Gua Conceptual de Fsica

Tema: El dinamismo de la Tierra

Recopilacin, Montoya

Edad de la Tierra

Laedad de la Tierraindica eltiempotranscurrido desde suorigenhasta nuestros das. Losgelogosygeofsicosmodernos consideran que la edad de laTierraes de unos 4470 millones de aos 1%. Estadatacin, basada en el decaimiento dehafnio182entungsteno182, fue determinada por John Rudge, del Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Cambridge, en el ao 2010,12y redujo la datacin anterior de 4540 millones de aos 1%3en 70 millones de aos. Esta edad haba sido determinada mediante tcnicas defechado radiomtricode material proveniente demeteoritos4y es consistente con la edad de las muestras ms antiguas de material de laTierray de laLuna.

Con el advenimiento de larevolucin cientficay el desarrollo de los mtodos de fechado radiomtricos, se realizaron mediciones de la presencia deplomoen muestras minerales ricas enuranio, que indicaron que algunas tenan una edad que superaba los 1000millones de aos.5El ms antiguo de estos minerales que ha sido analizado son unos pequeos cristales dezirconiode la zona deJack HillsenAustralia Occidental; los cuales por lo menos tienen una edad de 4404millones de aos.6Comparando lamasayluminosidaddelSolcon las de las otrasestrellas, parecera que el sistema solar no podra ser ms antiguo que dichas rocas. Las inclusiones ricas encalcio-aluminio(Ca-Al) los compuestos demeteoritosms antiguos formados en el sistema solar tienen una edad de 4567millones de aos,7lo que resulta en la edad del sistema solar y en una cota superior para la edad de la Tierra.

Existe una hiptesis que afirma que lacreacinde la Tierra comenz poco tiempo despus de la formacin de las inclusiones ricas en Ca-Al y los meteoritos. Como an se desconoce el instante en que ocurri la formacin de la Tierra y las predicciones obtenidas mediante diferentes modelos de creacin van desde unos pocos millones de aos hasta unos 100millones de aos, es difcil determinar la edad exacta de la Tierra. Tambin es difcil precisar la edad exacta de las rocas ms antiguas sobre la superficie de la Tierra, ya que muy probablemente sean agregados de minerales de distintas pocas. ElGneis acastaubicado en el norte deCanadpodra ser la ms antigua masa rocosa expuesta en la corteza terrestre.8

Desarrollo de los conceptos geolgicos modernos

Los estudios de losestratos, la formacin de las capas de roca y sedimentos, le han permitido comprender a losnaturalistasque la Tierra podra haber pasado por numerosos cambios durante su existencia. Estas capas a menudo contienen restosfosilizadosde criaturas desconocidas, lo que conduce a una interpretacin de una serie de organismos que se sucedieron entre una capa a la siguiente. Ya en elsiglo VIa.C.Jenfanesinterpretaba a las capas de restos fsiles exactamente de esta manera.

Nicols Stenoen elsiglo XVIIfue uno de los primeros naturalistas occidentales en apreciar la conexin existente entre los restos fsiles y los estratos. Basado en sus observaciones formul importantes conceptosestratigrficos(por ejemplo, la ley de la superposicin y el principio de horizontalidad original). Hacia 1790, el naturalista britnicoWilliam Smithformul la hiptesis que si dos capas de roca ubicadas en sitios muy dismiles contenan fsiles similares, entonces era muy factible que las capas provinieran de la misma poca. Posteriormente un sobrino y discpulo de William Smith, llamadoJohn Phillips, calcul utilizando este tipo de tcnicas que la edad de la Tierra sera de unos 96millones de aos.

A mediados del siglo XVIII el naturalistaMijal Lomonsov, considerado el fundador de la cienciarusa, sugiri que la Tierra haba sido formada de forma independiente del resto del universo, varios cientos de miles de aos antes. Las ideas de Lomonsov eran principalmente de naturaleza especulativa, pero en 1779, el naturalista francsComte du Buffontrat de calcular la edad de la Tierra realizando un experimento: cre un globo de dimensiones reducidas que se asemejaba por su composicin a la Tierra y luego midi su ritmo de enfriamiento. Como resultado estim que la Tierra tendra unos 75000aos de edad.

Otros naturalistas utilizaron hiptesis para construir unahistoria de la Tierra, aunque sus secuencias temporales eran inexactas ya que no conocan cuanto tiempo haba tomado la formacin de los distintos estratos. En 1830, el gelogoCharles Lyell, basado en algunas ideas formuladas previamente por el filsofo y naturalista escocsJames Hutton, populariz el concepto de que las caractersticas de la Tierra estn en cambio perpetuo, a travs de procesos de erosin y reforma continua, y que el ritmo de cambio era aproximadamente constante. Esta idea era radicalmente distinta al concepto tradicional, que considerada a la historia de la Tierra como algo esttico, con los cambios solo ocurriendo en forma intermitente mediante catstrofes naturales. Numerosos naturalistas fueron influidos por las ideas de Lyell convirtindose en uniformistas que crean que el cambio era continuo y ocurra en una forma uniforme y a velocidad constante.

Primeros clculos por fsicos, gelogos y bilogos

William Thomson (Lord Kelvin).

En suIntroduccin a la historia de los minerales(1774)Buffoncalcul la edad de la Tierra en al menos 180000aos. A pesar de que hoy resulta una cifra extraordinariamente pequea, en su poca se alejaba ya considerablemente del clculo delarzobispo Ushera comienzos del siglo XVII a partir del relato bblico. En suCosmogona(1775),Kanthablaba de millones e incluso de centenares de millones de aos.9

En 1862, el fsico deGlasgowWilliam Thomson(posteriormente llamado Lord Kelvin) public clculos que estimaban la edad de la Tierra en una banda entre 24millones de aos y 400millones de aos.1011Lord Kelvin supuso que la Tierra se habra formado como una bola de roca fundida, y calcul el tiempo que demor el proceso de enfriamiento hasta las temperaturas actuales.

Los gelogos tenan dificultades para aceptar que la Tierra fuera tan joven. Los bilogos podan aceptar que la Tierra pudiera tener una edad finita, pero an 100millones de aos pareca un nmero demasiado pequeo para ser plausible.Charles Darwin, que haba estudiado los trabajos de Lyell, haba propuesto su teora de laevolucinde los organismos medianteseleccin natural, un proceso que se basa en la combinacin de modificaciones hereditarias aleatorias y donde para que sea posible una seleccin acumulativa se requieren de grandes perodos de tiempo. Por ello an 400millones de aos no pareca ser un lapso suficiente.

En una disertacin queThomas H. Huxleyun gran defensor de Darwin realiz en 1869, atac los clculos de Thomson, indicando que si bien parecan consistentes y precisos los mismos estaban basados en un conjunto de suposiciones errneas. En 1856 el fsico alemnHermann von Helmholtzy en 1892 el astrnomo canadienseSimon Newcombpresentaron sus propios clculos de 22 y 18millones de aos respectivamente: cada uno de ellos en forma independiente haba calculado el tiempo que le habra llevado al Sol evolucionar hasta su dimetro e intensidad actual a partir de la nebulosa de gas y polvo de la cual se form.11Estos valores eran consistentes con los clculos de Thomson. Sin embargo, ellos slo supusieron que el Sol brillaba como consecuencia del calor generado por sucontraccin gravitacional. En aquella poca el proceso defusin nuclearera an desconocido para la ciencia.

Otros cientficos tambin apoyaron las estimaciones de Thomson. El astrnomo de laUniversidad de Cambridge,George H. Darwin(hijo deCharles Darwin) propuso que la Tierra y laLunase haban separado al comienzo de su existencia cuando an eran masas lquidas. l basndose en clculos usando modelos defriccin mareomotrizcalcul cunto tiempo le tom a la Tierra desarrollar el da de 24horas de duracin (se estima que hace 4000 millones de aos la tierra rotaba cada 6 horas12). Obtuvo una estimacin de 56millones de aos que apoyaban los valores de Thomson.11

En 1899 y 1900,John Jolyde laUniversidad de Dublncalcul el ritmo al cual los ocanos habran acumuladosalmediante procesos deerosin, y determin que los ocanos tendran una edad de unos 80 a 100millones de aos.11

Fechado radiomtrico

Introduccin

Lasrocasmineralesnaturalmente contienen ciertoselementosy no contienen algunos otros. Pero es posible que mediante el proceso dedecaimiento radiactivode istopos contenidos en la roca, aparezcan en su estructura elementos exticos que inicialmente no se encontraban all. Mediante la medicin de laconcentracindel producto estable de estos decaimientos, sumado al conocimiento de lavida mediay la concentracin inicial del elemento que decae, se puede determinar la edad de una roca. Productos tpicos producidos como resultado de decaimientos radiactivos son elargn, producto de cadenas de decaimiento depotasio-40, yplomo, a partir del decaimiento deuranioytorio. Si la roca se encuentra fundida, como sucede en elmanto terrestre, tales productos estables que aparecen como resultado de procesos de decaimiento radiactivo pueden escapar o ser redistribuidos. Por lo tanto, la edad de la roca terrestre ms antigua corresponde a una cota mnima de la edad de la Tierra, suponiendo que una roca no puede tener una vida que exceda la de la Tierra misma.

