GUÍA DE GEOLOGÍA

I. Las capas del planeta.

Al igual que un niño agita un regalo sin abrir en un intento por descubrir su contenido, así el hombre debe escuchar las vibraciones del planeta en un intento por descubrir su contenido. Esto se lleva a cabo a través de la sismología, que se ha convertido en el principal método empleado en el estudio del interior de la Tierra. Sismo es una palabra de origen griego que significa agitamiento o movimiento violento.

Los científicos clasifican los movimientos sísmicos en cuatro tipos de ondas características que viajan a velocidades que varían entre los 3 y 15 kilómetros por segundo. Dos de estas ondas viajan alrededor de la superficie de la Tierra formando bucles. Las otras dos, Primarias (P) u ondas de compresión y las Secundarias (S) u ondas de corte, penetran en le interior de la Tierra. Las ondas primarias comprimen y dilatan los materiales por los que viajan (ya sea roca o líquido) de una forma parecida a la de las ondas sonoras. Tienen también la capacidad de moverse dos veces más rápido que las ondas S. Las ondas secundarias se propagan a través de la roca pero no son capaces de hacerlo en un medio líquido. Ambos tipos de ondas se refractan o reflejan en los puntos donde dos medios de diferentes propiedades físicas se tocan. También reducen su velocidad cuando se mueven a través de un medio más caliente. Estos cambios en la dirección y la velocidad son los medios que se emplean para localizar las discontinuidades o lugares límites existentes entre la corteza y el manto, el manto y el núcleo o para detectar la existencia de dos mantos y os núcleos.

El planeta tiene un radio aproximado de 6.400 kilómetros. Este es un valor aproximado debido a la forma de elipsoide de revolución del planeta, que se traduce en que el diámetro ecuatorial es algo mayor que el polar (12.756 contra 12.714 kilómetros de diámetro). Se dice por tanto que el planeta es levemente achatado.

Corteza: Envoltura mineral del planeta formado por el suelo continental y oceánico. Es la parte más delgada dentro de las capas presentes en el planeta. La parte que separa la corteza con el manto se denomina discontinuidad de Moho (debido que es en ese lugar donde hay un cambio brusco de las ondas sísmicas). Bajo la superficie continental la corteza puede llegar a medir unos 60 kilómetros de espesor y bajo el suelo oceánico el grosor es de unos 5 a 10 kilómetros. La corteza oceánica tiene el 0,09% de la masa del planeta. El sistema de dorsales oceánicas, una red de volcanes de 40,000 kilómetros de longitud, genera nueva corteza oceánica a razón de 17 km3 por año, cubriendo el fondo del océano con basalto. Es decir, se produce por medio del volcanismo existente primordialmente en las dorsales oceánicas, que son los denominados puntos calientes de la corteza. Con el correr de los siglos la corteza comienza a aumentar su espesor a medida que se aproxima a las formas continentales como consecuencia de la deriva de masas continentales. Por otra parte la densidad presente en la corteza oceánica es superior a la astenósfera presente inmeditamente bajo ella. La corteza continental tiene un 0,37% de la masa total del planeta y como ya se señaló, es mucho más gruesa que la corteza oceánica. Se mueve a la deriva siguiendo la lógica de las corrientes convectivas de la astenósfera desde zonas más calientes a otras más frías.

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Nota: la roca ultramáfica se encuentra en la parte superior del manto exterior, por sobre la astenosfera. Esa roca ultramafica es parte también de la litosfera al igual que la corteza continental u oceánica. Se observa que la corteza continental es mucho mas profunda que la la oceánica. La parte del manto que es parte de la litosfera toma también la forma de la corteza y se hace más profunda bajo el continente en relación con el océano. Nótese que en cada extremo del dibujo hay unidades de medida de profundidad. A la izquierda está en kilómetros y a la derecha en millas terrestres.

Por estudios sísmicos se ha detectado que la corteza bajo los continentes está formado por dos grandes zonas de elementos constitutivos de sus rocas. En la parte superior predominan las rocas graníticas (félsicas) y en la parte inferior las rocas máficas. En cambio en la corteza oceánica está formada por una capa de rocas basálticas y ausencia de rocas félsicas.

Manto: Tiene algo así como 2.800 kilómetros de espesor. El manto exterior o superior es semilíquido o plástico. La parte superior del manto exterior es, junto a la corteza, parte de la litósfera. En cambio la parte más cercana al núcleo del manto exterior es parte de la llamada astenósfera y está completamente fundida. El manto exterior tiene el 10,3% de la masa planetaria. Algunos fragmentos de esta capa han sido sacados a la luz por la erosión de las cordilleras montañosas y erupciones volcánicas, permitiendo su observación. Los principales minerales que se han encontrado de esta forma son olivino y piroxeno. Estos y otros minerales son refractarios y cristalinos a altas temperaturas; por lo tanto, la mayoría se desprende del magma ascendente, formando más material en la corteza o no abandonan nunca el manto. Su profundidad va desde los 10 a los 400 kilómetros. El manto interior o inferior tiene el 49,2% de la masa total del planeta y está probablemente compuesto principalmente por silicio, magnesio y oxígeno. También contiene algo de hierro, calcio y

