Tectónica de Placas: Estructura Interna de la Tierra y Dinámica

Estructura Interna de la Tierra y Métodos de Estudio

Para comprender la dinámica de nuestro planeta, es fundamental conocer su estructura interna. Los métodos geofísicos nos permiten estudiarla de manera indirecta:

Métodos Geofísicos

• Discontinuidades sísmicas: Zonas de cambios bruscos en la velocidad de propagación de las ondas sísmicas que marcan límites entre capas de diferente estructura y composición de materiales, llamadas discontinuidades.
• Método gravimétrico: Analiza las anomalías gravimétricas. Las anomalías positivas indican mayor gravedad y viceversa. Permite deducir la distribución de masas en la corteza. Las anomalías positivas indican materiales más densos y viceversa, lo que ayuda a deducir la presencia de yacimientos metálicos, capas de petróleo, etc.
• Método geotérmico: Estudia el aumento progresivo de la temperatura en función de la profundidad (gradiente geotérmico), que es de unos 33°C/km. Mide la temperatura en función de la profundidad. El aumento progresivo de temperatura determina el comportamiento mecánico de los materiales. Se deducen zonas de emisión de material caliente, como dorsales y volcanes.

Capas de la Tierra

La Tierra se estructura en capas concéntricas con diferentes composiciones y propiedades:

Corteza

La capa superficial está formada por rocas de silicio y aluminio, con una densidad de 2,85 g/cm³.

1. Corteza oceánica: Espesor de 10 km y densidad de 3 g/cm³. Formada por rocas volcánicas basálticas, plutónicas, detríticas y carbonatadas. Su antigüedad máxima es de 180 Ma.
2. Corteza continental: Espesor de 30-70 km y densidad de 2,7 g/cm³. Formada por rocas plutónicas graníticas, volcánicas, sedimentarias y metamórficas. Su antigüedad máxima es de 4000 Ma.
3. Discontinuidad de Conrad (20 km): Límite entre la corteza continental granítica y basáltica.
4. Discontinuidad de Mohorovicic (35-70 km): Límite entre la corteza y el manto.

Manto

Capa intermedia que representa el 82% del volumen total de la Tierra. Compuesta por minerales del grupo del olivino y piroxeno, ricos en hierro y magnesio. La temperatura oscila entre 600-3500 °C.

1. Manto superior (35-670 km): Densidad de 3,5 g/cm³. Roca predominante: peridotita.
2. Discontinuidad de Repetti (670 km): Límite entre el manto superior e inferior.
3. Manto inferior (670-2900 km): Densidad de 5,5 g/cm³. Materiales con estructura cristalina.
4. Discontinuidad de Gutenberg (2900 km): Límite entre el manto y el núcleo.

Núcleo

Capa más profunda compuesta principalmente por hierro y níquel. La temperatura oscila entre 4000-6000 °C, con una densidad de 11 g/cm³.

1. Núcleo externo (2900-5120 km): Mezcla de hierro y níquel en estado fundido-líquido.
2. Discontinuidad de Lehman-Wiechert (5150 km): Límite entre el núcleo externo e interno.
3. Núcleo interno (5120-6371 km): Cristales de hierro y níquel sólidos y orientados magnéticamente.

Otras Capas Relevantes

1. Litosfera (80-120 km): Formada por la corteza y la parte externa del manto superior. Tiene un comportamiento rígido y está fragmentada en placas litosféricas o tectónicas que se desplazan sobre la astenosfera.
2. Astenosfera: Parte del manto superior, es sólida pero se comporta como un material plástico en movimiento convectivo, con corrientes térmicas frías descendentes y calientes ascendentes.
3. Capa D: Zona de transición entre la mesosfera y la endosfera, donde hay intercambio de material y energía, y se forman plumas térmicas que ascienden hasta la corteza.
4. Endosfera: Incluye el núcleo interno sólido y el externo líquido, con corrientes de convección e intercambios energéticos con la mesosfera.

Deriva Continental

En 1912, Alfred Wegener propuso la teoría de la deriva continental, que postula que los continentes se desplazan"flotand" sobre la superficie terrestre. Durante su desplazamiento, arrastran sedimentos marinos que, al plegarse y elevarse en el frente de avance, forman las cordilleras montañosas.