Manto convectivo y radiactividad.

Para 1892, Thomson ya haba sido nombradoLord Kelvinen reconocimiento por sus muchos logros cientficos. Kelvin calcul la edad de la Tierra utilizando un mtodo basado en losgradientes trmicosen el interior de la Tierra, y obtuvo un estimado de 100millones de aos.13Sin embargo Kelvin no se dio cuenta de que la Tierra tena unmantofluido sumamenteviscoso, y que esto hacia que sus clculos fueran errneos. En 1895,John Perryutilizando un modelo de un manto convectivo y una corteza delgada, estim que la edad de la Tierra estaba entre 2000 y 3000millones de aos.13Kelvin se mantuvo firme en su estimacin de 100millones de aos, inclusive con posterioridad redujo su prediccin a un valor de 20millones de aos.

La radiactividad introducir otro factor adicional en el clculo. En 1896, el qumico francsA. Henri Becquereldescubri laradiactividad. Y en 1898, otros dos cientficos franceses,MarieyPierre Curie, descubrieron los elementos radiactivospolonioyradio. En 1903 Pierre Curie y su colegaAlbert Labordeanunciaron que el radio produca suficiente calor para producir el fundido del equivalente de su propia masa en forma de hielo en una hora.

Rpidamente los gelogos se dieron cuenta que el descubrimiento de la radiactividad echaba por tierra las suposiciones en que se basaban la mayora de los clculos de la edad de la Tierra. En dichos clculos se supona que la Tierra y el Sol se haban formado en algn punto en el pasado y que se haban ido enfriando en forma continua desde entonces. Pero la radiactividad aportaba un fenmeno por el que se generaba calor, tal como fuera destacado por primera vez en 1903 por George Darwin y Joly.

Invencin del fechado radiomtrico.

La radiactividad, que haba anulado la validez de los clculos precedentes, sin embargo brind nuevas herramientas para calcular la edad de la Tierra utilizando el fechado radiomtrico.

Ernest RutherfordyFrederick Soddycontinuaron sus trabajos con materiales radiactivos y llegaron a la conclusin que la radiactividad se deba a la transmutacin espontnea de elementos atmicos. En un decaimiento radiactivo, un elemento se convierte en otro elemento, ms liviano, y en el proceso emite radiacin alfa, beta, o gamma. Ellos tambin encontraron que un elemento radiactivo decae para convertirse en otro a una velocidad caracterstica que es distinta para cada elemento. Esta velocidad se expresa en funcin de la vida media, o lapso necesario para que la mitad de una cantidad de un material radiactivo se transmute y convierta en su producto de decaimiento.

Mientras que algunos materiales radiactivos poseen vidas medias cortas, otros poseen vidas medias muy largas. Eluranio, eltorio, y elradiotienen vidas medias prolongadas, y por lo tanto todava se los encuentra en la corteza terrestre, pero aquellos elementos con vidas medias cortas ya no se encuentran en forma natural en la corteza terrestre. Este hallazgo hace pensar que podra ser posible medir la edad de la Tierra si se midieran las proporciones relativas entre los materiales radiactivos de muestras geolgicas. En realidad, los elementos radiactivos no siempre decaen directamente hacia elementos no-radiactivos oestables, en cambio decaen formando otros elementos radiactivos que tienen sus propias vidas medias que a su vez decaen, hasta que luego de una cadena de procesos se llega a unelemento estable. Estas cadenas de decaimiento, tales como las deluranio-radioy las del torio, se descubrieron a los pocos aos de haber descubierto la radiactividad, y fueron la base sobre la que se desarrollaron las tcnicas de fechado radiomtrico.

Estos temas se vieron enriquecidos por los descubrimientos deBertram B. Boltwoody de Rutherford. Boltwood haba realizado estudios sobre materiales radiactivos, y cuando en 1904 Rutherford dio algunas charlas en Yale,15Boltwood se inspir para describir las relaciones entre los elementos de varias cadenas de decaimientos radiactivos. Posteriormente en 1904, Rutherford realiz el primer paso hacia el fechado radiomtrico al sugerir que laspartculas alfaemitidas en un decaimiento radiactivo podan quedar atrapadas en una muestra de roca en forma de tomos dehelio. En ese tiempo, Rutherford solo estaba adivinando la posible relacin entre partculas alfa y los tomos de helio, teora que recin demuestra cuatro aos despus.

Apenas haba Soddy ySir William Ramsay, delUniversity Collegeen Londres, logrado determinar el ritmo mediante el cual el radio produce partculas alfa, cuando Rutherford propuso que poda determinar la edad de una roca midiendo la concentracin de helio en su interior. Utilizando esta tcnica calcul que una muestra de roca que tena en su laboratorio tena una edad de unos 40millones de aos. Al respecto Rutherford escribi:

Entr en la sala, que se encontraba en penumbras, y observ entre la audiencia a Lord Kelvin por lo que me di cuenta que iba a tener problemas en la ltima parte de mi disertacin en la que presentaba informacin sobre la edad de la Tierra, y donde mis puntos de vista estaban en conflicto con las posiciones sostenidas por Kelvin. Para mi alivio, rpidamente Kelvin se qued dormido, pero cuando comenc a tratar el punto importante, vi que Kelvin se enderez en su asiento, abri un ojo, y me envi una mirada asesina! De repente tuve un rapto de inspiracin y dije, 'Lord Kelvin ha fijado la edad de la Tierra, basado en la informacin existente hasta la fecha. Y justamente esta noche nos referimos a cambios en los datos que sustentan esa profeca, el radio!' De repente, Kelvin me dirigi una mirada furibunda

Rutherford(1939)

Rutherford supuso que la velocidad de decaimiento del radio determinado por Ramsay y Soddy era correcta, y que el helio quedaba atrapado en la muestra sin poder escaparse. Si bien estas suposiciones de Rutherford no eran correctas, el modelo igual permiti avanzar en la direccin correcta.

Boltwood se concentr en los productos finales de las cadenas de decaimiento. En 1905, sugiri que elplomoera el producto estable final en el que terminaba la cadena de decaimiento del radio. Ya se conoca que el radio era un producto intermedio en la cadena de decaimiento del uranio. Rutherford contribuy, imaginando un proceso de decaimiento mediante el cual el radio emita cinco partculas alfa mediante varios productos intermedios para terminar en plomo, y pens que era probable que la cadena de decaimiento radio-plomo pudiera ser utilizada para fechar muestras de rocas. Boltwood realiz los clculos, y hacia finales de 1905 haba estimado la edad de 26 muestras de rocas, obteniendo valores entre 92 y 570millones de aos. Sin embargo tuvo suerte al no publicar inmediatamente sus resultados, ya que los mismos contenan varios errores de medicin y el uso de un valor incorrecto para la vida media del radio. Boltwood refin su trabajo y finalmente public sus resultados en 1907.5

El trabajo de Boltwood enfatizaba que muestras tomadas de estratos comparables tenan relaciones de uranio/plomo que eran similares, y que las muestras de estratos ms antiguos tenan una mayor proporcin de plomo, excepto en aquellos casos en los que haba evidencia que el plomo habaescapado de la muestra. Sin embargo, sus estudios eran errneos porque por aquella poca no se comprenda completamente la cadena de decaimiento del torio, lo que haca que se obtuvieran resultados incorrectos en las muestras que contenan uranio y torio. Sin embargo, sus clculos eran mucho ms precisos que todos los realizados hasta aquel momento. Utilizando esta tcnica junto con algunos refinamientos, Boltwood calcul que sus 26muestras de roca tenan edades entre 250millones y 1300millones de aos.

