ESTRUCTURA Y DINÁMICA DE LA TIERRA

TIEMPO GEOLÓGICO

• Hasta siglo XVIII: Teorías del Génesis. La Tierra se ha mantenido inmutable desde su creación hace 6000 años.

• James Hutton: introduce la noción del tiempo geológico (millones de años), para explicar procesos muy lentos como la erosión

Ciclo de las rocasProcesos Descripción Resultado

Superficie terrestre Meteorización Fragmentación y alteración química de los materiales

Detritos y clastos sueltos

Erosión y transporte Traslado de los materiales

Sedimentos de mayor madurez

Sedimentación Acumulación de sedimentos en capas

Formación de estratos y hundimiento de la corteza

Interior de la Corteza

Diagénesis Cementación y compactación de sedimentos

Rocas sedimentarias

Metamorfismo Cambios de la textura y minerales de las rocas sin que se produzca su fusión

Rocas metamórficas

Magmatismo Fusión de las rocas y formación de magmas

Rocas magmáticas

Gradiente geotérmico

• Tres factores modifican los materiales en el interior de la tierra: La presión que aumenta con la profundidad; los esfuerzos de compresión y distensión del manto y la temperatura.

• La temperatura aumenta con la profundidad siguiendo el llamado gradiente geotérmico a razón de 3ºC por cada 100 m en los primeros Km de profundidad. Este gradiente depende del calor residual de la Tierra que procede fundamentalmente de procesos de desintegración de elementos radiactivos

ESTRUCTURA DE LA TIERRAPara poder comprender cómo funciona la Tierra, es necesario saber cómo es por dentro, en cuanto a composición y en cuanto a estructura. El estudio del interior de la Tierra sugiere una estructura composicional en capas (geosferas) a las que se superpone una estructura dinámica, es decir referida al comportamiento de los materiales internos.

Estructura química Ante la imposibilidad de acceder directamente al interior de la Tierra, el estudio de su interior se hace por métodos indirectos, que consisten, básicamente, en medidas de características físicas del la Tierra en su conjunto. Este tipo de estudios conforman una ciencia, a caballo entre la geología y la física, denominada geofísica. Uno de esos estudios es el análisis de las ondas sísmicas

Ondas sísmicas

• Son las vibraciones (ondas sonoras) emitidas tras un movimiento sísmico (terremoto). Se transmiten por todo el interior de la Tierra.- Ondas p (longitudinales o primarias): Son las más rápidas. Se transmiten por sólidos y líquidos.- Ondas s (transversales o secundarias): Son más lentas. Sólo se transmiten por sólidos- Ondas L (superficiales o largas): Se transmiten por la superficie terrestre. Son las verdaderas causantes del terremoto y no nos "hablan" del interior.

• Al cambiar de medio de propagación, como todas las ondas, se refractan y cambian su trayectoria y su velocidad, lo que nos permite observar cambios de material en el interior de la Tierra.

• Estas refracciones generan "zonas de sombra" que permiten saber a qué profundidad se produce el cambio de material. A los cambios de material deducidos de los cambios bruscos en el comportamiento de las ondas p y s en el interior de la Tierra se les denomina discontinuidades

Discontinuidades

• Mohorovicic: Entre la corteza y el manto a profundidad que oscila entre 30 y 70 km.

• Repetti: Entre manto superior e inferior se localiza a 670 km.

• Gutemberg: Separa manto de núcleo externo. 2900 km.

• Lehman: Separa núcleo externo del interno. 5150 km

Capas de la Tierra. Modelo estático

Capas de la Tierra

Corteza

• Corteza Continental:– Escudos o Cratones– Orógenos

• Corteza transición: – Plataforma continental– Talud continental– Fosa

• Corteza oceánica– Fondo Oceánico o llanura abisal– Dorsales (rift)

Capas de la tierra. Modelo dinámico

• Cuando se analizaron los sismogramas aparecieron discrepancias que hacían suponer que la naturaleza de los materiales en ciertas zonas de la corteza y del manto no era sólida o totalmente sólida. Esas anomalías se concentran en una zona llamada canal de baja velocidad y entre otras pruebas, dan lugar al modelo dinámico de la tierra.

MODELO DINÁMICO

Concepto de litosfera• La Litosfera es la capa dinámica más íntimamente relacionada con la

dinámica interna de la Tierra. Según la Teoría de la Tectónica de Placas, que explica el mecanismo por el que se rigen los procesos geológicos internos, se define como la Corteza (continental u oceánica) más la parte superior del Manto que se comporta de forma solidaria (se desplaza) con ella. Su comportamiento va a depender del tipo de corteza que tenga en su parte superior, pudiéndose establecer diferentes comportamientos según se trate de una Litosfera continental (con corteza continental) u oceánica (con corteza oceánica). Su límite inferior es difuso y se situaría en aquella profundidad en la que los movimientos del Manto son diferentes a los de la Litosfera.