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aluminio. Los científicos realizan estas deducciones asumiendo que la Tierra tiene los elementos cósmicos en una abundancia y proporciones similares a las del Sol y los meteoritos primitivos. Su profundidad va desde los 650 a los 2.890 kilómetros Entre ambos mantos existe una zona de transición llamada mesosfera, que tiene el 7,5% de la masa de la Tierra y es llamada algunas veces capa fértil y es la fuente de los magmas basálticos. También contiene calcio, aluminio y granate. Por último, entre el manto inferior y el núcelo superior o externo hay una nueva zona de transición denominada D’’ que contiene el 3% de la masa planetaria. Su profundidad va desde los 2.700 a los 2.890 kilómetros tierra adentro. A pesar de que se identifica habitualmente como parte del manto inferior, las discontinuidades sísmicas sugieren que la capa D" podría poseer una composición química diferente de la del manto inferior situado encima de ella. Los científicos especulan sobre si el material se disolvió en el núcleo o fue capaz de hundirse a través del manto pero sin llegar al núcleo debido a su densidad.

Núcleo: Se supone que está mayormente compuesta de Hierro y en menor medida de Níquel, al igual que los meteoritos del espacio exterior. La temperatura oscila entre los 2.200 a los 2.700 grados Celsius y la presión es unas 4 millones de veces mayor que en la superficie terrestre. El núcleo externo tiene el 30,8% de la masa terrestre y es un líquido caliente, conductor de la electricidad, en el que se produce corrientes convectivas. Esta capa conductiva se combina con el movimiento de rotación de la Tierra para crear una dinamo que mantiene un sistema de corrientes eléctricas conocidas como campo magnético terrestre. Es también responsable de las sutiles alteraciones de la rotación de la Tierra. Esta capa no es tan densa como el hierro puro fundido, lo que indica la presencia de elementos más ligeros. Los científicos sospechan que aproximadamente un 10% de la capa está compuesto por oxígeno o azufre porque estos elementos son abundantes en el cosmos y se disuelven con facilidad en el hierro fundido. Su profundidad va desde los 2.890 a los 5.150 kilómetros. El núcleo interno tiene sólo el 1,7% de la masa terrestre y su profundidad va desde los 5.150 a los 6.380 kilómetros completando el radio terrestre. El núcleo interno es sólido y no está en contacto con el manto, sino suspendido en el fundido núcleo externo. Se cree que se ha solidificado como resultado del congelamiento por presión que se produce en la mayoría de los líquidos cuando la temperatura disminuye o la presión aumenta.

II. Otros conceptos importantes.

Litosfera: Es la corteza oceánica o continental y la parte superior del manto exterior. Se mueve sobre la astenosfera y no supera los 180 kilómetros de profundidad. Generalmente se señala que la biosfera (capa de vida en el planeta) se desarrolla o en atmósfera, la litosfera o la hidrosfera. La litosfera oceánica no supera los 50 kilómetros de profundidad y la continental los 180 kilómetros. Recordemos que la corteza continental contiene rocas félsicas menos densas. Las rocas oceánicas son más bien máficas y ultramáficas, más densas.

Astenosfera: Es la capa plástica del manto. Su temperatura puede llegar a los 1.200 grados Celsius. Dependiendo el texto citado su profundidad va desde los 100 kilómetros de a unos 300 a 400 kilómetros tierra adentro, donde comienza la llamada mesosfera. La astenosfera provoca un lento flujo plástico de células convectivas por sobre la cual flota o se mueve la

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litosfera. Las diferencias de temperatura ente un interior cálido y una zona externa más fría producen corrientes de convección que mueven las placas.

Mineral: Sustancia inorgánica y natural con composición química definida y estructura atómica característica.

Nota: la figura representa la litosfera y la astenosfera del planeta a escala verdadera. En este espacio se encuentra el 98% de los relieves de la superficie terrestre, desde los suelos oceánicos hasta las altas montañas.

Roca: Agregado de minerales en estado sólido. Se clasifican en Ígneas (solidificada a partir del magma enfriado en la zona de contacto de la superficie terrestre y la atmósfera), sedimentarias (por acumulación de partículas minerales derivadas de rocas preexistentes), o metamórficas (rocas ígneas o sedimentarias que cambia física y químicamente por calor y altas presiones en los movimientos orogénicos). Las rocas están mayormente compuestas por minerales silíceos (compuestos de átomos de Sílice y Oxigeno), como el Cuarzo.

Elementos: Entre los elementos más abundantes de la corteza terrestre en relación con sus porcentajes relativos en peso, encontramos el O (47%), que es un elemento principal de las sustancias orgánicas; el Si (28%); el Al (8,1%); Fe (5,0%) siendo estos dos últimos elementos usados primordialmente por las plantas en su sistema nutritivo y en la actividad industrial humana; Ca (3,6%); Na (2,8%); K (2,6%); Mg (2,1%) siendo estos últimos muy usados por la vegetación planetaria y sus procesos de fertilización.