Arthur Holmes desarrolla el fechado radiomtrico

Si bien Boltwood public su trabajo en una importante revista especializada en temas de geologa, la comunidad geolgica tena poco inters por la radiactividad. Por ello Boltwood no dedic ms esfuerzos al fechado radiomtrico y se dedic a investigar otras cadenas de decaimiento. Por su parte, si bien Rutherford mantuvo algo de inters en el tema de la edad de la Tierra, no hizo mayores trabajos sobre el mismo.

Hasta 1910Robert Struttcontinu trabajando sobre el mtodo de helio de Rutherford, para finalmente abandonar el tema. Sin embargoArthur Holmesun discpulo de Strutt se interes por el fechado radiomtrico y sigui trabajando en el mismo cuando el resto de los cientficos lo haban abandonado. Holmes se concentr en el fechado por plomo, ya que no tena muchas esperanzas en el mtodo del helio. Realiz mediciones sobre muestras de rocas y en 1911 lleg a la conclusin que la ms antigua (una muestra de Ceiln) tena una edad de 1600millones de aos.16Estos clculos no eran particularmente confiables, ya que por ejemplo supuso que al momento de solidificarse la roca las muestras haban contenido nicamente uranio y nada de plomo.

Y ms importante an, en 1913 se publicaron resultados que mostraban que los elementos se presentaban en diversas variantes con diferentes masas, o istopos. Para la dcada de 1930, se demuestra que los istopos tenan ncleos formados con distinto nmero de partculas neutras llamadas neutrones. Ese mismo ao, otros trabajos publicados presentan las leyes que siguen los decaimientos radiactivos, permitiendo de este modo una identificacin ms precisa de las cadenas de decaimiento.

Muchos gelogos consideraban que estos nuevos descubrimientos hacan al fechado radiomtrico tan complicado que lo tornaban inservible. Para Holmes, esto le daba herramientas ms poderosas para mejorar sus tcnicas, y continu avanzando con sus trabajos, realizando publicaciones antes y despus de la Primera Guerra Mundial. Su trabajo fue ignorado hasta la dcada de 1920, si bien en 1917Joseph Barrell, un profesor de geologa de Yale, reescribi la historia geolgica para ajustarla a los hallazgos de Holmes utilizando el fechado radiomtrico. Las investigaciones de Barrell determinaron que las capas de estratos se haban formado con distintas velocidades, y por lo tanto era incorrecto utilizar las velocidades actuales de cambios geolgicos para inferir las fechas de la evolucin de la historia de la Tierra.

La persistencia de Holmes finalmente comenz a dar frutos hacia 1921, cuando en la reunin anual de laAsociacin Britnica para el Avance de la Ciencialos miembros establecieron por consenso que la edad de la Tierra era de unos pocos miles de millones de aos, y que la tcnica de fechado radiomtrico era creble. Holmes public su obraThe Age of the Earth, an Introduction to Geological Ideasen 1927 en la que estableca un rango entre 1600 a 3000millones de aos.17De todas formas, luego de estos eventos no se percibi un gran movimiento en pos de promocionar el fechado radiomtrico, que pareca ser resistido por los miembros ms recalcitrantes de la comunidad de gelogos. Ellos desconfiaban de los intentos de los fsicos de entrometerse en sus dominios, y hasta ahora los haban logrado ignorar con xito. El gran peso de la evidencia finalmente tuvo su efecto y en 1931 elNational Research Councilde laAcademia Nacional de Ciencias de los Estados Unidosfinalmente decidi resolver el tema de la edad de la Tierra y para ello design un comit para que investigara el tema. Dado que Holmes era una de las pocas personas que tena un conocimiento de las tcnicas de fechado radiomtrico, fue invitado a formar parte del comit y de hecho la mayora del informe final es de su autora.17

El informe expresaba que el fechado radiomtrico era el nico mtodo confiable de determinar las secuencia de tiempos geolgicos. El amplio detalle y precisin del informe, sustentaban la conclusin del mismo. El informe describa los mtodos a ser usados, el cuidado a tener para realizar las mediciones y las incertezas y barras de error resultantes.

El uso de meteoritos.

El valor de 4555millones de aos fue calculado porC. C. Pattersonutilizando el fechado mediante istopos de la cadena de decaimiento uranio-plomo (especficamentefechado plomo-plomo) basndose en varios meteoritos incluido elmeteorito de Canyon Diablo, este valor fue publicado en 1956.4

Diagrama de decaimiento isocrono del istopo del plomo, con datos utilizados por Patterson para determinar la edad de la Tierra en 1956.

La edad de la Tierra indicada, en parte se basa en el meteorito de Canyon Diablo por varias razones y se apoya en el conocimiento de la qumica del cosmos adquirido en varias dcadas de investigaciones.

La mayora de las muestras provenientes de la Tierra no permiten determinar en forma directa la fecha en que se form la Tierra a partir de la nebulosa solar debido a que la Tierra ha sufrido procesos que determinan la presencia de su ncleo, el manto y la corteza. A su vez estos elementos han atravesado una larga historia de procesos de mezclado y dispersin como latectnica de placas,erosinycirculacin hidrotermal.

Todos estos procesos pueden afectar en forma negativa el fechado por mtodos radiomtricos, ya que pueden comprometer la caracterstica de la muestra al anular la suposicin que la misma ha permanecido como un sistema cerrado. Esto se refiere al hecho de que o el nucledo padre o el hijo o algn nucledo hijo intermedio pueden haber salido en forma parcial de la muestra, lo que resultara en un clculo incorrecto de su edad. Para mitigar este efecto es usual fechar varios minerales de la misma muestra, para obtener unisocrono. Alternativamente, es posible utilizar en algunas muestras ms de un sistema de fechado, lo que permite aumentar la certeza sobre el clculo.

Se considera que algunos meteoritos representan el material primitivo a partir del cual se form el disco solar de acrecin. Algunos de estos meteoritos se han comportado como sistemas cerrados (por lo menos para ciertos istopos) muy poco tiempo despus de que se formaron el disco solar y los planetas. Estas suposiciones han sido confirmadas por observaciones cientficas y numerosos fechados mediante istopos, y es una hiptesis ms robusta que suponer que una roca terrestre ha retenido su composicin original.

Sin embargo, se han usado rocas minerales de plomoarcaicasdegalenapara estimar la edad de la Tierra ya que las mismas son los ms antiguos minerales formados solo a base de plomo en el planeta y poseen informacin sobre los ms antiguos sistemas de istopos homogneos plomo-plomo del planeta. Mediante este mtodo es que se obtuvo la edad de la Tierra de 4540millones de aos con un margen de error menor al 1% (45millones de aos).

ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA

CORTEZA MANTO Y NUCLEO LITOSFERA

Estructura Interna de la Tierra Corteza Manto y Ncleo Litosfera

La dinamica de la litosfera.

La litosfera:

La litosfera es la capa ms externa de nuestro planeta tierra y est conformada por la corteza y por una parte del manto, es slida y rgida y la ms superficial que existe.Entonces, al tratarse de la parte ms exterior es que podemos tomar contacto justamente con su lado externo, ya que por ejemplo la misma conforma los continentes y las islas.Ahora bien, esta capa aparece fragmentada en placas tectnicas, tal como se denomina a aquella porcin de la litosfera justamente que se caracteriza por los movimientos que en ella se generan. Ese movimiento cabe destacarse que se da en tipobloque sin que medie por ello alguna deformacin.

Vale destacarse que en los bordes de estas placas tectnicas es donde confluyen fenmenos muy comunes de nuestro planeta y que suelen desencadenar, de acuerdo a la virulencia que ostentan, complejas situaciones con prdidas de vidas humanas, heridos graves y severos daos materiales, tal es el caso de: el vulcanismo, los volcanes que presentan actividad y emergen magma que puede aparecer en forma de lava, de ceniza o de gas.

