Origen y Estructura de la Tierra: Tectónica de Placas y Formación del Planeta

Origen y Evolución de la Tierra

Hace aproximadamente 4600 millones de años, la Tierra se originó junto con el resto del sistema solar. Ambos se formaron a partir de una nebulosa, una vasta nube de gas y polvo cósmico que comenzó a girar a gran velocidad. Este giro concentró una gran cantidad de hidrógeno en el centro, dando lugar al Sol.

La acreción es una teoría que explica cómo parte de los materiales de la nebulosa formaron los planetesimales, cuerpos rocosos que flotaban en el espacio. Estos planetesimales chocaron entre sí, creando una masa fundida de rocas que se convertiría en la Tierra primitiva.

La masa fundida continuó girando, enfriándose gradualmente desde el exterior hacia el interior. Este proceso de enfriamiento diferenció la Tierra en capas compuestas por distintos tipos de rocas: las menos densas ascendieron hacia la superficie, mientras que las más densas se hundieron hacia el interior.

Características de la Tierra

Debido a su origen, la Tierra presenta las siguientes características:

• Su forma no es completamente esférica, sino que está ensanchada en el Ecuador y achatada en los polos. El radio polar es de 6371 km, mientras que el radio ecuatorial es de 6378 km.
• La Tierra rota sobre un eje imaginario inclinado aproximadamente 23º, lo que se conoce como movimiento de rotación. Además, orbita alrededor del Sol, lo que da lugar a las estaciones del año, en un movimiento de traslación.
• Respecto al Sol, la Tierra es el tercer planeta, a una distancia de 150 millones de kilómetros.
• Según su estructura, la Tierra es un planeta formado por capas, con una superficie cubierta de agua y una atmósfera protectora de gases.

Métodos para Estudiar el Interior de la Tierra

Métodos Directos

Permiten obtener muestras para su análisis. Los sondeos han revelado que las rocas superficiales tienen una densidad media de 2,7 g/cm³, lo que indica que los materiales del interior son mucho más densos.

Otros estudios directos incluyen el análisis de materiales volcánicos expulsados del interior terrestre y el estudio de meteoritos, que proporcionan información sobre la composición original del planeta.

Métodos Indirectos

No proporcionan muestras directas, sino que se basan en estudios físicos. La gravimetría, por ejemplo, mide la gravedad para detectar anomalías que sugieren una composición heterogénea de la Tierra. El estudio del magnetismo terrestre, que cambia a lo largo del tiempo, también revela anomalías. Este magnetismo se debe a un núcleo de hierro sólido rodeado de metal fundido.

Sismología

La sismología estudia los terremotos y utiliza las ondas sísmicas para investigar el interior de la Tierra. Estas ondas se originan en el hipocentro, el punto de origen de un terremoto, y viajan por el interior del planeta a diferentes velocidades y direcciones según el material que atraviesan.

Los sismógrafos registran las ondas sísmicas, que son analizadas por los sismólogos. Las gráficas de los sismógrafos revelan las discontinuidades terrestres, donde las ondas cambian de dirección y velocidad.

• Discontinuidad de Mohorovičić: Límite entre la corteza y el manto a 30 km de profundidad.
• Discontinuidad de Repetti: A 670 km de profundidad, donde las ondas aumentan su velocidad.
• Discontinuidad de Gutenberg: A 2900 km de profundidad, donde las ondas S desaparecen y las ondas P disminuyen su velocidad.
• Discontinuidad de Lehmann: A 5100 km de profundidad, donde las ondas P aumentan su velocidad.

Existen dos tipos de ondas sísmicas:

• Ondas P (Primarias): Son las primeras en ser registradas, se mueven a mayor velocidad y su propagación es rectilínea y longitudinal. Pueden atravesar medios sólidos y líquidos.
• Ondas S (Secundarias): Son más lentas y su propagación es transversal. Solo atraviesan medios sólidos.

Modelos del Interior Terrestre

Modelo Geoquímico

• Corteza: 0-30 km de profundidad. Abundancia de granito, silicatos (cuarzo, feldespato, mica), aluminio y oxígeno.
• Manto Superior: 30-670 km de profundidad. Rocas silicatadas más densas que las de la corteza.
• Manto Inferior: 670-2900 km de profundidad. Abundancia de peridotitas, silicio, magnesio y oxígeno.
• Núcleo Externo: 2900-5100 km de profundidad. Abundancia de hierro y níquel en estado líquido.
• Núcleo Interno: 5100-6373 km de profundidad. Abundancia de hierro y níquel en estado sólido.