Densidad: masa de sustancia por unidad de volumen, expresada en gramos por centímetros cúbicos. El agua pura tiene una densidad de 1,0 gr/cc, el cuarzo de 2,6 gr/cc y el olivino de 3,3 gr/cc. En general a mayor densidad de un mineral, hay mayor proporción de Al o Na y mayor proporción de Ca o Fe (que tienen pesos atómicos mayores). Por otra parte, en cuanto a las densidades planetarias, se señala que la densidad media del planeta es de 5,5 gr/cc. La densidad de las rocas en superficie es de 2,8 gr/cc. La densidad del manto es de

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5,5 gr/cc y del núcleo es superior a 14 gr/cc. Por tanto, la densidad aumenta a medida que estamos más cerca del centro del planeta.

Subducción: proceso de hundimiento de una placa tectónica bajo otra.

Falla: plano de fractura de la roca a lo largo de la cual se produce el movimiento de la masa rocosa de un lado respecto a la otra.

III. Placas tectónicas y deriva de los continentes.

En 1885 y basándose en la distribución de floras fósiles y de sedimentos de origen glacial, el geólogo suizo Suess propuso la existencia de un supercontinente que incluía India, África y Madagascar, posteriormente añadiendo a Australia y a Sudamérica. A este supercontinente le denominó Gondwana. En estos tiempos, considerando las dificultades que tendrían las plantas para poblar continentes separados por miles de kilómetros de mar abierto, los geólogos creían que los continentes habrían estado unidos por puentes terrestres hoy sumergidos. El astrónomo y meteorólogo alemán Alfred Wegener (1880-1930) fue quien propuso que los continentes en el pasado geológico estuvieron unidos en un supercontinente de nombre Pangea, que posteriormente se habría disgregado por deriva continental. Su libro Entstehung der Kontinente und Ozeane (La Formación de los Continentes y Océanos) de 1915 tuvo poco reconocimiento y fue criticado por falta de evidencia a favor de la deriva, por la ausencia de un mecanismo que la causara, y porque se pensaba que tal deriva era físicamente imposible.

Los principales críticos de Wegener eran los geofísicos y geólogos de los Estados Unidos y de Europa. Los geofísicos lo criticaban porque los cálculos que habían llevado a cabo sobre los esfuerzos necesarios para desplazar una masa continental a través de las rocas sólidas en los fondos oceánicos resultaban con valores inconcebiblemente altos. Los geólogos no conocían bien las rocas del hemisferio sur y dudaban de las correlaciones propuestas por el científico alemán. A pesar del apoyo de sus colaboradores cercanos y de su reconocida capacidad como docente, Wegener no consiguió una plaza definitiva en Alemania y se trasladó a Graz, en Austria, donde fue más ampliamente reconocido.

En 1937, el geólogo sudafricano Alexander Du Toit publicó una lista de diez líneas de evidencia a favor de la existencia de dos supercontinentes, Laurasia y Gondwana, separados por un océano de nombre Tethys el cual dificultaría la migración de floras entre los dos supercontinentes. Du Toit también propuso una reconstrucción de Gondwana basada en el arreglo geométrico de las masas continentales y en correlación geológica. Hoy en día el ensamble de los continentes se hace con computadoras digitales capaces de almacenar y manipular enormes bases de datos para evaluar posibles configuraciones geométricas. Sigue habiendo cierto desacuerdo en cuanto a la posición de los distintos continentes actuales en Gondwana.

Después de la Segunda Guerra Mundial, y en gran medida por razones militares, se desarrolló la nueva ciencia de la oceanografía, durante los años 50. Los oceanógrafos documentaron la presencia de una enorme cadena montañosa submarina en el medio del Atlántico Norte que se levantaba más de 2,000 m sobre los abismos de aproximadamente

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4,000 m de profundidad a cada lado. A principios de los años 60 el geofísico H.H. Hess sugirió un mecanismo que podría explicar la deriva continental, basándose en las variaciones topográficas de los océanos. Hess propuso que las rocas de los fondos marinos estaban firmemente ancladas al manto que les subyacía. Conforme se apartaban dos enormes masas de manto, acarreaban pasivamente el fondo oceánico y surgía de las profundidades terrestres material fundido que formaba una cadena volcánica y que rellenaba el vacío formado por la separación de los fondos oceánicos. Si esto fuera cierto, razonó Hess, para evitar un crecimiento indefinido de la Tierra era necesario que en alguna parte de ella fuera consumido material cortical. Propuso entonces que los sitios donde esto ocurría eran las profundas fosas oceánicas que bordeaban algunos continentes y arcos de islas.

Nota: la figura muestra las principales montañas o dorsales submarinas por medio de líneas en medio de los grandes océanos. Esto se observa en el Pacífico, al Atlántico y el Índico. Las líneas que se encuentran sobre las masas continentales corresponden a arcos montañosos originados en zonas de divergencia y convergencia de placas. Las líneas segmentadas que cortan las dorsales submarinas son fallas de transformación.