Por otra parte, los terremotos, que son la sacudida fuerte y ciertamente pasajera de la corteza de la tierra. La liberacin de energa que se acumul en forma de onda ssmica es lo que genera el terremoto o sismo. Entre las causas ms comunes nos encontramos con fallas geolgicas, procesos volcnicos o alguna accin del hombre como puede ser la detonacin de elementos nucleares debajo de la tierra.Y por ltimo la orognesis es otro fenmeno que alberga la litosfera y que consiste en el acortamiento de la corteza de la tierra y tras ello se pliega en una zona alargada por el empuje, generando justamente un pliegue montaoso.En la actualidad y gracias a los avances de la tecnologa es que se han podido desarrollar aparatos especiales que permiten un estudio pormenorizado de lo que sucede en las capas del planeta y como consecuencia la prediccin de algunos de los fenmenos indicados, o por lo pronto, su mayor conocimiento.

Como se determin que la tierra esa conformada por capas?

(Inge Lehmann 1888-1993, fue una destacad sismloga danesa. a travs de su estudio de las ondas ssmicas, determino que el ncleo terrestre se encuentra dividido en dos regiones: un ncleo externo y otro interno. Al lmite de separacin entre ambos se le denomina discontinuidad de Lehmann en su honor).

La principal fuente de informacin del interior de nuestro planeta ha sido el estudio de la propagacin de las ondas ssmicas (ondas que estudiaremos en detalle en otro capitulo) las investigaciones han mostrado que la velocidad de dichas ondas varia a medida que se propagan por el interior de la tierra, es decir se refractan, esto ocurre cuando una onda cambia de medio de propagacin o viaja a travs de un medio cuya densidad varia. Estas evidencias llevaron a los cientficos a proponer dos modelos que dan cuanta de la estructura interna de la tierra. El modelo esttico y el modelo dinmico.

Los modelos del interior de la tierra.

Am partir del estudio de las ondas ssmicas, se han desarrollado dos modelos del interior de la tierra. El primero es el modelo esttico, que se basa en la composicin qumica del planeta. En este se establecen tres capas: la corteza, el manto y el ncleo.

. el otro es el modelo dinmico , que considera el comportamiento mecnico del interior de la tierra y cuyas capas son : la litosfera , la atmosfera , la mesosfera , el ncleo externo y el ncleo interno. A continuacin se explican en detalle estos dos modelos.

Modelo esttico:

El estudio de los terremotos ha permitido definir el interior de la Tierra y distinguir tres capas principales, desde la superficie avanzando en profundidad, en funcin de la velocidad de propagacin de las ondas ssmicas.

Dichas capas, apreciables en un corte transversal, son: corteza, manto y ncleo. Tambin la informacin que nos proporcionan los meteoritos puede ser de gran utilidad para conocer la composicin de los materiales del interior de la Tierra.

Los mtodos de datacin sitan la edad de algunos meteoritos en unos 4500 millones de aos coincidente con la edad de la tierra. Se cree que la composicin de muchos meteoritos es idntica a la de algunas capas del interior terrestre. (foto arriba: crter en Arizona por el impacto de un meteorito, tiene aproximadamente 1,5 Km. de dimetro, y se cree que su masa era de 300.000 ton. y viajaba a una velocidad de 60.000 Km/h.)

Capas en el modelo esttico

La corteza es la capa externa de la Tierra. Se diferencian dos partes: la corteza continental, con materiales de composicin y edad variada (pueden superar los 3.800 millones de aos) y la corteza ocenica, ms homognea y formada por rocas relativamente jvenes desde un punto de vista geolgico.

Por debajo de la corteza se encuentra el manto, mucho ms uniforme, pero con dos sectores de composicin ligeramente distinta: el manto superior, en el que destaca la presencia de olivino, y el superior, con materiales ms densos, como los silicatos.

Por ltimo, la capa ms interna es el ncleo, que se caracteriza por su elevada densidad debido a la presencia de aleaciones de hierro y nquel en sus materiales. El ncleo interno podra estar formado por hierro puro.

El manto

En un nivel inmediatamente inferior se sita el manto terrestre, que alcanza una profundidad de 1900 km. La discontinuidad de Mohorovicic, adems de marcar la separacin entre la corteza y el manto terrestres, define una alteracin en la composicin de las rocas; si en la corteza especialmente en la franja inferior eran principalmente baslticas, ahora encontramos rocas mucho ms rgidas y densas, las peridotitas. Hay que hacer notar que la discontinuidad de Mohorovicic se encuentra a diferente profundidad, dependiendo de que se site bajo corteza ocenica o continental. El manto se puede subdividir en manto superior e inferior.

El manto superior se prolonga hasta los 650 o los 700 km de profundidad. En este punto, la velocidad de las ondas ssmicas se incrementa, al aumentar la densidad. A su vez, en el manto superior pueden diferenciarse dos regiones; en la superficial, el incremento de velocidad es constante con relacin a la profundidad, mientras que en la inferior la velocidad decrece sbitamente. Como resultado de la fusin que experimentan las peridotitas en esta ltima capa, su rigidez disminuye con relacin a la capa superior.

El grosor del manto inferior vara entre 650-700 km bajo la astensfera y 2.900 km en la discontinuidad de Gutenberg, que marca la separacin entre el manto y el ncleo. En la parte interna de esta capa, tanto la densidad que pasa de .4 kg/dm3 a 6 kg/dm3, aproximadamente como la velocidad aumentan de manera constante.

El ncleo

Los principales elementos constitutivos del ncleo terrestre son dos metales: hierro y nquel. A partir del lmite marcado por la discontinuidad de Gutenberg, la densidad experimenta un sbito aumento, desde 6 a 10 kg/dm3, aproximadamente. Por otra parte, la velocidad de las ondas ssmicas primarias experimenta un rpido descenso se pasa de 13 km/s a 8 km/s, al tiempo que no se registra propagacin de ondas secundarias hasta profundidades de 5.080 km. En este ltimo punto, conocido como discontinuidad de Lehmann, la velocidad de las ondas primarias vuelve a incrementarse, situndose en torno a los 14 km/s en el centro del globo terrestre.

Existe un ncleo superior y un ncleo inferior; el primero, con ausencia de ondas secundarias, aparece fundido, mientras que el segundo se encuentra en estado slido.

La investigacin de los fondos ocenicos

La aplicacin de grandes avances tecnolgicos al estudio de los ocanos ha permitido, en las ltimas dcadas, conocer a fondo aspectos enormemente relevantes de su geologa y su morfologa. Como resultado, existen en la actualidad mapas precisos de los fondos ocenicos. Elementos caractersticos de la geografa submarina son los mrgenes continentales, las cuencas ocenicas y las dorsales.

Los mrgenes continentales

La prolongacin de los continentes por debajo del nivel del mar constituye los mrgenes continentales, formados por corteza continental. Se distinguen tres zonas principales: la plataforma, el talud y la elevacin.

La plataforma continental, una zona que se inclina paulatinamente hasta llegar al talud, puede no presentarse o, por el contrario, alcanzar una extensin de cientos de kilmetros. Aparece recubierta por materiales resultantes de la erosin de la tierra emergida, que han sido transportados por los cursos fluviales.

En torno a 200 m aparece el talud, una pendiente horadada por los denominados caones submarinos, por los que viajan sedimentos procedentes de la plataforma o bien consecuencia de grandes desprendimientos submarinos provocados por los terremotos. La acumulacin de sedimentos determina el surgimiento de abanicos, por la forma que adquiere el depsito, que conforman la elevacin continental, a veces muy extensa pero generalmente con poca pendiente.

Las cuencas

Las cuencas, cuya profundidad puede superar los 4.000 m, estn formadas por corteza ocenica. En ellas pueden individualizarse diversas formas, desde antiguos volcanes, que hoy son montaas submarinas, hasta reas deprimidas de perfil estrecho y alargado, las denominadas fosas ocenicas, que marcan el punto de contacto entre las placas litosfricas.

Las dorsales ocenicas

Por su parte, las dorsales ocenicas son cadenas montaosas de considerable longitud de hecho, las ms largas del planeta, que se extienden de forma ininterrumpida por los ocanos, a travs de unos 80.000 km; su anchura es de 2 .000 km aproximadamente. Estn formadas por crestas de origen volcnico, con una altitud media aproximada de 2.000 m sobre el fondo. No obstante, en algunos puntos de la Tierra, por ejemplo en Islandia, pueden llegar a emerger. Las dorsales, centro de actividad ssmica de notable intensidad, aparecen cortadas por numerosas fallas de gran tamao, denominadas fallas transformantes.

La corteza

Con el nombre de corteza se designa la zona de la Tierra slida situada en posicin ms superficial, en contacto directo con la atmsfera, la hidrosfera y la biosfera. La corteza terrestre presenta dos variedades: corteza ocenica y corteza continental.

