Capas de la Tierra y tectónica de placas

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La Tierra es una parte muy pequeña de un vasto universo, pero es nuestro hogar. Proporciona los recursos que sostienen nuestra sociedad moderna y los ingredientes necesarios para mantener la vida. Por consiguiente, el conocimiento y la comprensión de nuestro planeta son cruciales para nuestro bienestar social y, de hecho, son vitales para nuestra supervivencia.

El calor interno de la Tierra

Con la profundidad la temperatura de la Tierra aumenta debido a su calor interno. Este calor es producido por reacciones nucleares en su interior.

La energía originada en el interior de la Tierra alcanza, por conducción, la superficie terrestre, por lo que tenemos un gradiente térmico que aumenta con la profundidad.

Estructura y composición

La Tierra, ateniéndonos a sus características químicas, está dividida en corteza, manto y núcleo:

El manto, a su vez, se divide en tres partes: manto superior, zona de transición y manto inferior, mientras que el núcleo se divide en núcleo externo y núcleo interno.

Estas discontinuidades fueron determinadas mediante el estudio de las ondas sísmicas, especialmente de las ondas P y las S, ya que el comportamiento de éstas varía según las condiciones de los diferentes medios que atraviesan.

La composición de las distintas capas de la Tierra va variando:

Corteza

Los elementos más abundantes de esta capa son el silicio, el oxígeno (formando compuestos con otros elementos), el aluminio y el magnesio. Distinguimos dos tipos de corteza:

-Corteza oceánica: es mucho más joven que la corteza continental (nunca supera los 180 m.a.). También es más delgada, siendo su espesor medio de 7 km, y más densa. Está formada por una fina capa de sedimentos y rocas magmáticas (basaltos y gabros).

-Corteza continental: la forman rocas más antiguas (de hasta 3800 m.a.), es de mayor espesor, de 35 a 70 km, y es más compleja que la oceánica. Está constituida por una fina capa de rocas sedimentarias (que en ocasiones no existe), rocas metamórficas y rocas magmáticas, sobre todo granitos. Es menos densa que la oceánica.

Manto

Los materiales del manto son muy ricos en minerales máficos de hierro y magnesio, especialmente olivino y piroxeno. Debido al aumento de la proporción relativa de esos minerales, las rocas del manto —peridotita, dunita y eclogita—, comparadas con las rocas de la corteza, se caracterizan por un porcentaje de hierro y magnesio mucho mayor, en detrimento del silicio y del aluminio. Alcanza hasta los 2900 km de profundidad.

Núcleo

Está formado principalmente por hierro y níquel. Consta de núcleo externo líquido y núcleo interno, que, a pesar de que está a temperatura más alta, es sólido debido a las altas presiones.

Desde el punto de vista de su comportamiento mecánico se distinguen las siguientes capas en la Tierra:

Litosfera (lithos=piedra, sphere=esfera)

Es la capa superior, de 50 a 200 km de espesor medio. Presenta un comportamiento mecánico como el de un sólido rígido, es decir, transmite los movimientos en el mismo sentido en el que se le aplican. Es capaz de absorber cierta cantidad de energía elástica y si los esfuerzos son muy elevados puede romperse. En las zonas continentales es más gruesa que en las zonas oceánicas.

Astenosfera (asthenos=débil, sphere=esfera)

Capa dúctil por debajo de la litosfera que se extiende hasta entre los 250 y los 650 km de profundidad.

Mesosfera

Se extiende desde el límite de la astenosfera hasta los 2900 km de profundidad, donde comienza el núcleo externo. Se comporta como un sólido plástico debido a su alta temperatura. Transmite los esfuerzos que se le aplican en todas direcciones y presenta corrientes de convección: el material que se encuentra más próximo a la superficie está más frío, y al ser más frío es más denso, por lo que se hunde. El material caliente situado a más profundidad es menos denso por lo que sube ocupando el hueco que deja el material que desciende.

Endosfera o núcleo externo e interno

Tanto el núcleo externo como el interno presentan corrientes de convección pero giran a distinta velocidad, lo que genera el campo magnético terrestre.

La tectónica de placas y la explicación de los fenómenos geológicos

En 1968 surgió la teoría de la tectónica de placas. La tectónica de placas puede definirse como una teoría compuesta por una gran variedad de ideas que explican, entre otras cosas, los principales rasgos geológicos de la Tierra, entre ellos los continentes, las montañas y las cuencas oceánicas.

La litosfera se encuentra por encima de la astenosfera, una región más dúctil. Así, la roca poco resistente que se encuentra dentro de la astenosfera superior permite el movimiento de la capa externa rígida de la Tierra.

La litosfera está rota en numerosos fragmentos, llamados placas, que se mueven unas con respecto a las otras y cambian continuamente de tamaño y forma. Existen siete placas principales: la Norteamericana, la Sudamericana, la del Pacífico, la Africana, la Euroasiática, la Australiana y la Antártica. La mayoría de las grandes placas incluye un continente entero además de una gran área de suelo oceánico.

Uno de los principales fundamentos de la tectónica de placas es que las placas se mueven como unidades coherentes en relación con todas las demás placas. A medida que se mueven las placas, la distancia entre dos puntos situados en la misma placa (por ejemplo Berlín y París) permanece relativamente constante (aunque algunas placas pueden sufrir deformación interna), mientras que la distancia entre puntos situados sobre placas distintas (por ejemplo Berlín y Buenos Aires), cambia de manera gradual.