Placas tectónicas

Durante miles de millones de años se ha ido sucediendo un lento pero continuo desplazamiento de las placas que forman la corteza del planeta Tierra, originando la llamana "tectónica de placas", una teoría que complementa y explica la deriva continental. Los continentes se unen entre sí o se fragmentan, los océanos se abren, se levantan

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montañas, se modifica el clima, influyendo todo esto, de forma muy importante en la evolución y desarrollo de los seres vivos. Se crea nueva corteza en los fondos marinos, se destruye corteza en la trincheras oceánicas y se producen colisiones entre continentes que modifican el relieve. Según la teoría de la tectónica de placas, la corteza terrestre está compuesta al menos por una docena de placas rígidas que se mueven a su aire. Estos bloques descansan sobre una capa de roca caliente y flexible, llamada astenosfera.

Los geólogos todavía no han determinado con exactitud como interactúan estas dos capas, pero las teorías más vanguardistas afirman que el movimiento del material espeso y fundido de la astenosfera fuerza a las placas superiores a moverse, hundirse o levantarse. El concepto básico de la teoría de la tectónica de placas es simple: el calor asciende. El material fundido de la astenosfera sube, mientras que la materia endurecida se hunde cada vez más hacia al fondo dentro del manto. La roca que se hunde finalmente alcanza las elevadas temperaturas de la astenosfera inferior, se calienta y comienza a ascender otra vez. Este movimiento continuo y, en cierta forma circular, se denomina convección.

Las placas tectónicas son placas que flotan sobre el manto. De acuerdo a este principio, el planeta estaría compuesto por una serie de placas que al igual que una pelota de fútbol van constantemente desplazándose en direcciones diferentes. A veces las placas convergen, a veces divergen y en otras oportunidades se desplazan horizontalmente. Las placas más grandes son las de: Pacífico, Sudamericana, Norteamericana, Euroasiática, Africana, Indoaustraliana y Antártica; seguida por otras placas menores en cuanto a superficie como la de Nazca, Cocos, Filipina, Caribe, Arábica o Juan de Fuca.

Las placas tectónicas se mueven sobre el manto debido principalmente a la radioactividad de la corteza y el manto superior que constantemente desprende calor y produce una transformación de energía. Cuando la temperatura del manto es alta las rocas se expanden y hay un ascenso de los materiales menos densos por convección. Cuando la placa es levantada se desplaza horizontalmente (va a la deriva). Posteriormente la subducción de la placa se debe a que la placa es más densa que la astenósfera sobre la cual se mueve. El movimiento erosiona la astenosfera impulsando corrientes en el manto superior.

De acuerdo a los estudios geológicos, hace 230 millones de años AP (pérmico) existía un supercontinente llamado Pangea, que luego se divide en dos: Laurasia por el norte y Gondwana por el sur hace 200 millones de años (triásico). Hace 130 millones de años se produce la separación de América del sur con África (jurásico) y hace sólo 65 millones de años se separa finalmente África de Antártica (cretácico). Sin embargo, es necesario destacar que la mayor parte de los relieves continentales producto de otros solevantamientos, hundimientos y erosión del relieve son de los últimos 60 millones de años.

La la litosfera está dividida en placas que se mueven a razón de unos 2 a 20 cm por año, impulsadas por corrientes de convección que tienen lugar bajo ella, en la astenosfera.

Los márgenes de las placas (el límite de una placa y la adyacente) se denominan márgenes de divergencia o extensión, convergencia o subducción y transformación. El sitio donde se dan estos bordes son denominados grandes Fallas.

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Nota: el diagrama muestra alguna de las placas tectónicas del planeta. Nótese que la zona de contacto entre Nazca y Sudamericana se extiende por Chile, Perú, Ecuador y Colombia, en la parte donde se ve la línea de subducción.

Nota: El diagrama muestra un corte al planeta que indica la localización de las cortezas continentales y oceánicas que forman las placas tectónicas, así como el manto que interactúa con las cortezas por medio de movimientos convectivos.

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Falla divergente o de extensión: Se presenta a lo largo de una dorsal oceánica o en un rift valley, lugares donde una placa se fractura, dando origen a dos placas nuevas que empiezan a separarse "empujándose" o alejándose una de la otra; cuando tiene lugar dentro de una placa continental da lugar a la formación de nuevos océanos. Un ejemplo de esta falla es la que se encuentra entre la placa Arábiga y la placa Africana o la que se observa en la dorsal del Océano Atlántico.

Falla convergente o de subducción: Se produce cuando se encuentran dos placas que se aproximan una hacia la otra. Según el tipo de corteza presente en cada lado de la falla se observan tres tipos de convergencia: Continental-Oceánica, Oceánica-Oceánica y Continental-Continental:

Nota: El diagrama de arriba muestra la típica forma de una zona de convergencia de placas, que se origina en la fosa oceánica. La corteza oceánica se hunde bajo la continental. En el diagrama de abajo se aprecia como se desplazan las placas tectónicas. La placa X se separa de la placa Y en el medio de un océano (en una dorsal) fenómeno conocido como divergencia de placas. En cambio la placa Y se hunde bajo la placa Z en una zona de subducción.

a) Convergencia de una corteza continental y otra oceánica: en ella la corteza oceánica, por ser más densa que la continental se hunde por debajo de esta última, proceso conocido como "subducción" fundiéndose por completo al llegar a la astenósfera. Mientras que en la Corteza Continental se pliegan y levantan sedimentos,

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antes marinos, junto con parte de la corteza misma, produciéndose un proceso orogénico y dando lugar a una cordillera. Esta cordillera se caracteriza por exhibir una serie de volcanes o Arco Volcánico, producto del flujo de magma desde la corteza continental subyacente, que con el calor producido por la fricción, se funde ascendiendo hasta la superficie. Un ejemplo de esto es la cordillera Andina, levantada por la convergencia entre la placa de Nazca y la de Sudamérica.

