causas del campo magnético terrestre denominado magnetosfera. Constituye un invisible escudo protector que desvía el incesante bombardeo de las partículas energéticas procedentes del Sol.

APARTADO 3: TECTÓNICA DE PLACAS

La teoría de la tectónica de placas considera que los materiales rocosos de la corteza y de la parte superior del manto constituyen una unidad rígida y quebradiza llamada litosfera, espesor medio = 100 km. La litosfera se encuentra fragmentada en trozos llamados placas litosféricas que encajan entre sí. Cada placa está formada por litosfera oceánica o es mixta, donde hay parte oceánica y parte continental. Las placas limitan con bordes de placa, 3 tipos: dorsal oceánica, zonas de subducción o fallas de transformación.

Las placas litosféricas flotan sobre el manto superior y no son estáticas, se mueven, se crean y se destruyen, separan continentes y los juntan de nuevo. Las causas de este movimiento se explican mediante la teoría de la tectónica de placas: la litosfera oceánica se crea en las dorsales y se destruye en las zonas de subducción. El motor que mueve horizontalmente las placas es el calor interno procedente del núcleo y del manto junto con el tirón gravitatorio en las zonas de subducción.

Fenómenos geológicos relacionados con los bordes de las placas litosféricas:

• Dorsales oceánicas: son enormes cordilleras que se extienden por toda la Tierra, presentan un intenso vulcanismo que no cesa de emitir magma. Estas cordilleras se llaman bordes constructivos porque cuando el magma se enfría y solidifica forma rocas basálticas, creando nueva litosfera oceánica. El eje de las dorsales se encuentra fragmentado por fallas de transformación responsables de los seísmos.
• Zonas de subducción: se denominan bordes destructivos porque se destruye la litosfera oceánica de forma continua y se forman las fosas oceánicas. La litosfera oceánica se crea en las dorsales, pero conforme se aleja, envejece, se enfría y se hace más densa, volviendo de nuevo al manto, hasta la capa D. En su camino de regreso, los materiales de la litosfera oceánica describen un plano inclinado, plano de Benioff, donde se generan los focos sísmicos. Al alcanzar profundidad, la roca se funde y origina magma que alimenta a los volcanes.
• Fallas de transformación: se denominan bordes neutros, porque ni se crea ni se destruye litosfera. Pueden encontrarse cortando transversalmente el eje de las dorsales oceánicas y en los bordes de las placas litosféricas, que permiten que las placas se deslicen una respecto a otra, en sentidos contrarios, lo que genera actividad sísmica, pero sin vulcanismo.

El motor que mueve las placas: Los materiales, desde el núcleo hasta la litosfera, están en continuo movimiento debido al tirón gravitatorio que ejerce la litosfera cuando subduce, y el calor interno de la Tierra (restos de calor primordial y desintegración de elementos radiactivos).

• El principal flujo convectivo se debe a la subducción de la litosfera oceánica que enfría el manto superior y desciende hasta la capa D, lo que provoca el ascenso de materiales mediante corrientes de convección. Este incesante movimiento es posible por la presión y temperatura tan grandes que hacen que presenten características de los fluidos.
• El segundo flujo convectivo se debe al calor acumulado durante millones de años en la capa D. Cada burbuja origina una pluma de magma que asciende a través del manto, perfora la litosfera y origina un punto caliente con intensa actividad volcánica.

Teoría de la tectónica de placas = teoría global. La tectónica de placas es una teoría global ya que los grandes fenómenos geológicos, vulcanismo y sismicidad, tienen una explicación conjunta y son motivados por una causa común, el calor interno de la Tierra, y por la energía potencial gravitatoria.

• Seísmos: en las zonas de subducción, dorsales oceánicas y fallas de transformación, las rocas chocan y originan seísmos. Cuando afectan a los continentes se denominan terremotos, en los fondos oceánicos, maremotos, con olas llamadas tsunamis.
• Volcanes: dorsales oceánicas, zonas de subducción y puntos calientes.
• Formación de montañas: el empuje de la placa aplasta los sedimentos acumulados en las zonas de subducción, los pliega y fractura, y luego los levanta formando cordilleras.
• Expansión de los océanos: la litosfera se crea continuamente a ambos lados de las dorsales.
• Deriva de continentes: los continentes que forman parte de las placas litosféricas se mueven a la deriva. Unas veces se separan y otras colisionan.
• Yacimientos minerales y petrolíferos: la tectónica de placas permite la localización de yacimientos de petróleo y gas natural y minerales.

APARTADO 4: VOLCANES.

