TEMA 2 TECTÓNICA DE PLACAS

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1 LA TIERRA, UN PLANETA DINÁMICO TEMA 2 TECTÓNICA DE PLACAS La Tierra es un planeta cambiante debido a la interacción entre su atmósfera y la superficie terrestre. Los océanos intervienen en el ciclo del agua, al mismo tiempo que interfieren en la dinámica de la propia atmósfera y en la del planeta en general. La parte sólida del planeta, la geosfera, asimismo es dinámica, cambiando continuamente gracias a los procesos geológicos, internos y externos. LA GEOSFERA La superficie sólida del planeta interacciona con la atmósfera y el agua en los llamados procesos geológicos externos: Meteorización Erosión Transporte Sedimentación Estos procesos destruyen el relieve y, si fueran únicos, la Tierra debería ser plana. Por qué no lo es? Porque existe lo que denominamos dinámica interna, que crea relieves y desencadena procesos como el vulcanismo o la sismicidad. ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA Los cambios que experimentan las ondas sísmicas que atraviesan el planeta indican que está estructurado en capas con distintas propiedades y dispuestas de forma concéntrica. Para explicar la estructura interna se propusieron dos modelos: El modelo geoquímico. Se basa en la diferente composición química o mineralógica de los materiales terrestres, y diferencia corteza, manto y núcleo. El modelo dinámico. Explica la dinámica de las placas litosféricas teniendo en cuenta la rigidez y fluidez de los distintos materiales que componen la Tierra.

2 Corteza La corteza es la capa más externa que se extiende hasta la discontinuidad de Mohorovicic una profundidad media de unos 35 kilómetros. Puede ser de dos tipos: continental y oceánica. Existe una discontinuidad denominada de Conrad entre ambas. Manto El manto es la zona comprendida entre la discontinuidad de Mohorovicic y la de Gutenberg y está constituido fundamentalmente por silicatos ferromagnéticos. La presión y la temperatura aumentan en el interior del manto dando estructuras más compactas y densas, lo que se conoce como zonas de transición, que se ponen de manifiesto por la aparición de dos discontinuidades, dos zonas donde varía la velocidad de las ondas sísmicas reflejando un cambio de rigidez en los materiales. Alrededor de los 400 km de profundidad aparece la primera discontinuidad y a los 670 km de profundidad tiene lugar la segunda transición de minerales por reorganización de los átomos, y se pone de manifiesto por la segunda transición denominada discontinuidad de Repetti, que marca el límite de separación entre el manto superior y el manto inferior. Núcleo El núcleo se extiende desde la discontinuidad de Gutenberg hasta el centro de la Tierra. El núcleo externo líquido, compuesto fundamentalmente por hierro, níquel, y algo de azufré y oxígeno, está separado por la discontinuidad de Weichert-Lehman del núcleo interno, constituido por cristales de una aleación de hierro y níquel.

3 El movimiento de los fluidos del núcleo externo, producido por las corrientes de convección y por el movimiento de rotación de la Tierra, son las causas del campo magnético, denominado magnetosfera, que rodea a la Tierra.

4 TEORÍAS SOBRE LA DINÁMICA TERRESTRE Primeras teorías: Teoría del enfriamiento y contracción. Finales del siglo XIX. La Tierra al enfriarse se contrae, se pliega y se fractura, igual que una uva que se convierte en pasa. Los continentes se mueven por acción de corrientes convectivas del manto. Los materiales ascenderían al calentarse en la zona inferior y luego se hundirían al enfriarse en la superficie. WEGENER Y LA TEORÍA DE LA DERIVA CONTINENTAL Según Wegener los continentes no habrían tenido siempre la disposición actual, es decir, habrían migrado cambiando su posición relativa y su latitud a lo largo de la historia de la Tierra, y en algunos momentos habrían estado todos unidos formando una única masa continental o Pangea. (EL ORIGEN DE LOS CONTINENTES Y LOS OCÉANOS, 1915). Explicaba el movimiento horizontal de los continentes como si fueran barcos en un mar que sería el manto. Propuso que este movimiento estaba causado por una fuerza resultante de la fuerza centrífuga y de la gravedad que alejaba los continentes de los polos, a la que llamó fuerza polófuga. Pruebas de la deriva continental: Geográficas. Coincidencia entre las formas de la costa de los continentes, sobre todo si se tienen en cuenta las plataformas continentales. Paleontológicas. Existen fósiles de organismos idénticos en lugares que hoy distan miles de kilómetros lo que hace pensar en puentes continentales en el pasado (Sudamérica, Africa, India, Australia). Geológicas y tectónicas. Existen rocas del mismo tipo y edad a ambos lados del Atlántico, así como coincidencia de cadenas montañosas. Paleoclimáticas. Existen zonas de la tierra cuyos climas no coinciden con los que tuvieron en el pasado, lo que se refleja por registros geológicos. India y Australia estuvieron cubiertas por hielo, mientras Norteamérica y Europa eran bosques cálidos. DE WEGENER A LA TEORÍA DE LA TECTÓNICA DE PLACAS A lo largo del siglo pasado otros investigadores fueron encontrando pruebas complementarias que terminaron dando la razón a Wegener. En 1945, A. Holmes propuso un modelo teórico, sin datos experimentales que lo apoyaran: la existencia de corrientes de convección en el manto como causa del movimiento de los continentes y de la continua formación de corteza oceánica. Exploraciones del fondo marino, descubrieron un relieve peculiar formado por dorsales, grandes fosas oceánicas, etc, Hipótesis de la expansión del fondo oceánico de Harry Hess, años 70. Según él en las cordilleras submarinas (dorsales) se creaba material que hacía que los océanos crecieran. Apoyando esta idea se observan bandas paralelas, de similar edad y composición a ambos lados de las dorsales oceánicas, con inversión periódica de la polaridad, lo que apoya la teoría de la expansión del fondo oceánico y contribuye a explicar el movimiento de los continentes.