Nota: En amarillo se detallan las zonas donde se producen los hipocentros de los movimientos sísmicos producto de la convergencia de dos placas. Para el caso chileno, generalmente en la Cordillera de Los Andes los hipocentros son más profundos que en la costa ya que la convergencia de las placas está mucho más profunda a medida que nos internamos en la masa continental. En rojo están las celdas por donde sube el material magmático hacia los arcos volcánicos. Esta imagen ha sido modificada de This Dynamic Earth, una publicación de U.S. Geological Survey.

b) Convergencia de una corteza oceánica con otra oceánica: una se desliza debajo de la otra y generalmente se produce una fosa oceánica igual que en el caso anterior. En este caso, la fricción de la subducción también provoca la aparición de magma, que al ascender hasta la superficie forma consecutivamente una serie de islas volcánicas, conocidas como Arco de Islas. El Arco de Islas Japonés, es un ejemplo de este proceso.

Nota: Los terremotos son los cuadrados amarillos. Esta imagen ha sido modificada de This Dynamic Earth, una publicación de U.S. Geological Survey.

c) Convergencia de una corteza continental con otra continental: en el choque entre dos corteza continentales, no ocurre el proceso de subducción. En este caso, las cortezas continentales se funden y elevan formando una cordillera montañosa, donde no se presenta el Arco Volcánico, como sucede en la cordillera de Los Himalayas.

Nota: Los terremotos son los cuadrados amarillos. Notese que la mayor parte de los movimientos sísmicos están relativamente cerca de la superficie de la corteza continental. Ello debido a que en este proceso las cortezas se funden y elevan impidiendo los roces de las placas a profundidades considerables. Esta imagen ha sido modificada de This Dynamic Earth, una publicación de U.S. Geological Survey.

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Los continentes, al estar incrustados en placas móviles, no tienen una posición y forma fijas, sino que se están desplazando sobre la placa a la que pertenecen.La parte oceánica puede introducirse por debajo de otra placa hasta desaparecer en el manto. Pero la porción continental de una placa no, porque es demasiado rígida y gruesa.

Cuando dos continentes arrastrados por sus placas colisionan entre sí, acaban fusionándose uno con el otro, mientras se levanta una gran cordillera en la zona de choque.

En general las fases de un proceso de subducción supone lo siguiente:a) La fosa oceánica representa la línea de contacto de sedimentos transportados por las

placas convergentes. La placa oceánica transporta sedimento oceánico (arcillas) depositado en la corteza de dicha placa y de la corteza del continente llegan también sedimentos (arena, barro, etc.) a la fosa.

b) En la fosa ambos tipos de sedimentos comienzan a deformarse y son impulsados hacia abajo por el movimiento propio de la subducción de las placas.

c) Los sedimentos se transforman en cuñas superpuestas en planos de fallas.d) Las cuñas se acumulan en un prisma acrecentario donde se produce metamorfismo.e) El margen continental es empujado y forma nueva corteza a base de roca

metamórfica. De hecho esta es una de las razones de porque la corteza continental es más gruesa que la oceánica. En el fondo la corteza oceánica ayuda a conformar mayor material para la corteza continental.

f) El prisma acrecentario asciende formando la cresta tectónica que sobre el nivel del mar puede conformar un arco tectónico de islas paralela a la línea de costa.

g) Entre el arco tectónico de islas y el continente se forma una cuenca marginal o plataforma continental que luego se rellena de material sedimentario proveniente del continente.

h) A medida que la placa oceánica sigue descendiendo en la astenósfera sus materiales se funden hasta confundirse con los materiales del manto.

i) Cuando la superficie de la placa oceánica en proceso de subducción roza la base de la corteza terrestre de la placa continental se producen movimientos telúricos (generados en el hipocentro). Los roces generan tal cantidad de energía que aparte de los sismos genera fundición del material rocoso. El magma se encuentra fundido en la astenosfera tiende a subir ya que su densidad es menor que la del entorno.

En el siguiente diagrama se expone a grandes rasgos el proceso antes señalado.

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Falla transformante: Estas fallas se producen cuando dos placas se desplazan una contra la otra en el plano horizontal, bien sea en el mismo sentido o en contrasentido una de la otra. Se presenta donde el movimiento relativo de las placas es paralelo al borde. Pueden ser originadas bien por que en un posible sitio de convergencia la dirección del movimiento de las placas no sea una hacia la otra, o bien, por el desplazamiento de una sección de una dorsal, que al agregar nuevo material desplace en sentido contrario a las placas. La Falla de

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San Andrés es un ejemplo de este tipo de falla. Una falla de transformación se asocia a la falla de desgarre, donde no hay separación ni convergencia de placas.

Nota: falla de transformación, tipo San Andrés en California, USA.