La corteza ocenica

La corteza ocenica tiene un grosor aproximado de 10 km; no obstante, esta cifra decrece notablemente en determinados puntos del planeta, como en elrift valley, en el rea central de las dorsales ocenicas, donde alcanza un valor prcticamente equivalente a O. En dicha zona, el magma procedente del manto aflora directamente.

En la corteza ocenica se pueden distinguir diversas capas. Los sedimentos que forman la primera tienen un espesor situado entre 0 y 4 km; la velocidad media de propagacin de las ondas ssmicas alcanza los 2 km/s.

A continuacin se localiza una franja de basaltos metamorfizados que presentan entre 1,5 y 2 km de grosor; la velocidad de las ondas es en este punto de 5 km/s. La tercera capa de la corteza ocenica, formada por gabros metamorfizados, mide aproximadamente 5 km; en ella, la velocidad media queda comprendida entre 6,7 y 7 km/s. Cabe mencionar una ltima parte, donde se registra la mxima velocidad (8 km/s); est constituida por rocas ultra bsicas cuyo espesor ronda el medio kilmetro.

La corteza continental

Con un espesor medio de 35 km, la corteza continental incrementa notablemente este valor por debajo de grandes formaciones montaosas, pudiendo alcanzar hasta 60-70 km. Aparece dividida en dos zonas principales: superior e inferior, diferenciadas por la superficie de discontinuidad de Conrad.

En este plano existe un brusco aumento de la velocidad de las ondas ssmicas, que, no obstante, no se registra en todos sus puntos. Consecuentemente, puede afirmarse que no hay una separacin ntida entre ambas capas. La corteza superior presenta una densidad media de 2,7 kg/dm3 y, en el continente europeo, su espesor medio se sita en algo ms de 810 km. Los materiales que la constituyen son rocas sedimentarias dispuestas sobre rocas volcnicas e intrusivas granticas. La corteza inferior contiene rocas metamorfizadas cuya composicin es intermedia (entre granito y. diorita o gabro); su densidad equivale a 3 kg/dm3.

LITOSFERA Y ASTENOSFERA

La franja superior de la superficie terrestre se encuentra dividida en dos partes:

La litosfera, formada por la corteza y la zona externa del manto superior, es bastante rgida, presenta aproximadamente 100 km de espesor y en ella, la velocidad de las ondas ssmicas aumenta constantemente en funcin de la profundidad.

La astensfera es la franja inferior del manto superior, que se encuentra fundida parcialmente. Se extiende hasta los 400 km, punto en el que el manto recupera sus caractersticas de solidez y rigidez, puesto que la velocidad de las ondas sufre una nueva alteracin muy brusca.

MODELOS DE LA ESTRUCTURA DE la GEOSFERAAl interior de la tierra tambin se la conoce con el nombre de gesfera, y si se intenta hacer un estudio directo, solo se puede profundizar unos pocos kilmetros, por lo que son necesarios mtodos indirectos. Ac se presentan los dos modelos que intentan explicar cmo es la estructura interior de nuestro planeta.

Est claro que el interior terrestre est formado por varias capas, y en esto coinciden todos los modelos. Pero las investigaciones sobre el interior de la Tierra se han centrado en dos aspectos. En la composicin de los materiales que forman las distintas capas del planeta y en el comportamiento mecnico de dichos materiales (su elasticidad, plasticidad, el estado fsico)

Por eso, se distinguen dos tipos de modelos que presentan diferentes capas, aunque coinciden en muchos puntos: el modelo esttico y el modelo dinmico.

Modelo dinmico.

Capas en el modelo dinmico

La capa ms externa es la litosfera, que comprende la corteza y parte del manto superior. Es una capa rgida. La litosfera descansa sobre la astensfera, que equivale a la parte menos profunda del manto. Es una capa plstica, en la que la temperatura y la presin alcanzan valores que permiten que se fundan las rocas en algunos puntos.

A continuacin se encuentra la mesosfera, que equivale al resto del manto. En la zona de contacto con el ncleo se encuentra la regin denominada zona D, en la que se cree que podra haber materiales fundidos. La capa ms interna es la endosfera, que comprende el ncleo interno y el ncleo externo. Los estudios de propagacin de las ondas ssmicas han puesto de manifiesto que la parte externa de la endosfera (el ncleo externo) est compuesta por materiales fundidos, ya que en esa zona se interrumpe la transmisin de algunas de las ondas

Endsfera ( Ncleo)

Se encuentra dividida en dos: el ncleo externo (en estado lquido) considerado junto al movimiento de rotacin terrestre, responsable del campo magntico de nuestro planeta; y el ncleo interno que, debido a la gran presin, se encuentra en estado slido.

Mohorovicic y la estructura de la Tierra:El 8 de octubre de 1909, se produjo un intenso terremoto a 40 km al sur de Zagreb, en Croacia (que entonces formaba parte del Imperio Austrohngaro). Otro terremoto ocurrido previamente en Zagreb haba determinado la instalacin de un sismgrafo en el observatorio meteorolgico de la ciudad, dirigido por Andrija Mohorovicic. En su calidad de director del observatorio, Mohorovicic recibi de todas las estaciones de Europa los registros del terremoto de 1909. Despus de analizarlos detalladamente, realiz un interesante descubrimiento. Como esperaba, los registros reflejaban dos tipos de ondas: de compresin (P), en las que las partculas oscilan a lo largo de la lnea de propagacin, y de distorsin (S), en las que el movimiento se produce en ngulo recto con respecto a la lnea de propagacin.

Luego advirti que haba en realidad dos tipos de ondas P. A escasa distancia del epicentro, la primera onda en llegar se desplaza a una velocidad de 5,5 a 6,5 km por segundo. A una distancia de unos 170 km, esta onda es superada por una segunda onda, que se desplaza a 8,1 km/s. Ms all de este punto, hasta los 800 km, es posible detectar las dos ondas, pero luego las ms lentas se desvanecen. Mohorovicic interpret este fenmeno como la prueba de que las ondas ms lentas se desplazan directamente hacia el sismgrafo, mientras que las ms veloces son refractadas a una profundidad de unos 50 km. En su honor, la capa refractora recibi el nombre de discontinuidad de Mohorovicic, o Moho. Investigaciones posteriores demostraron que la profundidad del Moho (el lmite entre la corteza terrestre y el manto superior) vara entre 30 y 50 km.

El movimiento de los continentes.

Los bordes de Sudamrica y frica parecen coincidir, como si fueran piezas de un rompecabezas. Esta observacin llevo a muchos de los estudiosos a pensar que los continentes estuvieron alguna vez unidos. Para entender como ciertas evidencias pueden hacernos pensar que los continentes se mueven, veamos lo siguiente.

Teora de la deriva continental, movimiento de los continentes, Colisin de placas.

La deriva continental:Desde la prehistoria, la bsqueda de minerales metlicos proporcion a los mineros un amplio conocimiento emprico de la estructura de la corteza terrestre: la forma en que diferentesrocas se disponen en estratos una encima de otra, la posibilidad de que las vetas minerales se abran paso a travs de los estratos, y as sucesivamente.

Pero el fundador de la geologa como ciencia fue James Hutton,(imagen) que trabaj en Escocia durante la segunda mitad del siglo XVIII. Sus ideas fueron desarrolladas en el sigloXIXpor otros precursores, como los gelogos britnicos Charles Lyell yArchibald Geikie. Sus investigaciones entraron en conflicto con las creencias ms establecidas sobre la edad de la Tierra y las fuerzas que la haban modelado. Segn la opinin predominante, la historia geolgica slo poda interpretarse como una sucesin de catstrofes, entre ellas, el diluvio universal en tiempos de No.

Sin embargo los nuevos gelogos eran partidarios del uniformisrmoque estableca que la historia de la corteza terrestre poda explicarse sencillamente por la accin continua y sumamente prolongada de las fuerzas corrientes de la naturaleza.

Aunque slo fuera por las dificultades que planteaban los viajes, los primeros gelogos solan restringir sus estudios a las pequeas zonas que tenan a su alcance, pero algunos estaban dispuestos a pensar a escala planetaria.