• La litosfera al ser arrastrada por los movimientos de la astenosfera se fragmenta en grandes bloques o placas litosféricas.

Isostasia• En 1914 Barrell sugirió que en el interior de manto habría una zona en la

que las altas temperaturas harían que los materiales se comportaran de manera plástica: Astenosfera que permitió explicar el fenómeno de la isostasia

Isostasia

ANTECEDENTES DE LA TECTONICA

• La Teoría de la Tectónica de Placas, también llamada de las Placas Litosféricas o Tectónicas y actualmente conocida como Tectónica Global, surge a finales de la década de los 60 (T. Wilson), como consecuencia de una serie de datos geofísicos y de teorías anteriores iniciadas en 1912 con la Deriva Continental (A. Wegener) y culminadas a principios de los 60 con la Expansión de los Fondos Oceánicos (H.H.Hess).

DERIVA CONTINENTAL

DERIVA CONTINENTAL

DERIVA CONTINENTAL

DERIVA CONTINENTAL

DERIVA CONTINENTAL

DERIVA CONTINENTAL

DERIVA CONTINENTAL

DERIVA CONTINENTAL

DERIVA CONTINENTAL

DERIVA CONTINENTAL

DERIVA CONTINENTAL

DERIVA CONTINENTAL

DERIVA CONTINENTAL

DERIVA CONTINENTAL

• Finalmente, Wegener propuso un mecanismo para explicar la deriva. Argumentó que las fuerzas gravitacionales y el “empuje” de las mareas eran las que causaban la deriva de los continentes hacia el oeste, inducidas por la atracción gravitacional del Sol y de la Luna. Pero Wegener presentó tales ideas sólo como tentativas de explicación, pues afirmó que "la cuestión de cuáles fuerzas habrían podido causar esos desplazamientos, pliegues y hendiduras, aún no puede responderse conclusivamente".

Expansión del fondo oceánico• Diez años después (finales de los '50 - principios de los '60), Harry Hammond Hess sugiere

que los fondos de los océanos se expanden continuamente mediante material del interior que sale por las dorsales oceánicas, lo que no sólo agrandaría las cuencas oceánicas, sino que empujaría a los continentes a separarse entre sí. Esta afirmación se basa en la distribución de edades de la corteza oceánica:

* Actual en el entorno de las dorsales * Aumenta de manera progresiva y simétrica, a ambos lados de la dorsal, según

nos alejamos de ella * La edad máxima, por donde volverían los materiales al interior, se encuentra a

los lados de las grandes fosas marinas • Del mismo modo, los sedimentos marinos aumentan de espesor según nos alejamos de la

dorsal. Si aceptamos que a más tiempo expuesto a la sedimentación le corresponde mayor cantidad de sedimentos, esto corrobora la distribución de edades.

• Sabemos, también, que los polos magnéticos se invierten espontáneamente. Observando las inversiones registradas en rocas marinas, encontramos las pruebas de dichas inversiones situadas simétricamente a ambos lados de las dorsales.

Expansión fondo oceánico

Corrientes de Convección• A finales de la década de los 40, se sugiere la posibilidad de que exista en

el Manto la plasticidad suficiente como para propagar el calor interno de la Tierra mediante corrientes de convección. La base de esta hipótesis es la distribución del gradiente geotérmico, máximo en las grandes dorsales oceánicas y mínimo en las fosas marinas, siendo esta la distribución característica del calor en un sistema convectivo

Manifestaciones de la Convección

• Magnetismo terrestre• Movimiento de los continentes• Vulcanismo• Sismicidad• Segregación de materiales por densidades

TECTÓNICA DE PLACAS

PLACAS LITOSFÉRICAS. TIPOS

• Oceánicas: formadas por litosfera oceánica únicamente: Pacífica, Cocos y Nazca.

• Continentales: formadas únicamente por litosfera continental: Arábiga.