El ascenso de materiales calientes del manto y la disminución de la presión provocan la formación de magma (mezcla caliente muy fluida formada por materiales rocosos, partículas sólidas de minerales, fragmentos de rocas y gases disueltos). Los volcanes se forman cuando el magma asciende hasta la superficie a través de las fisuras de la corteza oceánica o continental, se enfría y erupciona con gases sólidos, roca fundida y lava.

Se localizan dentro de las placas (en los puntos calientes) y en los bordes de las placas litosféricas (dorsales y zonas de subducción).

Vulcanismo en los puntos calientes:

• A) Perforación de la litosfera oceánica y aparición de una cadena de volcanes: si el punto caliente permanece fijo, la litosfera oceánica se perfora conforme se desplaza. Esto origina volcanes submarinos que son más jóvenes cuanto más cerca están del punto caliente. Si la actividad del punto caliente es muy intensa, los volcanes emergen y se forman cadenas de islas volcánicas (Hawái). Suelen dar lugar a conos en forma de escudo.
• B)Origen de las grandes provincias ígneas o basálticas: son extensas zonas del planeta sepultadas por lavas basálticas, por la actividad volcánica de un punto caliente (Trapps del Decán, India).
• C) Alargamiento

D) De la litosfera continental y formación de un rift: El punto caliente se abomba y adelgaza hasta originar 2 fracturas que convergen en un punto, punto triple. Se pueden convertir en depresiones o valles de hundimiento denominados rift, que en el futuro pueden dar lugar a una dorsal (Mar Rojo).

Vulcanismo en las dorsales oceánicas: en el fondo de los océanos se encuentran los volcanes de fisura. Sus erupciones, en forma de colada, forman capas horizontales, originando rocas basálticas.

Vulcanismo en las zonas de subducción: gran parte de los volcanes se encuentran en el cinturón de fuego pacífico que bordea la cuenca. 2 situaciones:

• A) Subducción de la litosfera oceánica por debajo de la oceánica = archipiélago de arcoislas (Japón y Filipinas).
• B) Subducción de la litosfera oceánica por debajo de la continental = arco volcánico continental asociado a una cordillera (Andes). Las erupciones no son tranquilas y los volcanes tienen forma de cono, pueden estar formados por piroclastos (conos de cenizas) o por estratovolcanes.

Erupciones volcánicas = conjunto de fenómenos que tienen lugar cuando el magma alcanza la superficie terrestre. Cuando el magma procedente del manto o de la corteza se estanca, forma una cámara magmática. Los gases disueltos en el magma dejan de estarlo, aumentan la presión y empujan al magma. Este asciende a través de chimeneas y sale por el cráter. El magma, al enfriarse, puede originar magmas fluidos y magmas viscosos.

APARTADO 5: SEÍSMOS.

Provocados por las erupciones volcánicas, explosiones subterráneas o por el hundimiento de cavernas, pero es la dinámica de las placas litosféricas la responsable de la mayor parte.

Los seísmos generados en las dorsales, zonas de subducción y fallas se deben a sacudidas bruscas del suelo causadas por la fracturación de rocas en profundidad, liberando grandes cantidades de energía. Tierra = terremoto, mar = maremoto.

Las ondas sísmicas se generan en el foco o hipocentro, se localiza a varios km de profundidad, se pueden captar mediante sismógrafos que registran las ondas mediante gráficos llamados sismogramas; el epicentro es la zona de la superficie situada sobre el foco.

Tipos de ondas sísmicas:

• Ondas P o primarias: ondas longitudinales que provocan una sucesión de compresiones y expansiones en la misma dirección que la onda. Son las primeras en llegar y las que se registran en primer lugar en los sismogramas. Se propagan por todos los medios.
• Ondas S o secundarias: son ondas transversales que provocan movimientos de arriba abajo, perpendicularmente a la dirección de la onda. Se registran en segundo lugar y solo se propagan por sólido.
• Ondas L o de superficie: cuando las ondas anteriores alcanzan el epicentro generan ondas superficiales, L o lentas que son las últimas en llegar. Se propagan por la superficie desde el epicentro y hay 2 clases: Rayleigh (producen movimiento elíptico que sacude a las rocas de arriba abajo y de atrás hacia adelante) y las Love (provocan movimientos horizontales de un lado a otro).

Escala de Richter: mide la magnitud de un terremoto que es la medida de la energía liberada por el seísmo. El valor puede alcanzar todos los límites teóricos (Valdivia, Chile, 1960 = 9.6).

Escala MSK: consta de 12 grados en números romanos y mide la intensidad de los efectos que produce sobre las personas, objetos, construcciones y terreno. Los puntos de una zona que presentan la misma intensidad se unen mediante curvas llamadas isosistas.