A partir de 1600, cuando los mapas del mundo comenzaron a ser ms exactos, los gegrafos advirtieron que la costa occidental de frica poda encajar con la costa oriental de Amrica como dos piezas de un gigantesco rompecabezas.Este hecho sugera, de manera muy general, que en una poca muy remota los dos continentes atlnticos haban estado unidos y que desde entonces se haban ido separando. Esta hiptesis fue formulada de forma ms concreta por el cientfico francs A. Snider-Pellegrini en 1858; medio siglo ms tarde, H.B. Baker present su teora segn la cual hace 200 millones de aos todos los continentes haban ocupado el sitio de la Antrtida y desde entonces se haban separado. F.B. Taylor, un gelogo norteamericano especialmente interesado en la regin de los Grandes Lagos, formul independientemente una teora similar en 1910.

La teora de la deriva continentalfueformulada concretamente por primera vez por Alfred Wegener, que aparece en la fotografa(abajo), en 1912. Su idea bsica era que una masa continental original (Pangea) se haba fragmentado y que a lo largo de las eras geolgicas se haba Ido separando hasta formar los actuales continentes.

As pues, en la primera dcada de este siglo, la idea de que incluso los continentes, lejos de permanecer fijos e inmviles, podan moverse en el curso de vastos perodos de tiempo no era completamente nueva. La persona ms estrechamente vinculada a la teora de la deriva continental (o del desplazamiento continental, como la denomin al principio) fue el meteorlogo alemn Alfred Wegener.

Al considerar la teora por primera vez, se sinti inclinado a descartarla; pero reavivaron su inters las pruebas paleontolgicas de que en un pasado remoto debi existir algn puente terrestre que uniera frica con Brasil, del mismo modo que Gran Bretaa estaba unida al continente hace 20.000 aos, a travs del canal de la Mancha, y Asia con Amrica del Norte, a travs del estrecho de Bering. Pero stos eran ejemplos de puentes relativamente cortos. En cambio, el caso del vasto ocano Atlntico hizo que Wegener considerara ms seriamente la teora de la deriva continental y, a partir de 1912, se dedic a desarrollarla.

Postul entonces la existencia original de un supercontinente, Pangea, que comenz a separarse durante la era prmica, hace ms de 200 millones de aos. Amrica se desplaz hacia el oeste, alejndose de la masa continental eurasitica, y entre los dos continentes se form el Atlntico. Australia se desplaz hacia el norte y la India se alej de frica. Ms adelante, durante el cuaternario (hace 2 millones de aos), Groenlandia se separ de Noruega. Algunos archipilagos importantes, como los de Japn y las Filipinas, se identificaron como fragmentos dejados atrs por estas colosales separaciones.

El conjunto de la teora proporcionaba una explicacin satisfactoria de la distribucin actual de las masas de tierra firme o continental, pero era preciso encontrar el mecanismo que provocaba estos desplazamientos. A este respecto, Wegener supuso que las masas continentales flotaban sobre algn tipo de magma plstico, como el que mana de las grandes profundidades durante las erupciones volcnicas, y seal que la constante rotacin de la Tierra determinara una deriva hacia el oeste.

Los mapas de Wegener muestra la disposicin de los continentes durante los perodos carbonfero, eoceno y cuaternario (hace 300, 45 y 2 millones de aos, respectivamente). Los terremotos constituyen pruebas de lainestabilidad de la corteza terrestre. El catastrfico sismo de San Francisco, en 1906, se produjo porque la ciudad se encuentra sobre la fallaade San Andrs, tal como seal Wegener.

Wegener se adentr adems por otras dos lneas de estudio:Como meteorlogo, estaba interesado en la historia del clima, y pudo comprobar que los cambios climticos confirmaban sus ideas. La segunda lnea result menos satisfactoria. Una vez aceptada la idea de que la deriva continental se haba producido, no haba razones plausibles para suponer que fuera a detenerse. En consecuencia, trat de demostrarla mediante la determinacin exacta, a largos intervalos, de las distancias entre los puntos de diferentes continentes, utilizando mtodos astronmicos muy precisos y calculando la duracin de las transmisiones por radio. Sus resultados fueron negativos, pero le fue posible argumentar que el ritmo de la deriva era demasiado lento para ser detectado con los mtodos relativamente bastos disponibles en la poca.

Pero no es sorprendente que no obtuviera los resultados deseados si es cierto que la separacin entre frica y Amrica ha progresado regularmente desde la era prmica. te ser as, la velocidad media no sera superior a 1 metro en 30 aos. Sin embargo, a fines del sigloXX, el uso del rayo lser y de los satlites artificiales ha permitido medir con notable precisin el ritmo de la deriva continental, confirmando as la teora de Wegener.

Mohorovicic y la estructura de la Tierra

El 8 de octubre de 1909, se produjo un intenso terremoto a 40 km.al sur de Zagreb, en Croacia (que entonces formaba parte del imperio Austrohngaro). Otro terremoto ocurrido previamente en Zagreb haba determinado la instalacin de un sismgrafo en el observatorio meteorolgico de la ciudad, dirigido por Andrija Mohorovicic. En su calidad de director del observatorio, Mohorovicic recibi de todas las estaciones de Europa los registros del terremoto de 1909. Despus de analizarlos detalladamente, realiz un interesante descubrimiento. Como esperaba, los registros reflejaban dos tipos de ondas: de compresin (P), en las que las partculas oscilan a lo largo de la lnea de propagacin, y de distorsin (S), en las que el movimiento se produce en ngulo recto con respecto a la lnea de propagacin.

Luego advirti que haba en realidad dos tipos de ondas P. A escasa distancia del epicentro, la primera onda en llegar se desplaza a una velocidad de 5,5 a 6,5 km.por segundo. A una distancia de unos 170 km., esta onda es superada por una segunda onda, que se desplaza a 8,1 km/s.

Ms all de este punto, hasta los 800 km., es posible detectar las dos ondas, pero luego las ms lentas se desvanecen. Mohorovicic interpret este fenmeno como la prueba de que las ondas ms lentas se desplazan directamente hacia el sismgrafo, mientras que las ms veloces son refractadas a una profundidad de unos 50 km. En su honor, la capa refractora recibi el nombre de discontinuidad de Mohorovicic, o Moho. Investigaciones posteriores demostraron que la profundidad del Moho (el lmite entre la corteza terrestre y el manto superior) vara entre 30 y 50 km.

Hace doscientos millones de aos todos los continentes estaban unidos. Esta formacin denominada despus Pangea dio origen a la teora de la deriva continental elaborada en 1912 por el climatlogo Alfred Wegener.

La teora cobr auge hace unos veinte aos y los cientficos siguen investigando por qu se produce la separacin de los continentes que forma en el medio de la fractura un ocano cada vez mayor.

Dos corrientes explican la causa de la ruptura de los continentes: una sostiene que la fragmentacin empieza en la litosfera y la otra que el proceso se Inicia en el manto.

En un futuro Inmediato, de acuerdo con la teora de las placas tectnicas, la India continuar hundindose bajo el Tbet y, si el movimiento de la placa no se detiene, dentro de diez millones de aos, Katmand que hoy slo tiene 1324 metros de altura, ser la cima de un nuevo Himalaya.

Evidencias que avalan la teora:

Evidencias geogrficas: uno de los hechos que llamo la atencin de Wegener fue la forma de los continentes. Estos parecan encajar como piezas de un enorme rompecabezas. Sin embargo, se le objeto que los calces entre los continentes no eran perfectos. Wegener argumento que los continuos cambios del nivel del mar y los procesos de erosin litoral explicaran las diferencias en los bordes continentales.

Evidencias geolgicas: Wegener encontr que algunas formaciones geolgicas (yacimientos de algunos tipos de rocas, principalmente) tenan continuidad a uno y otro lado del atlntico.

Evidencias paleoclimaticas: (de paleo, antiguo) Alfred Wegener utilizo ciertas rocas sedimentarias como indicadores de los climas en los que se originan: tillitas (clima glacial), yeso y halita (clima rido), carbones (clima tropical hmedo). A partir de esto concluyo que la distribucin de dichas rocas resultara inexplicable, si los continentes no hubieran estado unidos.

Evidencias paleontolgicas: analizo la distribucin de una gran cantidad de fsiles y comprob que, en la actualidad, organismos extintos de la misma especie se encuentran en lugares muy distantes. Su explicacin a este hecho fue que en la poca en la que vivieron, estas regiones estaban muy prximas. Esto ocurre con el Mesosaurus, reptil que habito la tierra hace 270 millones de aos en Sudfrica y Sudamrica. Otro animal cuyos registros fsiles se encuentran repartidos en varios continentes es el Lystrosaurus, reptil mamiferoide que habit frica, india y Australia.