IV. Relieves continentales de segundo orden.

Así como las placas tectónicas son las formas más importantes de la corteza, conformando el fondo oceánico y los continentes; los relieves de segundo orden más importantes son las montañas o cordilleras, cuyo origen es volcánico o por actividad tectónica de fallas o pliegues. Los relieves montañosos se originan por los cinturones activos de formación de montañas o las regiones inactivas de rocas antiguas.

Los cinturones activos de formación de montañas se encuentran a lo largo de los márgenes continentales y es la consecuencia de la actividad tectónica o volcánica. Los cinturones activos generan arcos de montañas, como el cinturón circumpacífico que rodea la cuenca del océano Pacífico (Los Andes, Sierra Madre, Cascadas, Costera canadiense, Alaska, Aleutianas, Kuriles, Honshu, etc), el cinturón euroasiático-indonesico (Atlas africano, Alpes, Cárpatos, Caucaso, Zagros, Elbuz, Himalayas, etc), etc.

Las regiones inactivas de rocas antiguas son conformados por los escudos y zócalos. Los escudos continentales son superficies elevadas y relativamente planas compuesto por rocas igneas y metamórficas, con rocas muy antiguas (precámbrico). Son regiones de bajas colinas y mesetas. En sus partes superiores hay rocas sedimentarias de origen continental y oceánico. Se originan por movimientos orogénicos, es decir, ascenso y descenso de la corteza en áreas amplias sin ruptura ni plegamiento. Ello refleja la estabilidad de dicha corteza a diferencia de lo que sucede en los arcos montañosos de cinturones activos. Los zócalos continentales están formados por rocas sedimentarias paleozoicas y mesozoicas muy deformadas y localmente transformadas en rocas metamórficas. Ejemplos son los zócalos Caleodoniano (Irlanda, Escocia y Escandinavia), Apalaches, etc.

V. Relieves de segundo orden en cuencas oceánicas.

En general está compuesto de basalto y acumulación de sedimentos de poco espesor. Casi toda la corteza es del cenozoico (menos de 60 millones de años). Está compuesto de dorsales oceánicas (en algunos textos les denominan dorsales medio-oceánicos o meso-oceánicos) como los del océano Pacífico o Atlántico. Los dorsales se relacionan con un rift axial central (una fosa) que es donde se separa la corteza oceánica. Son líneas de fractura que marcan el límite de placas litosféricas. En ellas se generan las divergencias. Luego está el suelo de la cuenca oceánica, cuya profundidad raramente supera los 5 kilómetros de

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profundidad bajo el mar. En el fondo de los océanos, las superficies planas se denominan llanuras abisales. Por otra parte está la pendiente oceánica o talud que llega a tener unos 120 kilómetros de largo y algunos cientos de metros de profundidad. Sobre ella se encuentra el margen o plataforma continental, que en promedio llega a los 180 metros bajo el nivel del mar. Es la continuación natural de la planicie litoral. La diferencia radica en que la planicie litoral está sobre el mar y la plataforma continental bajo el mar. En el caso chileno su ancho no supera los 15 kilómetros, cosa que es completamente distinta en otros lugares del planeta, como en la Patagonia argentina, donde la planicie continental supera algunos cientos de kilómetros de ancho. En realidad, para el caso de la zona de convergencia de la placa de Nazca y la Sudamericana, como en el caso chileno, la placa sudamericana no solo involucra la Cordillera de Los Andes, la Depresión Intermedia, la Cordillera de la Costa y la Planicie Litoral, sino además la Plataforma Continental y el Talud Continental. Por ende, el verdadero límite de la placa de nazca y la Sudamericana es la Fosa de Atacama o Perú-Chile que en algunos lugares llega a profundidades que superan los 6 mil metros bajo el nivel del mar.

A modo de anécdota se puede señalar que en la actualidad el 29% del planeta presenta tierras emergidas y el 71% está formada por océanos. Si se produjese un gran proceso de glaciación en el planeta como los ocurridos hace 100 mil años AP el nivel del mar descendería unos 120 a 180 metros bajo el nivel del mar actual. Es decir, casi toda la plataforma continental del planeta sería ahora parte de la planicie litoral. Con ese sólo dato, las tierras emergidas en el planeta ascenderían a un 35% del total de la Tierra.

VI. Volcanismo.

Una de las manifestaciones más espectaculares de la actividad geológica de la Tierra son, sin duda, los volcanes. Los hay de diferentes tipos, según la manera en que sale la lava, y se encuentran distribuidos por regiones concretas del planeta. Los volcanes son también los únicos lugares donde podemos entrar en contacto con los materiales del interior de la corteza o del manto, por lo que suscitan un gran interés para las ciencias.

Un volcán es una fisura de la corteza terrestre sobre la cual se acumula un cono de materia fundida y sólida que es lanzada a través de la chimenea desde el interior de la Tierra. En la cima de este cono hay una formación cóncava llamada cráter. Cuando se produce actividad en un volcán se dice que está en erupción. Los volcanes son por lo general estructuras compuestas de material fragmentado y corrientes de lava. A través de la chimenea sale la lava que escurre por las laderas del cono, que se va formando por sucesivas capas solidificadas, todas inclinadas hacia el exterior de la chimenea. El material rocoso expulsado se encuentras entre 4 a 200 kilómetros de profundidad, donde pueden alcanzar temperaturas superiores a los 1000°C. Habitualmente la lava recién emitida bordea temperaturas entre 700°C y 1200°C, dependiendo de su composición química.