5 PRINCIPALES IDEAS DE LA TECTÓNICA DE PLACAS La teoría de la tectónica de placas considera que los materiales rocosos de la corteza y de la parte superior del manto constituyen una unidad rígida y quebradiza, que recibe el nombre de litosfera, cuyo espesor medio es de unos 100 km. La litosfera no forma una capa continua sino que se encuentra fragmentada en trozos, llamados placas litosféricas, que encajan entre sí. Cada placa puede estar formada por litosfera oceánica y litosfera continental. Las placas litosféricas están limitadas por bordes de placa que pueden ser de tres tipos: dorsales oceánicas, zonas de subducción o fallas de transformación. En los bordes también se generan fenómenos como el vulcanismo y la sismicidad, así como distintos tipos de rocas endógenas (magmáticas y metamórficas). POR QUÉ SE MUEVEN LAS PLACAS? Modelo 1: Corrientes de convección en la astenosfera. Los materiales calientes menos densos ascenderían hasta la superficie donde se enfriarían, haciéndose de nuevo más densos y hundiéndose en las zonas más alejadas de las dorsales. Modelo 2. Arrastre de las placas. El peso de la propia placa, al subducir, haría de arrastre de los materiales hacia el manto. Modelo 3. Empuje de placas. El empuje de los materiales que aparecen continuamente en las dorsales desplazaría la placa que, al colisionar con zonas continentales menos densas se hundirían. TIPOS DE CONTACTOS O BORDES DE PLACA Bordes divergentes: dorsales Bordes convergentes: dos placas continentales: obducción placa oceánica con placa continental: subducción dos oceánicas: fosas Bordes transformantes

6 BORDES CONSTRUCTIVOS, DIVERGENTES O DORSALES Zonas en las que se producen esfuerzos de tensión, que tienden a separar las placas. Esto hace que disminuya la presión en profundidad y que se forme un magma basáltico, fluido. El magma tenderá a ascender entre las placas y al solidificarse formará nueva corteza oceánica. Este crecimiento ocasiona una progresiva separación de los continentes. Estos bordes se denominan dorsales oceánicas y forman tres grandes cordilleras submarinas volcánicas (Atlántica, Pacífica e Índica), de hasta 3000 m sobre el fondo marino, con 1500 km de ancho y hasta km de longitud total. Además de la actividad magmática se da una actividad sísmica frecuente y de poca intensidad, debido a la aparición de fracturas transversales a la dorsal. BORDES DESTRUCTIVOS O CONVERGENTES Se producen entre placas enfrentadas por esfuerzos de compresión. En este caso la placa más delgada, generalmente oceánica, se sumerge bajo la otra y se introduce en el manto plástico. Así se destruye litosfera oceánica, compensando lo que se crea en las dorsales. Estos bordes forman las zonas de subducción, de las que existen tres tipos: Colisión litosfera oceánica con litosfera continental. La placa oceánica, más delgada y densa subduce bajo la continental dando lugar a: Formación de una fosa oceánica, por flexión de la placa subducida. Gran actividad sísmica por rozamiento entre las dos placas, muy intensa y con terremotos superficiales, intermedios y profundos de todos los tipos con hipocentro en un plano de contacto entre ambas o plano de Benioff, de modo que a mayor profundidad de hipocentro más interior es el epicentro. Gran actividad térmica, debida al calor producido por el rozamiento, con formación de nuevas rocas, metamórficas y magmáticas, tanto volcánicas como plutónicas. Formación de orógenos o cordilleras pericontinentales, debido a la compresión de materiales unido a la creación de rocas endógenas y a la acreción de los sedimentos de la cuenca oceánica. El ejemplo más claro lo constituyen los Andes, en la costa oeste de Sudamérica, originados por la subducción de la placa de Nazca bajo la Sudamericana. Colisión litosfera oceánica con litosfera oceánica. Dos placas oceánicas colisionan y una de ellas subduce respecto a la otra, generalmente la más moderna y densa, frente a la otra que puede estar más próxima al continente. Se generan una fosa oceánica y un arco de islas volcánicas. Este proceso ha ocasionado archipiélagos como Indonesia, Antillas o Kuriles. Colisión entre litosfera continental y litosfera continental (obducción). Colisionan en este caso dos placas con litosfera continental por cierre de un océano que las separaba. Ninguna de las dos placas subduce, de modo que los materiales emergen y se elevan formando una cordillera intracontinental, como es el caso del Himalaya, formado por colisión de la placa India con la Euroasiática. Son frecuentes fenómenos sísmicos, pero no volcánicos.