Analizando hiptesis alternativas.

Pese al rechazo a la teora de la deriva continental por parte de la comunidad cientfica de comienzos del siglo XX, las evidencias presentadas por Wegener no pudieron despreciarse. Surgieron entonces, dos hiptesis que trataron de explicarla de manera independiente, estas son:

1.- Los puentes transocenicos., esta planteaba que habran existido puentes de tierra que conectaban los continentes actuales y que habran permitido que algunas especies extintas hoy en da) se distribuyeran en diferentes regiones de la tierra. Debido al aumento de nivel de los ocanos, los puentes habran quedado sumergidos.

2.- La tierra en expansin, esta postulaba que la tierra habra tenido 1/8 de su tamao actual y habra estado cubierta nicamente por continentes, cuando la tierra comenz a aumentar gradualmente de tamao, el terreno descubierto se convirti en el actual fondo ocenico .

Actividad

Objetivo: analizar y contrastar dios hiptesis alternativas de la deriva continental

Qu hacer para realizar la actividad?

Habilidades: analizar evidencias y contrastarlas.

Actitud: manifestar inters por el conocimiento.

Tiempo: 30 minutos.

Formen parejas y analicen las hiptesis anteriores. Luego respondan:

1.- Creen que estas hiptesis podan explicar las evidencias presentadas por Wegener? Justifique.

2.- Qu hecho)s) creen que podra(n) apoyar algunas de estas hiptesis?

Qu fortalezas y que debilidades piensan que presenta cada una de estas hiptesis, respecto de la teora de la deriva continental?

4.- Qu importancia piensan que tiene en la ciencia el surgimiento de hiptesis alternativas? Expliquen.

La expansin del fondo ocenico.

A partir de la dcada de 1940, se determin q la existencia de un tipo de falla geolgica que se caracteriza por el hundimiento de la corteza ocenica bajo algunos continentes, proceso que se denomin subduccin. Debido a este tipo de fallas, tambin se produca el hundimiento del fondo marino y , con ello, se creaban las llamadas fosas ocenicas. En otras regiones del ocano se descubrieron cordilleras submarinas de miles de kilmetros de largo y varios cientos de kilmetros de ancho, a las que se les llamo dorsales ocenicos.

En 1962, el gelogo Harry Hess (1906/1969) postulo que una nueva litosfera ocenica se estaba creando en las dorsales mediante el afloramiento del magma desde el interior de la tierra.

Hess propuso que las montaas submarinas (dorsales ocenicas) se deban a la creacin y acumulacin de nueva litosfera, y que en las fosas ocenicas la corteza submarina desapareca bajo el manto. Debido a aquello, ambas estructuras (dorsales y fosa) funcionaban como los extremos de una cinta transportadora.

La 'expansin de los fondos ocenicosocurre en lasdorsales ocenicas, donde se forma una nuevacorteza ocenicamediante la actividad volcnica y el movimiento gradual del fondo alejndose de la dorsal. Este hecho ayuda a entender laderiva continentalexplicada por la teora de latectnica de placas.

Teoras anteriores (por ejemplo, la deAlfred Wegener) sobre la deriva continental suponan que los continentes eran transportados a travs del mar. La idea de que el propio fondo marino se mueve (y arrastra a los continentes con l) mientras se expande desde un eje central fue propuesta porHarry Hessde laUniversidad de Princetonen los1960s. La teora se acepta ampliamente en la actualidad, y se cree que el fenmeno es causado por corrientes deconveccinen la parte dbil y plstica de la capa superior del manto (denominadaastenosferaen la definicin clsica). Las mayores pruebas de la mencionada teora son las fosas ocenicas, las dorsales ocenicas, el magma saliente hacia la superficie, el nuevo fondo marino.

En la figura:

Edad del fondo ocenico. En rojo el ms joven, junto a las dorsales, por ejemplo en la centroatlntica. En azul el ms antiguo, por ejemplo, junto a las costas norteafricana y norteamericana.

Expansin incipiente.

Siempre la expansin del fondo marino comienza como unriften una placa continental, similar alValle del Riftexistente en la actualidad enfrica Oriental, entre elMar Rojoy losGrandes Lagos Africanos. El proceso comienza con un calentamiento en la base de la placa continental que la convierte en un material ms plstico y menos denso. Ya que los objetos menos densos "flotan" sobre los ms densos, como prev laisostasia, el rea que se calienta se abomba, transformndose en una amplia bveda ("domo" o cpula). A medida que se alza, se producen fracturas que gradualmente se convierten en rifts. El sistema de rifts tpico consiste en tres brazos divergentes, separados cada uno por 120 de circunferencia. Estas grandes reas se denominan "encrucijada triple" (triple junction) y pueden hallarse en varios lugares del mundo en la actualidad, siendo fcilmente identificables en los mapas; por ejemplo:Mar Rojo-Golfo de Adn-Valle del Rift, oValle del Nger-costas africanas del Golfo de Guinea donde se abri el Atlntico, separndose Amrica del Sur.

En la figura: Placas en las que se divide la superficie terrestre, segn la teora de la tectnica de placas.

El ciclo de Wilson.

Sirve para ilustrar ciclos orognicos de formacin de cordilleras.

Muchas evidencias y estudios apoyaron la teora de la expansin del fondo ocenico, y ello permiti afirmar con certeza que los continentes estn en movimiento. Sin embargo, no solo ellos se mueven, sino que tambin toda la litosfera, la que es impulsada, entre otros factores, por el calor interno de la tierra, John Tuzo Wilson (1908/1993) , gelogo canadiense , postulo en 1965 que la litosfera estaba dividida en secciones , a las que denomin placas tectnicas, y propuso un ciclo que explica la apertura y cierre de los ocanos, el que es conocido como ciclo de los supercontinente o ciclo de Wilson. Aqu se explican sus etapas.

Es importante mencionar que los periodos de tiempo en que los que ocurren los procesos geolgicos son muy extensos. Por ejemplo, desde que se abre un ocano hasta que la placa ocenica ha envejecido lo suficiente como para empezar a subducir (desde la etapa 2 a la etapa 3 del ciclo) transcurren alrededor de 150 millones de aos.

Bsicamente el ciclo comienza en un antiguo continente que sufre una rotura con formacin de unrift continental(1).

Cada segmento de ese continente se transforma en una nueva placa independiente que crece mediante la incorporacin de nueva litosfera con formacin de una dorsal (2).

Al separarse las dos placas aparece y crece un nuevo ocano (fase ocenica) (3).

A cierta distancia de la dorsal puede romperse la unin de la nueva litosfera ocenica y formarse una zona desubduccin, que ahora ir consumiendo litosfera (4)(5).

El ocano generado por la rotura del antiguo continente puede desaparecer colisionando las dos masas que al principio del ciclo formaban una unidad (colisin) (6).

Tectnica de placas

No debe confundirse conPlaca tectnica.

Vectoresde velocidad de las placas tectnicas obtenidos mediante posicionamiento preciso GPS.

Latectnica de placas(delgriego,tektonics, "el que construye") es unateorageolgicaque explica la forma en que est estructurada lalitosfera(porcin externa ms fra y rgida de laTierra). La teora da una explicacin a lasplacas tectnicasque forman la superficie de la Tierra y a los desplazamientos que se observan entre ellas en su movimiento sobre elmanto terrestrefluido, sus direcciones e interacciones. Tambin explica la formacin de las cadenas montaosas (orognesis). As mismo, da una explicacin satisfactoria de por qu losterremotosy losvolcanesse concentran en regiones concretas del planeta (como elCinturn de Fuego del Pacfico) o de por qu las grandes fosas submarinas estn junto a islas y continentes y no en el centro del ocano.