Las rocas que se forman a partir del enfriamiento del magma se llaman rocas ígneas. Si el enfriamiento tuvo lugar en el interior de la tierra, y las rocas fundidas no llegaron a emerger a la superficie, se llaman rocas ígneas intrusivas. Cuando la roca se ha formado a partir del

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enfriamiento de lava en la superficie, se denomina roca ígnea extrusiva. También existen rocas ígneas enfriadas a gran profundidad que se llamas plutónicas.

El magma y la lava.

El magma, masa espesa y viscosa, es la roca fundida que se encuentra en la parte interna del volcán sometida a grandes presiones, y está constituido por gases que se encuentran disueltos, pero en el momento de llegar a la superficie, la presión disminuye, lo que provoca su liberación explosiva y espontánea. El material fundido que se arroja fuera del volcán contiene menos gases y se le llama lava. La lava en una erupción está cargada de vapor y de gases como el dióxido de carbono, el hidrógeno, el monóxido de carbono y el dióxido de azufre. Estos gases al salir violentamente ascienden a la atmósfera formando una nube turbia que descarga, a veces, copiosas lluvias. Los fragmentos de lava se clasifican en bombas, brasas y cenizas, que son arrojadas fuera del volcán y dispersadas por todas partes. Algunas partículas, grandes, vuelven a caer dentro del cráter. La velocidad de la lava depende en gran parte de la pendiente de la ladera del volcán. Muchos volcanes nacen en el fondo marino, como lo hicieron los famosos Etna y Vesubio, las islas de Hawai y otras muchas islas volcánicas del Océano Pacífico. Enormes cuencas, muy parecidas a los cráteres, reciben el nombre de calderas y están ubicadas en la cumbre de volcanes extintos o inactivos y son ocupadas por profundos lagos. Algunas calderas se formaron después de explosiones cataclísmicas que destruyeron completamente el volcán, o cuando, después de sucesivas erupciones, el cono vacío no soporta el peso de las paredes y se hunde.

Tipos de volcanes.

La lava no sale siempre al exterior de la misma forma. A veces lo hace de forma violenta, con grandes explosiones y enormes masas de gases, humo, cenizas y rocas incandescentes que se pueden proyectar a varios kilómetros de altura. Otras veces se derrama con suavidad, como cuando hierve la leche en el cazo y no apagamos el fuego a tiempo. Dependiendo de la temperatura de los magmas, de la cantidad de productos volátiles que acompañan a las lavas y de su fluidez o viscosidad, los tipos de erupciones pueden ser: Hawaiano, de lavas muy fluidas y sin desprendimientos gaseosos explosivos. La lava se desborda cuando rebasa el cráter y se desliza con facilidad, formando verdaderas corrientes a grandes distancias. Estromboliano. La lava es fluida, con desprendimientos gaseosos abundantes y violentos. Debido a que los gases pueden desprenderse con facilidad, no se producen pulverizaciones o cenizas. Cuando la lava rebosa por los bordes del cráter, desciende por sus laderas y barrancos, pero no alcanza tanta extensión como en las erupciones de tipo hawaiano. Vulcaniano, tipo de volcán se desprende grandes cantidades de gases de un magma poco fluido que se consolida con rapidez. Las explosiones son muy fuertes y pulverizan la lava, produciendo gran cantidad de cenizas que son lanzadas al aire acompañadas de otros materiales. Cuando la lava sale al exterior se consolida rápidamente, pero los gases que se desprenden rompen y resquebrajan su superficie, que por ello resulta áspera e irregular. Peleano. Entre los volcanes de las Antillas es célebre el de la Montaña Pelada de la isla Martinica por su erupción de 1902, que ocasionó la destrucción de su capital, San Pedro. Su lava es extremadamente viscosa y se consolida con gran rapidez,

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llegando a tapar por completo el cráter. La enorme presión de los gases, que no encuentran salida, levanta este tapón que se eleva formando una gran aguja. No todas las erupciones volcánicas encajan en uno de los cuatro tipos comunes. Algunas merecen especial atención.