Modelo Geodinámico o Geofísico

• Litosfera: 0-150 km de profundidad. Incluye la corteza y parte del manto. Es una capa fría, de baja presión y fracturada.
• Astenosfera: 150-700 km de profundidad. Capa blanda y plástica con alta temperatura y elementos radiactivos. La litosfera puede hundirse en ella.
• Mesosfera: 700-2900 km de profundidad. Sólida, rígida, con alta presión y temperatura. La zona más profunda comienza a fundirse en el límite D.
• Límite D: Zona donde las rocas se funden debido a las altas temperaturas.
• Endosfera Externa: 2900-5100 km de profundidad. Materiales fundidos en estado líquido debido a las altas temperaturas remanentes de la formación de la Tierra.
• Endosfera Interna: El hierro se solidifica debido a la enorme presión.

El modelo dinámico explica el enfriamiento gradual de la Tierra por radiación o convección. El movimiento de las placas tectónicas se debe a la convección interna. Los fenómenos geológicos como terremotos y volcanes cesarán cuando el núcleo pierda todo su calor.

La Corteza Terrestre

Es la capa más superficial, con un espesor de unos 30 km, y la más heterogénea. Se distinguen dos tipos:

Corteza Continental

Muy antigua, con rocas de hasta 3900 millones de años. La densidad media es de 2,7 g/cm³. Es una corteza emergente.

• Análisis vertical: El primer nivel está compuesto por rocas sedimentarias, seguido de un nivel magmático con granito, y rocas metamórficas en la zona más profunda.
• Análisis horizontal: Se encuentran cratones (rocas antiguas, desgastadas, amplias, de bajo relieve y estables) y orógenos (cordilleras actuales, inestables, de menos de 200 millones de años).

El límite de la corteza continental son las plataformas continentales, zonas sumergidas hasta 200 m de profundidad.

Corteza Oceánica

Delgada, con materiales de densidad superior a 3 g/cm³ y rocas jóvenes de menos de 200 millones de años.

• Análisis vertical: Principalmente rocas magmáticas, como el basalto, que en la superficie se denominan lavas almohadilladas.
• Análisis horizontal: Se observa una brusca caída llamada talud continental. En el fondo marino se encuentran las llanuras abisales, con dorsales (cordilleras submarinas volcánicas) en el centro de los océanos. También pueden encontrarse fosas oceánicas, trincheras profundas, estrechas y alargadas que pueden alcanzar 11 km de profundidad.

Teoría de las Placas Litosféricas y sus Límites

La litosfera es una capa superficial que incluye la corteza y parte del manto. Está fracturada, formando las placas litosféricas, que se mueven debido al enfriamiento de la Tierra por convección y a los materiales plásticos sobre los que se apoyan.

Según su tamaño, hay macroplacas y microplacas. Una placa mixta está formada por corteza continental y oceánica.

Tipos de Límites de Placas

• Límites de separación o construcción: Se crea nueva litosfera en las dorsales oceánicas.
• Límites de choque: Se destruye litosfera en las fosas oceánicas.
• Límites neutros o pasivos: Las placas se deslizan sin separarse ni chocar, formando fallas de transformación.

Dinámica de Placas

• Límites Divergentes: Coinciden con las dorsales oceánicas, zonas activas con vulcanismo. La formación de una dorsal crea un océano, proceso llamado expansión de fondos oceánicos. Se originan en masas continentales a partir de un rift, una grieta que evoluciona a lagos y luego a una dorsal submarina.
• Límites Convergentes: Zonas donde se destruye litosfera, formándose fosas oceánicas, cordilleras continentales y arcos insulares. Se produce subducción, donde una placa se introduce bajo otra de menor densidad. El plano de Benioff muestra focos sísmicos alineados en zonas de subducción. También puede ocurrir obducción, el encuentro de dos masas continentales por el cierre de un océano.
• Límites Neutros o Pasivos: Las placas se deslizan en zonas de fallas de transformación, roturas en las dorsales.

Alfred Wegener y la Deriva Continental

Alfred Wegener propuso que los continentes se mueven y en el pasado formaron un supercontinente llamado Pangea. Afirmó que hace 100 millones de años estuvieron unidos, aunque no pudo explicar científicamente las causas. Aportó varias pruebas:

• Pruebas paleontológicas: Fósiles idénticos en Sudamérica y África.
• Pruebas geográficas: La costa africana encaja con la sudamericana.
• Pruebas paleoclimáticas: Restos de antiguos glaciares que indican la unión de los continentes.
• Pruebas geológicas: Minas de diamantes que encajan en África y Sudamérica.

Wegener es considerado el padre de la geología moderna por su teoría de la deriva continental.

Ciclo de Wilson

Explica la teoría de la tectónica de placas:

1. La corteza continental, fría y quebradiza, se abomba y rompe por el calor interno, formando rifts intracontinentales llenos de lagos.
2. Los lagos se unen formando un pequeño mar, un nuevo límite divergente.
3. Fase oceánica de márgenes estables, con acumulación de sedimentos al pie del talud continental.
4. Se produce subducción, un nuevo límite convergente donde se destruye litosfera.
5. Los océanos se reducen.
6. Finalmente, se produce obducción, el océano desaparece y los continentes colisionan formando una cordillera intercontinental.