Las placas litosféricas se mueven en relación con las demás a una velocidad muy lenta pero continua, que es, de media, unos 5 cm al año. Este movimiento es impulsado en último extremo por la distribución desigual del calor en el interior de la Tierra. El material caliente que se encuentra en las profundidades del manto se mueve despacio hacia arriba y sirve como una parte del sistema de convección interna de nuestro planeta; simultáneamente, láminas más frías y densas de la litosfera descienden al manto. Todo esto pone en movimiento la capa externa rígida de la Tierra. Por último, los titánicos roces entre las placas litosféricas generan terremotos, crean volcanes y deforman grandes masas de roca en las montañas.

 Las principales interacciones entre placas se producen en los bordes, y así distinguimos tres tipos de bordes entre placas:

-Bordes convergentes (destructivos): donde dos placas se juntan. Hay tres tipos de bordes convergentes:

-Convergencia oceánica-continental: una placa con corteza oceánica colisiona con una placa con corteza continental, la cual, al ser más ligera, “flota” sobre la oceánica, que se hunde (subduce) en el manto. Al alcanzar una profundidad de unos 100 km se desencadena la fusión parcial, que origina un flujo ascendente de magma (roca fundida) que origina volcanes que crecen sobre el continente.

Este tipo de borde convergente es el que se da en la costa pacífica de América del Sur, donde la Placa de Nazca, totalmente oceánica, deriva hacia el este y colisiona con la Placa Sudamericana que deriva hacia el oeste; el magma ascendente ha formado la Cordillera de los Andes, con cientos de volcanes activos y una intensa actividad sísmica.

-Convergencia oceánica-oceánica: dos placas con corteza oceánica colisionan. Una placa subduce bajo la otra iniciándose la fusión y la actividad volcánica como en la convergencia oceánica-continental; los volcanes crecen desde el fondo oceánico originando cadenas de edificios volcánicos que emergen como islas. Estas islas están situadas a 100-300 km de la fosa submarina que se forma en el punto de subducción. Un ejemplo de archipiélago originado así es Japón.

-Convergencia continental-continental: cuando una placa oceánica en subducción contiene también litosfera continental, la subducción continuada acabará uniendo los dos bloques continentales que colisionarán. Ello pliega y deforma los sedimentos acumulados a lo largo del margen continental originando una nueva cordillera compuesta por rocas sedimentarias y metamorfizadas. Un ejemplo de esto lo tenemos en la cordillera del Himalaya, que se produjo cuando la India “embistió” a Asia. Otros sistemas montañosos importantes, como los Pirineos, los Alpes y los Urales, también se originaron durante colisiones continentales.

-Bordes divergentes (constructivos): donde dos placas se separan, lo que produce el ascenso de material desde el manto para crear nuevo suelo oceánico.

Los bordes divergentes dan lugar a dorsales, una estructura en cuyo centro existe una especie de valle denominado valle de rift, por donde sale el magma del interior de la Tierra.

La mayoría de las dorsales se encuentran sumergidas en el océano (dorsales oceánicas). Existe un borde divergente continental, situado en el este de África, que está literalmente partiendo en dos dicho continente; se extiende desde Mozambique hasta Etiopía, se continúa en el Mar Rojo y llega hasta el valle del Río Jordán y el Mar Muerto en Oriente Próximo. Constituye lo que se llama el Gran Valle de Rift. Este borde divergente terminará, algún día, dividiendo África en dos partes.

-Bordes de falla transformante (pasivos): donde dos placas se desplazan lateralmente una respecto de la otra sin la producción ni la destrucción de litosfera.

Los terremotos son explicados por la teoría de la tectónica de placas. Un terremoto es una sacudida del terreno que se produce debido a la energía acumulada en bordes de placas tectónicas. Aunque se pueden producir terremotos por otros motivos (acumulación de sedimentación, modificación del régimen de precipitación, modificación de cuencas o cauces de ríos o estuarios…), la mayoría se producen en las zonas de límite entre placas.

Igualmente, la disposición de los continentes a lo largo de la Historia se puede explicar con la teoría de la tectónica de placas. John Tuzo Wilson propuso el ciclo supercontinental o ciclo de Wilson. Según esto, la posición de los continentes a lo largo de la Historia sigue un ciclo. Cada 400-500 millones de años todas las masas de tierra emergidas se unen, formando un supercontinente. Después de la formación del supercontinente, éste se vuelve a separar. El ciclo consta de las siguientes fases (empezamos con el supercontinente formado):

-El continente se fracciona en los límites de dos placas divergentes y se forma un rift continental. Un ejemplo de este proceso en la actualidad es el rift del Este de África.

-Las dos placas divergentes se siguen separando y se forma un mar entre los dos continentes, ahora separados. Ascienden rocas del manto formando nueva corteza oceánica. Un ejemplo de este proceso en la actualidad es el Mar Rojo.

-Los continentes se siguen separando y el mar se convierte en un océano. Un ejemplo de este proceso en la actualidad es el océano Atlántico.

-Conforme el fondo se hace más antiguo en el margen continental, la litosfera se hace más gruesa y más densa, hasta llegar al punto de empezar a hundirse, por lo que se forma una fosa oceánica y comienza la subducción. No se conoce un ejemplo de un lugar donde ocurra esto en la actualidad.

-Si la velocidad de subducción es mayor que la de expansión del fondo oceánico, el tamaño del océano decrecerá, de modo que la propia dorsal puede llegar a ser subducida. Esto es lo que ocurre en la actualidad en Norteamérica.

-Tras la subducción de la dorsal, el resto de la placa oceánica subducirá, los continentes colisionarán y se formará una nueva cordillera como resultado de la colisión. Esto es lo que ocurre en la actualidad en la cordillera del Himalaya.

 Leyre González López

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