La explosión volcánica más formidable de las conocidas hasta la fecha fue la del volcán Krakatoa. Originó una tremenda explosión y un enorme maremoto. Se cree que este tipo de erupciones son debidas a la entrada en contacto de la lava ascendente con el agua o con rocas mojadas, por ello se denominan erupciones freáticas. Por otra parte, en los fondos oceánicos se producen erupciones volcánicas cuyas lavas, si llegan a la superficie, pueden formar islas volcánicas. Éstas suelen ser de corta duración en la mayoría de los casos, debido al equilibrio isostático de las lavas al enfriarse y por la erosión marina. Algunas islas actuales como las Cícladas (Grecia), tienen este origen. Hay volcanes que ocasionan gran número de víctimas, debido a que sus cráteres están ocupados por lagos o cubiertos de nieve. Al recobrar su actividad, el agua mezclada con cenizas y otros restos, es lanzada formando torrentes y avalanchas de barro, que destruyen, todo lo que encuentran a su paso. Un ejemplo actual fue la erupción del Nevado de Ruiz (Colombia) en 1985. La cumbre estaba recubierta por un casquete de hielo y, al ascender la lava, se recalentaron las capas, formando unas coladas de barro que invadieron el valle del río Lagunilla y sepultaron la ciudad de Armero. Por último, las erupciones fisurales son las que se originan a lo largo de una dislocación de la corteza terrestre, que puede tener varios kilómetros. Las lavas que fluyen a lo largo de la rotura son fluidas y recorren grandes extensiones formando amplias mesetas o traps, con un kilómetro o más de espesor y miles de kilómetros cuadrados de superficie. Ejemplos de vulcanismo fisural es la meseta del Deccan (India).

Volcanes en zonas de subducción.

Los volcanes de la zona de subducción son creados cuando la placa oceánica colisiona con la placa continental y esta se sumerge bajo la placa continental, Cuando la placa esta como a unos 100 km de profundidad la corteza comienza a hacerse liquida. Después se crean magmas basalticos y andesiticos que suben a la superficie en forma de burbuja y crea volcanes (volcanes de subducción). Estos magmas levantan la superficie después empieza a salir la suficiente masa para construir una estructura. Estos son menos densos que las rocas que lo rodean. Las erupciones volcanicas en las zonas de subducción son las mas violentas y destructivas que los otros dos tipos, como por ejemplo el Pinatubo, Cracatoa, Vesubio y Santa Helena. El magma producido por las zonas de subducción es frecuentemente cambiado esto es  por que el único camino a la superficie se solidifica y se combina con fragmentos de cristal. El agua y gases atrapados en el magma ascendente es el que da el poder explosivo.

VII Los Terremotos.

Los terremotos, sismos, temblores, ... son reajustes de la corteza terrestres causados por los movimientos de grandes fragmentos. Aunque todos los días se registran sismos en el mundo, la inmensa mayoría son de poca magnitud. Sin embargo, se suelen producir dos o tres terremotos de gran magnitud cada año, con consecuencias imprevisibles.

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Las placas de la corteza terrestre están sometidas a tensiones. En la zona de roce (falla), la tensión es muy alta y, a veces, supera a la fuerza de sujeción entre las placas. Entonces, las placas se mueven violentamente, provocando ondulaciones y liberando una enorme cantidad de energía. Este proceso se llama movimiento sísmico o terremoto.

La intensidad o magnitud de un sismo, en la escala de Richter, representa la energía liberada. Fue ideada en 1935. El hipocentro es el lugar donde se origina el sismo. El epicentro en cambio es el lugar de la superficie terrestre donde por primera vez se dejan sentir las ondas sísmicas que proceden del movimiento telúrico generados en el hipocentro.

Año   Magnitud  Lugar   Víctimas

1960   9.5  Valdivia, Chile   5.700

1964   9.4  Alaska , EEUU  131

1933   8.9  Sanriku, Japón   2.990

1906   8.9  Bogotá, Colombia   1.000

1950   8.7  Asma, Tibet   1.530

1897   8.7  Assam, India   1.500

1906   8.6  Valparaiso, Chile   20.000

La medición de los sismos se utilizan las escalas de Richter y Mercalli. Richter mide la magnitud o causa, en cambio Mercalli mide la intensidad o efecto. La Escala de Richter mide la magnitud de un sismo. A través de ella se puede conocer la energía liberada en el hipocentro o foco, que es aquella zona del interior de la tierra donde se inicia la fractura o ruptura de las rocas, la que se propaga mediante ondas sísmicas. Es una Escala Logarítmica, no existiendo limites inferior ni superior. De acuerdo a esta escala, un sismo tiene un único valor o grado Richter. Es la medida cuantitativa del tamaño de un sismo en su fuente o foco. Está relacionada con la energía sísmica liberada durante el proceso de ruptura de rocas. Se calcula mediante una expresión matemática, cuyos datos se obtienen del análisis de los registros instrumentales. La magnitud se expresa en la escala de Richter. Para el caso de Mercalli, lo importante es la violencia con que se siente un sismo en diversos puntos de la zona afectada. La medición se realiza de acuerdo a la sensibilidad del movimiento en el caso de sismos menores y en el caso de sismos mayores, observando los efectos o daños producidos en las construcciones, objetos, terrenos y el impacto que provoca en las personas. El valor de la intensidad de un sismo en un cierto lugar, se determina de acuerdo a una escala previamente establecida. Constituye la percepción de un observador entrenado para establecer los efectos de un movimiento telúrico en un punto determinado de la superficie de la tierra. La escala modificada de Mercalli va desde el grado 1 hasta el 12. A un mismo sismo, con un único grado Richter, se le pueden otorgar distintos grados en la Escala de Mercalli, de acuerdo a la percepción o efectos de ese movimiento en cada punto donde se ha percibido. Esto explica el por qué a un mismo sismo sensible, con un único grado Richter, se le otorgan distintos grados Mercalli en los distintos puntos geográficos donde se ha dejado sentir.

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