Pruebas de la Deriva Continental

• Geográficas: Las costas de los continentes encajan como las piezas de un rompecabezas.
• Geológicas: Rocas de igual composición y edad tienen continuidad en márgenes continentales hoy alejados.
• Paleontológicas y paleoclimáticas: Existencia de fauna, flora, fósiles y paleoclimas similares entre continentes hoy separados.

Sin embargo, Wegener no pudo determinar el motor o la fuerza que provocaba el desplazamiento de las masas continentales.

Expansión del Fondo Oceánico

En el fondo de los océanos se encuentran las dorsales oceánicas, enormes fisuras longitudinales en grandes elevaciones o cordilleras que dividen los fondos oceánicos. A través de estas dorsales se emiten constantemente materiales magmáticos procedentes del manto terrestre, generando nueva corteza oceánica solidificada a ambos lados de la dorsal.

Pruebas de la Expansión del Fondo Oceánico

• Bandeado magnético simétrico a ambos lados de las dorsales.
• Mayor antigüedad de los fondos oceánicos a medida que se alejan de la dorsal.
• Idéntica edad de las rocas a ambos lados de la dorsal.
• Inversión de la polaridad magnética registrada en las rocas del fondo oceánico.

La edad más antigua de los fondos oceánicos es de unos 180 Ma.

Teoría de la Tectónica de Placas

La teoría de la tectónica de placas explica la dinámica de la Tierra. Esta teoría establece que la litosfera terrestre está fragmentada en placas tectónicas que se desplazan sobre la astenosfera.

Puntos Clave de la Tectónica de Placas

• Las placas se separan en las dorsales oceánicas por el empuje del magma ascendente, generando nueva corteza oceánica.
• La separación de las placas en las dorsales provoca empujes compresivos que generan choques y fricciones entre las placas.
• En las zonas de subducción, la litosfera oceánica se hunde bajo el manto, contribuyendo al movimiento de las placas.
• En los bordes de placas se producen fenómenos geológicos como pliegues, fallas, terremotos, cadenas montañosas, arcos volcánicos y fosas oceánicas.

Tipos de Placas Tectónicas

• Oceánicas: Formadas exclusivamente por litosfera oceánica (ej. Placa Pacífica, Placa de Cocos).
• Continentales: Formadas únicamente por litosfera continental (ej. Placa Iraní, Placa Sudamericana).
• Mixtas: Formadas por litosfera continental y oceánica (la mayoría, ej. Placa Africana, Placa Antártica, Placa Indoaustraliana).

Ciclo de Wilson

El ciclo de Wilson describe el proceso cíclico de apertura y cierre de los océanos, y la formación de cordilleras montañosas, a lo largo de millones de años.

Fases del Ciclo de Wilson

1. Fase de domo térmico y rift: Ascenso de materiales del manto que provoca la dilatación, elevación, adelgazamiento y fracturación de la litosfera, formando un rift continental u oceánico.
2. Fase de mar estrecho: Salida de material del manto por las fracturas, solidificándose a ambos lados y generando nueva corteza oceánica (ej. Mar Rojo).
3. Fase de océano tipo Atlántico: Continua la emisión de magma en la dorsal y la separación de las placas litosféricas.
4. Fase de océano tipo Pacífico: La apertura oceánica llega a su límite y la litosfera oceánica comienza a fracturarse, iniciando la subducción.
5. Fase de colisión tipo Himalaya: La subducción oceánica finaliza. El plegamiento y elevación del fondo oceánico y el choque entre masas continentales forman una cordillera u orógeno de colisión (obducción continental).

Motor de las Placas Tectónicas

El movimiento de las placas tectónicas es impulsado por el calor interno del planeta, que genera corrientes de convección en el manto. Este calor proviene de la formación del planeta y la desintegración de isótopos radiactivos.

• Calor interno del planeta: Facilita el movimiento de materiales del manto mediante corrientes y penachos de material caliente que ascienden y atraviesan la litosfera a través de las dorsales oceánicas.
• Dorsales oceánicas: Las elevaciones de la litosfera en las dorsales están sometidas a la fuerza gravitatoria. A ambos lados, los materiales se enfrían, consolidan y aumentan su densidad, arrastrándolos hacia el fondo.
• Zonas de subducción: La placa oceánica densa y fría se hunde en el manto, y el tirón gravitatorio contribuye al movimiento descendente de la placa que subduce.