APARTADO 6: DORSALES OCEÁNICAS

La actividad de las dorsales oceánicas provoca la fragmentación de los continentes y se forman océanos entre bloques continentales fragmentados. En el proceso de apertura de un océano se distinguen 4 etapas:

• Inicio de la dorsal: etapa de abombamiento.
• Dorsales jóvenes: la litosfera se estira y adelgaza hasta fracturarse y da lugar a un punto triple. El rift: depresión o fosa tectónica formada por el hundimiento de bloques centrales generados por el sistema de fallas escalonadas a ambos lados del valle de hundimiento; en algunas zonas el magma escapa y puede formar llanuras o coladas basálticas o dar lugar a conos volcánicos.
• Dorsales de media edad: el hundimiento del rift provoca la inundación del valle y da lugar a un estrecho mar (Mar Rojo). La rotura de la litosfera disminuye la presión y se forma el magma, este asciende y se extiende por el fondo del valle inundado. Este vulcanismo origina rocas basálticas que formarán una futura litosfera oceánica.
• Dorsal madura: la actividad de la dorsal continúa y se genera una nueva litosfera oceánica que expandirá el fondo del océano, el estrecho mar evolucionará hasta convertirse en un océano separando 2 bloques continentales fracturados (Atlántico).

APARTADO 7: ZONAS DE SUBDUCCIÓN:

Las zonas de subducción se denominan bordes destructivos o convergentes porque son zonas donde la litosfera oceánica se está destruyendo continuamente. El proceso de subducción da lugar a actividad sísmica y volcánica y a la formación de fosas oceánicas, archipiélagos de arcoislas y al proceso de orogénesis (formación de las cordilleras).

Colisión intercontinental: al avanzar el proceso de subducción en una placa mixta, se agota la litosfera oceánica, el océano va encogiendo, colisiona y da lugar a una cadena montañosa (Himalaya o Alpes). Esto se debe a que los sedimentos acumulados se pliegan y forman un prisma de acreción cuyo tamaño va aumentando hasta que emerge y da lugar a una cadena montañosa. Una parte de los materiales subducidos se funden y se transforman en magma. Cuando se produce la colisión ya no puede ascender, pues las fisuras quedan selladas por la colisión entre los continentes. Por esa razón no existe vulcanismo, pero sí actividad sísmica.

APARTADO 8: DERIVA CONTINENTAL

Ciclo de Wilson: ciclo evolutivo que explica la apertura y el cierre de las cuencas oceánicas y los cambios en la distribución de los continentes y océanos a lo largo del tiempo.

Wegener: formuló la hipótesis de la deriva continental sobre el desplazamiento de los continentes: los continentes se mueven a la deriva a través del manto. Presentó pruebas consistentes (paleontológicas, paleoclimáticas, geográficas y geológicas) con argumentos sólidos y coherentes. La teoría de la tectónica de placas ha venido a dar la razón a Wegener al responder a sus interrogantes: los continentes que forman parte de las placas litosféricas se mueven a la deriva, unas veces se separan, otras colisionan. Pangea: supercontinente formado por la aglomeración de todos los fragmentos continentales.

APARTADO 9: TECTÓNICA DE PLACAS

Yacimientos minerales: gran parte de los minerales que se explotan se localizan en las zonas de subducción o de puntos calientes. El magmatismo de las dorsales oceánicas también es responsable de la formación de minerales (yacimientos de cobre, Chipre).

Combustibles fósiles: carbón, petróleo y gas natural se han formado en épocas pasadas mediante procesos geológicos de enterramiento y descomposición de materia. El carbón se formó por el enterramiento de la madera de las plantas primitivas. El petróleo y gas natural proceden de la acumulación de sedimentos y enterramiento de materia orgánica, oxígeno y elevada presión y temperatura.

Energía geotérmica: se emplea en países que tienen amplia actividad volcánica donde se puede utilizar el calor interno de la Tierra para generar electricidad. También se puede utilizar el agua caliente para calefacción de viviendas.

Suelos fértiles: en las regiones volcánicas la meteorización de las rocas ha originado suelos fértiles para la agricultura (Hawái o Canarias).

Riesgos asociados a la dinámica interna de la Tierra: Riesgo volcánico: muchas erupciones provocan gran cantidad de víctimas por lo que se convierten en un grave riesgo para las personas y sus bienes. Riesgo sísmico: es la probabilidad de que ocurra un seísmo en una zona concreta. Las ondas L arrasan vías de comunicación, edificios y poblaciones enteras, y pueden llegar a cobrarse miles de vidas humanas.