Lasplacas tectnicasse desplazan unas respecto a otras con velocidades de 2,5cm/ao1lo que es, aproximadamente, la velocidad con que crecen lasuasde las manos. Dado que se desplazan sobre la superficie finita de laTierra, las placas interaccionan unas con otras a lo largo de susfronteraso lmites provocando intensas deformaciones en lacortezaylitosferade laTierra, lo que ha dado lugar a la formacin de grandes cadenas montaosas (por ejemplo las cordilleras deHimalaya,Alpes,Pirineos,Atlas,Urales,Apeninos,Apalaches,Andes, entre muchos otros) y grandes sistemas de fallas asociadas con estas (por ejemplo, el sistemade fallas de San Andrs). El contacto por friccin entre los bordes de las placas es responsable de la mayor parte de losterremotos. Otros fenmenos asociados son la creacin devolcanes(especialmente notorios en elcinturn de fuegodel ocano Pacfico) y lasfosas ocenicas.

Lasplacas tectnicasse componen de dos tipos distintos delitosfera: la corteza continental, ms gruesa, y la corteza ocenica, la cual es relativamente delgada. La parte superior de la litosfera se le conoce comoCorteza terrestre, nuevamente de dos tipos (continental y ocenica). Esto significa que una placa litosfrica puede ser una placa continental, una ocenica, o bien de ambos, si fuese as se le denomina placa mixta.

Uno de los principales puntos de la teora propone que la cantidad de superficie de las placas (tanto continental como ocenica) que desaparecen en el manto a lo largo de los bordes convergentes desubduccinest ms o menos en equilibrio con la corteza ocenica nueva que se est formando a lo largo de los bordes divergentes (dorsales ocenicas) a travs del proceso conocido comoexpansin del fondo ocenico. Tambin se suele hablar de este proceso como el principio de la "cinta transportadora". En este sentido, el total de la superficie en el globo se mantiene constante, siguiendo la analoga de la cinta transportadora, siendo la corteza la cinta que se desplaza gracias a las fuertescorrientes convectivasde laastensfera, que hacen las veces de las ruedas que transportan esta cinta, hundindose la corteza en las zonas de convergencia, y generndose nuevo piso ocenico en las dorsales.

La teora tambin explica de forma bastante satisfactoria la forma como las inmensas masas que componen las placas tectnicas se pueden "desplazar", algo que quedaba sin explicar cuando Alfred Wegener propuso la teora de laDeriva Continental, aunque existen varios modelos que coexisten: Las placas tectnicas se pueden desplazar porque lalitsferatiene una menor densidad que laastensfera, que es la capa que se encuentra inmediatamente inferior a la corteza. Las variaciones de densidad laterales resultan en las corrientes de conveccin del manto, mencionadas anteriormente. Se cree que las placas son impulsadas por una combinacin del movimiento que se genera en el fondo ocenico fuera de la dorsal (debido a variaciones en la topografa y densidad de la corteza, que resultan endiferencias en las fuerzas gravitacionales,arrastre,succinvertical, y zonas desubduccin). Una explicacin diferente consiste en las diferentes fuerzas que se generan con la rotacin del globo terrestre y las fuerzas demareadelSoly de laLuna. La importancia relativa de cada uno de esos factores queda muy poco clara, y es todava objeto de debate.

Laplacade Nazca es unaplacatectnica ocenica quese encuentraen el ocano Pacfico oriental, frente a la costa occidental de Amrica del Sur, ms especficamente al frente a la costa norte y centro deChiley la totalidad del litoral de Per, Ecuador y Colombia.

Placa sudamericana

Placa Sudamericana

Placa Sudamericana. Es una placa tectnica que abarca dicho Subcontinente y la porcin delOcano Atlnticosurcomprendida entre la costa sudamericana y la dorsal mesoatlntica, esta placa abarca unos 9 millones de kilmetros cuadrados.

Bordes

El lmite convergente en eloesteha generado dos notables fenmenos: laCordillera de los Andesy la Fosa peruano-chilena; mientras que en elesteel lmite divergente con la placa Africana permiti la aparicin del ocano Atlntico y, posteriormente, la dorsal mesoatlntica. Las placas limtrofes son:

1. Al Norte, la placa del Caribe y la placa Norteamericana.

2. Al Sur, la placa Antrtica.

3. Al Este, la placa Africana.

4. Al Oeste, la placa de Nazca.

Borde convergente

Borde convergente (convergencia ocenica-continental).

Unborde convergenteodestructivoes el borde de choque entre dosplacas tectnicas. Cuando en el borde convergente una de las placas de lalitosferase hunde debajo de la otra consumindose en elmantose habla desubduccin. Este tipo de bordes lleva a la formacin decordillerasy est asociado con zonas de actividadvolcnicayssmicaoriginadas por la friccin de las dos placas.

Tipos de bordes convergentes.

Convergencia ocenica-continental

Una placa concorteza ocenicacolisiona con una placa concorteza continentalla cual, al ser ms ligera, "flota" sobre la ocenica que se hunde (subduce) en el manto. Al alcanzar una profundidad de unos 100 km se desencadena lafusin parcial, que origina un flujo ascendente demagma(roca fundida) que originaplutonesyvolcanesque crecen sobre elcontinente. Se forman asarcos volcnicos continentalesy grandesfosas ocenicas, ambos paralelos a la costa. El punto de interseccin de las dos placas se llamazona de subducciny all se forma unafosa ocenicadonde se van acumulando sedimentos en una estructura llamadaprisma de acrecin.

Este tipo de borde convergente es el que se da en la costapacficadeAmrica del Sur, donde laPlaca de Nazca, totalmente ocenica, deriva hacia el este y colisiona con laPlaca Sudamericanaque deriva hacia el oeste; el magma ascendente ha formado laCordillera de los Andes, con cientos de volcanes activos y una intensa actividad ssmica.

Convergencia ocenica-ocenica

Dos placas con corteza ocenica colisionan. Una placa subduce bajo la otra inicindose la fusin y la actividad volcnica como en la convergencia ocenica-continental. Estos arcos estn situados a 100-300 km de la fosa submarina que se forma en el punto de subduccin. Son ejemplos dearchipilagosoriginados as lasAleutianas, lasislas Marianas,Tonga,Japny lasislas de la Sonda, y las fosas asociadas a ellos.

Convergencia continental-continental

Cuando una placa ocenica en subduccin contiene tambin litosfera continental, la subduccin continuada acabar uniendo los dos bloques continentales que, dado que ambos flotan en laastenosfera, colisionarn. Ello pliega y deforma lossedimentosacumulados a lo largo del margen continental originando una nuevacordilleracompuesta porrocas sedimentariasymetamorfizadas.

Este tipo de fenmeno se produjo cuando laIndia"embisti"Asiay produjo la elevacin de lacordilleradelHimalaya. Otros sistemas montaosos importantes, como losPirineos, losAlpesy losUralestambin se originaron durante colisiones continentales.

Borde divergente

Estructura de un borde divergente.

Entectnica de placasunborde divergentees el lmite entre dosplacas tectnicascontiguas que se separan. Conforme las placas divergen, nuevo material asciende por procesosmagmticosdesde elmanto terrestre, crendose nuevalitosfera, por lo que tambin recibe el nombre deborde constructivo.

Los bordes divergentes ms activos son los responsables de lasdorsales medioocenicas, donde el eje delrift medioocenicomarca el lmite entre las placas contiguas, y es donde se forma nuevacorteza ocenicaque se incorpora simtricamente a cada una de ellas. La extensin que ocurre en el rift producefallas normales o extensivas, que delimitan escalones ygrabenso fosas tectnicasparalelos a la direccin de la dorsal.

Al igual que los bordes convergentes, los bordes divergentes estn asociados a actividadvolcnicayssmica. En las dorsales se produce la mayor parte del vulcanismo terrestre, y la mayor parte de la lava que se vierte desde la gesfera, pero es un vulcanismo de tipo fluido que permanece adems oculto bajo el ocano. Los terremotos ocurren en asociacin con las fallas normales recientes que definen el rift, y tambin con las fallas transformantes, de las que las zonas que constituyen lmite de placa estn, en su mayor parte, en las propias dorsales, y son la sede de los sesmos de mayor magnitud que ocurren en el ocano.

Adems de lmites divergentes, existen otros dos tipos de lmites de placas: losconvergentesosubducciny lospasivos.

Actividad:

1.- En qu placa tectnica se encuentra chile?

2.- Qu tipo de lmite entre placas est cerca de nuestro pas?Se crea o destruye litosfera en dicha zona?

3.- Qu otras placas presentan un lmite convergente? Menciona al menos dos.

4.- Qu placas presentan lmites divergentes? Dnde estn ubicadas?

5.- Sobre qu placa tectnica se encuentra la inda?