TEMA DE GEOLOGÍA PARTE II. GEODINÁMICA.

1.MÉTODOS DE ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE. Existen básicamente dos tipos de métodos que permiten el estudio de la Tierra y que apoyan las ideas actuales sobre cómo está estructurado el planeta.

Los métodos directos. Se basan en el estudio de los materiales extraídos de la Tierra a través de perforaciones o sondeos, por lo que solo aportan información sobre las capas más superficiales.

Los métodos indirectos. Se basan en el estudio de las propiedades físicas y químicas de las rocas del interior terrestre a distancia, a partir de las cuales se deduce su estructura, estado físico y composición. Entre ellos destaca el estudio mediante ondas sísmicas o método sísmico, también tenemos los métodos gravimétricos o el estudio del flujo térmico del planeta. Actualmente el método más moderno se llama tomografía sísmica, y permite una especie de radiografía del interior terrestre, detectando zonas más calientes o frías.

Dependiendo de los métodos de estudio y el criterio empleado se diferencian dos modelos para explicar cómo es el interior de la Tierra, el modelo geoquímico y el geodinámico.

2.MODELOS SOBRE EL INTERIOR DE LA TIERRA.

1.Modelo Geoquímico. Se planteó a partir de los datos sugeridos por el estudio de la propagación de las ondas sísmicas en el interior terrestre. Los cambios de velocidad y dirección de estas ondas indican la presencia de diferentes materiales con diferentes composiciones, estados físicos y propiedades, esto permite establecer fronteras que delimitan capas distintas en el interior. A estos límites entre capas se los llamó discontinuidades. El modelo considera la Tierra dividida en tres partes:

Corteza: La capa más superficial, su grosor varía entre 6 Km en el fondo oceánico o 70Km bajo grandes cordilleras. Se diferencian por su composición y estructura dos tipos de corteza, la oceánica y la continental. Están formadas por rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias.

Manto: Es la capa intermedia, se encuentra desde la discontinuidad que marca el fin de la corteza ( disc. De Mohorovicic ) y la que marca el inicio del núcleo ( disc. De Gutenberg ). Su temperatura y densidad aumenta con la profundidad. Se compone de rocas de tipo ígneo como la peridotita.

Núcleo: Es la capa más profunda, situada en el centro, es una esfera de mayor densidad que el manto. Presenta al menos dos capas, una externa con materiales metálicos fundidos y otra interna sólida a pesar de la temperatura por causa de la enorme presión. Su naturaleza es metálica, básicamente hierro y algo de níquel, aunque también con trazas de otros elementos como el azúfre.

2.ModeloGeodinámico. Describe el interior terrestre a partir del movimiento de los materiales, lo cual depende de su estado físico. Según este modelo existen las siguientes capas:

Litosfera: Sería la capa superficial del planeta y la única formada por materiales totalmente cristalizados y rígidos. Se divide en varias placas fragmentadas o placas litosféricas. También diferencia una litosfera oceánica más delgada y otra continental más gruesa.

Mesosfera: Capa intermedia formada por materiales que pueden fluir lentamente en forma de corrientes de convección. La parte superior se denomina Astenosfera y seria la más fluida.

Endosfera: Capa más interna y coincidente con el núcleo del otro modelo. Parece que también sus materiales fluyen formando corrientes de convección.

3.MOVIMIENTOS EN LA SUPERFICIE E INTERIOR DE LA TIERRA.

Se consideran básicamente movimientos arriba y abajo, que se explican mediante el concepto de Isostasia, y movimientos en horizontal que se entienden desde la teoría de la tectónica de placas.

El precursor del estudio de los movimientos de la superficie terrestre fue Alfred Wegener. En el año 1915 publicó la hipótesis de la deriva de los continentes donde planteaba que hace 200 m.a. existía un único supercontinente que llamó Pangea. Posteriormente Pangea se fragmentó en continentes más pequeños que se movieron (derivaron) a las posiciones que ocupan en la actualidad. Se apoyó en pruebas geográficas (encaje de los continentes), pruebas geológicas (continuidad y coincidencia de materiales y cordilleras en continentes hoy separados), pruebas paleoclimáticas( zonas que en el pasado tuvieron el mismo clima) y pruebas paleontológicas ( estudio de la distribución de fósiles de determinadas especies de animales y plantas en continentes hoy separados ). Sin embargo, su hipótesis fue rechazada pues no pudo explicar el mecanismo que conseguía mover a los continentes. Esta explicación se logra con la Teoría de la tectónica de placas en la actualidad.

Según esta teoría, la litosfera sería la capa sólida que envuelve a la Tierra. Esta capa está dividida en fragmentos llamados placas litosféricas o placas tectónicas. Existen dos tipos, la litosférica oceánica, que se sitúa bajo los océanos y es más delgada, y la litosfera continental, que constituye los continentes y es más gruesa. La composición y estructura de ambas es diferente:

La diferencia entre el concepto de corteza y litosfera radica en que la litosfera incluye un fragmento de lo que en el modelo geoquímico se considera manto superior, este fragmento se situaría sobre la astenosfera fundida y sería sólido.