7 BORDES TRANSFORMANTES O NEUTROS Límites en los que las placas están relacionadas por esfuerzos de cizalla, moviéndose en sentidos opuestos. El rozamiento ocasiona numerosos terremotos, muchos de ellos bajo el mar dado que muchas fallas transformantes cortan las dorsales oceánicas. En este caso no existe vulcanismo. Un ejemplo es la falla de San Andrés, en California. En nuestro territorio, el riesgo sísmico se sitúa en la zona de prolongación de una falla transformante procedente de la dorsal Atlántica, que a su vez constituye la zona de interacción con la placa africana. VOLCANES Los volcanes se forman cuando el magma procedente del manto asciende hasta la superficie a través de las fisuras de la corteza oceánica o continental, se enfría y da lugar a erupciones de gases, productos sólidos (piroclastos) y coladas de roca fundida, denominada lava. Los volcanes, igual que los terremotos, se localizan dentro de las placas (en los puntos calientes) y en los bordes de las placas litosféricas (en las dorsales y en las zonas de subducción). Vulcanismo en los puntos calientes Hay una perforación de la litosfera oceánica y aparecen una cadena de volcanes. Si la actividad del punto caliente es muy intensa, los volcanes emergen y se forman cadenas de islas volcánicas (por ejemplo, las islas Hawai). Pueden dar lugar a conos volcánicos aplanados en forma de escudo o dar origen de las grandes zonas ígneas o basálticas. Vulcanismo en las dorsales oceánicas Son volcanes con erupciones suaves. Vulcanismo en las zonas de subducción Se puede dar por dos situaciones, la subducción de la litosfera oceánica por debajo de la litosfera oceánica dando lugar a islas, o la subducción de la litosfera oceánica por debajo de la litosfera continental dando lugar a cordilleras (cordillera de los Andes). Estos volcanes son más violentos. Las erupciones volcánicas Cuando el magma procedente del manto o de la corteza profunda se encuentra próximo a la superficie, se estanca y forma una bolsa llamada cámara magmática, situada entre 3 y 30 km de profundidad. Los gases aumentan la presión de la cámara y empujan al magma. Este asciende a través de uno o más conductos, llamados chimeneas, y sale por el cráter, que es la abertura externa en forma de embudo situada en la cumbre del cono volcánico. El magma, al enfriarse, puede originar diversos productos: Los magmas fluidos (lava) están relacionados con las dorsales y los puntos calientes. Dan lugar a erupciones efusivas y tranquilas. Los magmas viscosos suelen estar relacionados con las zonas de subducción. Provocan violentas explosiones. El gas arroja al exterior trozos de lava y fragmentos de la chimenea volcánica. Estos fragmentos sólidos, llamados piroclastos, reciben distintos nombres según su tamaño: cenizas, lapilli y bombas volcánicas. Los volcanes activos suelen mostrar una actividad que alternan períodos de actividad con otros más o menos largos de interrupción en los que están dormidos. Cuando permanecen inactivos durante muy largos períodos de tiempo, se dice que están apagados o extinguidos.

8 SEISMOS Se generan en los dorsales, zonas de subducción y en las fallas. Son sacudidas del suelo y se denominan terremoto si el foco tiene lugar en la tierra o maremoto si tiene lugar en el mar. Las ondas sísmicas generadas se propagan desde el foco que está a varios kilómetros de profundidad en todas direcciones. Se pueden captar en los sismógrafos. Su imagen permite calcular la magnitud de un terremoto, es decir la energía liberada en el mismo. Las ondas generadas son primarias que son longitudinales y se propagan en todos los medios, secundarias que son transversales y se propagan en medio sólido, y superficiales que se propagan con movimientos verticales y horizontales en la superficie. La escala más habitual para medir la fuerza de los seísmos es la escala de Ritcher, con valores de 1 a 9. Es una escala logarítmica que mide la magnitud o energía liberada, mientras la escala de Mercalli de I a XII mide la intensidad, es decir, los daños provocados por el seísmo. RECURSOS GENERADOS POR LA DINÁMICA INTERNA DE LA TIERRA Yacimientos minerales de oro, plata, cobre, hierro, etc. Energía geotérmica, para calentar el agua o general corriente eléctrica. Suelos más fértiles para la agricultura al acumular cenizas ricas en minerales procedentes del interior. Yacimientos de combustibles fósiles: carbón, petróleo y gas. IMPACTOS AMBIENTALES Efecto invernadero por la emisión de dióxido de carbono y cenizas que pueden provocar cambios climáticos. Pérdida de ecosistemas tras una erupción volcánica. Acidificación de lagos y zonas marinas con pérdida de biodiversidad. Movimientos de ladera y desvío de cauces fluviales.

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