• Mixtas: formadas por ambos tipos de litosfera: Euroasiática, Africana, …

Movimientos relativos entre placas

Movimientos entre placas Tipo de borde Estructuras

geológicas EjemploProcesos geológicos asociados

Divergente Constructivo Dorsal Dorsal centroatlántica

Sismicidad Vulcanismo. Expansión fondo

ConvergenteDestructivo Subducción Costa Pacífico Sismicidad

Vulcanismo

Colisión Orógeno Pirineos SismicidadPlegamientos

De cizalla Pasivos Falla transformante

Falla de San Andrés Sismicidad

LIMITES DE PLACAS• Límites divergentes o constructivos:

Coinciden las corrientes ascendentes de las dos células convectivas: en superficie toman direcciones divergentes; el material que asciende solidifica convirtiéndose en Litosfera y, por tanto, se construye nueva litosfera oceánica. El relieve que se forma se denomina dorsal oceánica.

BORDES CONSTRUCTIVOS

BORDES CONSTRUCTIVOS

BORDES CONSTRUCTIVOS

BORDES CONSTRUCTIVOS

BORDES CONSTRUCTIVOS

BORDES CONSTRUCTIVOS

BORDES CONSTRUCTIVOS

BORDES DESTRUCTIVOS

• Límites convergentes o destructivos: Coinciden las corrientes descendentes de las dos células convectivas: la Litosfera se hunde fundiéndose parcialmente. Al converger, una placa densa se desliza por debajo de la otra menos densa, lo que se conoce como subducción. La dirección de ambas placas es convergente y se destruye la litosfera. Cómo resultado de este proceso se forman las fosas oceánicas. Esto ocurre cuando las placas que convergen son una oceánica y la otra continental, subduciendo la oceánica o las dos oceánicas.

BORDES DESTRUCTIVOS

• Cuando las dos placas son continentales se produce una obducción, ya que las placas no pueden fundirse. No aparece una fosa, aparece un orógeno

BORDES DESTRUCTIVOS

BORDES DESTRUCTIVOS

BORDES DESTRUCTIVOS

BORDES DESTRUCTIVOS

BORDES DESTRUCTIVOS

BORDES DESTRUCTIVOS

BORDES DESTRUCTIVOS

BORDES DESTRUCTIVOS

BORDES PASIVOS

• Los contactos entre placas no siempre son convergentes o divergentes, sino que las corrientes de convección pueden llevar direcciones más o menos paralelas, en el mismo o contrario sentido, e incluso, formar ángulo. En este caso ni se crea ni se destruye Litosfera

• El rozamiento entre las placas en este tipo de límites genera, básicamente, procesos sísmicos, que serán tanto más fuertes o más débiles según la particular relación entre ambas placas.

BORDES PASIVOS• En Gibraltar la placa Eurasiática y la Africana son paralelas, con

desplazamiento en el mismo sentido. El rozamiento no es muy grande y los terremotos son de baja o media intensidad (terremotos de Granada, Almería, Murcia).

• En el Mediterráneo oriental, estas dos mismas placas siguen siendo paralelas, pero el desplazamiento es en sentido contrario. Los terremotos son de alta intensidad (terremotos de Turquía).

• En la costa pacífica de Norteamérica, la placa Pacífica y la Americana "chocan" en ángulo recto, formando la falla de San Andrés, origen de los terremotos de California, de alta intensidad.

BORDES PASIVOS

PENACHOS TÉRMICOS

• LOS PENACHOS TÉRMICOS SON COLUMNAS DE MATERIAL ROCOSO CALIENTE QUE ASCIENDEN DESDE LA BASE DEL MANTO (CAPA D), HASTA QUE PERFORAN LA LITOSFERA Y ORIGINAN EN LA SUPERFICIE UNA ZONA DE INTENSO VULCANISMO LLAMADA PUNTO CALIENTE.

CONCLUSIÓN• Bordes Constructivos:

– Dorsales oceánicas• Bordes destructivos.

– Subducción: Fosas, Orógenos perioceánicos (vulcanismo. Andes, Arco-islas (archipiélago de Japón)

– Obducción: Orógenos de colisión (tectónicos. Himalaya)– Orógenos intraplaca (tectónicos. Pirineos)

• Bordes pasivos– Fallas transformantes (falla de San Andrés)

• Penachos calientes: Fuera de los límites de placas. Dan lugar a los arcos de islas volcánicos (islas del Pacífico) o a fenómenos de rifting

ESQUEMA MUDO

DEFORMACIONES DE LAS ROCAS

• Los esfuerzos compresivos y distensivos a los que está sometida la corteza da lugar a tres tipos de deformaciones de las rocas:– ELÁSTICAS: Las rocas recuperan su forma inicial

cuando cesa el esfuerzo (las ondas sísmicas las producen)

– PLÁSTICAS: Las roca se pliegan de manera irreversible. Pliegues.

– FRÁGILES: Las roca se rompen. Fallas y Diaclasas

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