Las placas litosféricas se clasifican según el tipo de litosfera que las forman, así se habla de placas oceánicas (formadas exclusivamente por litosfera oceánica), y placas mixtas (con litosfera oceánica y continental). En la actualidad se consideran en la Tierra ocho grandes placas principales que, debido a las corrientes de convección que existen en el manto se mueven, bien chocando, rozándose lateralmente o hundiéndose una por debajo de otra (subducción). Estas corrientes de materiales que fluyen en el manto debido a que se calientan por debajo gracias al núcleo fundido, son el mecanismo motor de las placas que Wegener no supo explicar. También colabora al hundimiento de placas, siempre oceánicas, su mayor densidad, que por la propia gravedad facilita el proceso. Las corrientes de convección aparecen en la figura siguiente:

El movimiento de las placas y el contacto entre ellas puede ser diferente según las corrientes que tengan por debajo. A veces se separan y se habla de bordes de placa divergentes (o constructivos), a veces chocan frontalmente formando un borde convergente (o destructivo) y a veces se rozan lateralmente formando un borde de placa pasivo. En los bordes constructivos se forma nueva litosfera oceánica a partir de los materiales que afloran del manto fundido y que dan lugar a montañas submarinas llamadas dorsales oceánicas. En los bordes destructivos se forman nuevas cordilleras por acumulación de materiales de los continentes que chocan y, a veces, una placa se hunde por debajo de otra (la más fina y densa suele hundirse) en un fenómeno llamado subducción, que da lugar a fosas oceánicas.

Las zonas de litosfera oceánica y continental varían sus posiciones con el tiempo, por ello los continentes y océanos no siempre han ocupado las mismas posiciones actuales. Cuando dos continentes chocan puede desaparecer el océano que hubiese entre ambos, mientras que cuando uno se fragmenta entre ambos puede aparecer un nuevo océano. El ciclo de cierre y apertura de océanos se conoce como ciclo de Wilson. En la actualidad la formación de un nuevo futuro océano se observa en el valle del Rift africano.

3.1Pruebas a favor de la Tectónica de Placas. Las principales pruebas, aparte de las aportadas por Wegener que también pueden considerarse, son:

1. Paleomagnetismo y expansión de los fondos oceánicos.2. Distribución global de terremotos y volcanes.3. Distribución de fosas oceánicas y cordilleras.

1.Expansión de los fondos oceánicos y Paleomagnetismo. Las campañas de perforación de los fondos oceánicos, junto con datos aportados acerca de las profundidades y vulcanismo submarino han dado una visión actual diferente de los fondos oceánicos. Uno de los más estudiados es el Atlántico. Si comprobó que todas las rocas del fondo atlántico son volcánicas y además más antiguas a medida que nos aproximamos a las orillas del océano. En cambio, en el centro son muy recientes. Además se comprobó que las rocas más antiguas están cubiertas por un mayor espesor de sedimentos. Las exploraciones con submarinos especiales para grandes profundidades (batiscafos) mostraron además que el centro oceánico estaba recorrido por una cordillera con una gran actividad volcánica, se denominaron “Dorsales oceánicas”, ya que no solo se aprecian en el atlántico sino en otros océanos también.

De todo esto se deduce que el fondo oceánico se forma continuamente en las dorsales a partir de magma que asciende del manto y rellena el hueco formado en el eje de las dorsales o “Rift”. A medida que ambos lados de la dorsal se separan y se forman nuevos “rellenos”, los anteriores forman un patrón de bandas de rocas a ambos lados del rift con la misma edad de formación, más antiguas cuanto más alejadas de la dorsal. El magnetismo remanente (orientación de los minerales magnéticos de las rocas ) en estas bandas también coincide, y los minerales magnéticos de cada una apuntan al lugar donde, cuando se formaron a partir de magma, estaba el polo norte magnético.

2.Distribución de fosas oceánicas y cordilleras. Cabe plantearse la siguiente pregunta: Si el fondo oceánico se extiende continuamente a partir de las dorsales ¿por qué la superficie terrestre no se hincha? La respuesta es sencilla, existen zonas en los límites de los océanos donde la corteza oceánica, vieja y densa se hunde por debajo de otra placa litosférica, normalmente continental. Estas zonas dan lugar a puntos de máxima profundidad en los océanos o fosas oceánicas, y al fenómeno se le denomina subducción. En las zonas de colisión entre placas o subducción se produce un gran rozamiento entre placas y como consecuencia de ello una gran actividad sísmica. A veces, si se acumulan materiales sedimentarios de la litosfera oceánica que subduce, o chocan dos continentes aprisionándolos y cerrando el océano que hubiese entre ambos, aparece en su lugar una “arruga” en la superficie terrestre que sería una cordillera, a este proceso se le llama “orogénesis”.

3.Distribución de cordilleras, volcanes y terremotos. Si se observa un mapa con esta distribución, se aprecia como coincide con los bordes de las placas litosféricas, donde a través de las grietas formadas escapa el magma formando volcanes y donde los rozamientos intensos generan terremotos. (las diferentes situaciones orogénicas se tratarán con imágenes ). Por su parte las cordilleras se generan también en diferentes situaciones dentro de bordes convergentes o constructivos, con diferentes modalidades según el tipo de placas (orógenos de tipo alpino, o de colisión continental, arcos de islas etc.) que entran en contacto. La génesis de cordilleras se denomina orogenia y a una serie de cordilleras se le denomina también orógeno. (las distintas situaciones orogénicas se tratarán con imágenes ).