TEMA 5. DINÁMICA DE LA GEOSFERA. LA GEOSFERA. Concepto de Geosféra.

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1 TEMA 5. DINÁMICA DE LA GEOSFERA. LA GEOSFERA. Concepto de Geosféra. Es una capa sólida y rocosa que está en el interior de la tierra. Es la parte de la tierra, formada por rocas y metales. Es la capa de mayor tamaño (ocupa casi toda la masa de la tierra, las otras capas de la Tierra son atmósfera, hidrosfera y biosfera). La Geosfera es la parte estructural de la Tierra que se caracteriza por ser la de mayores temperaturas, presión, densidad, volumen y espesor. Comprende desde la superficie hasta el centro de nuestro planeta (hasta los km aproximadamente). Está compuesta principalmente de Hierro (Fe) en un 35%, Oxígeno (O) en 25% y Silicio (Si) en 18%. En la Geosfera se produce el aumento continuo de la Densidad, Presión y Temperatura en relación directa a la profundidad. La Geosfera se divide en tres capas, que son de la más externa a la más interna: Corteza, Manto y Núcleo. Su capa más externa (sólida y rígida), la litosfera que comprende la corteza y la parte superior del manto, es donde suceden los procesos geológicos, se obtienen los recursos geológicos y suceden los riesgos geológicos. Procesos geológicos Recursos Riesgos Meteorización Carbón Volcanes Erosión Petróleo Terremotos Transporte Minerales Desprendimientos Sedimentación Etc Inundaciones, Etc Plegamientos, Etc Corteza terrestre: Es la parte más superficial de la tierra. Las rocas que la forman están compuestas principalmente oxigeno, silicio, aluminio y hierro. Se pueden distinguir dos tipos de corteza: La corteza continental: Tiene un espesor de unos setenta kilómetros aproximadamente y su roca más abundante es el granito. La corteza oceánica: Tiene un espesor de unos diez kilómetros aproximadamente y su roca más abundante es el basalto. El manto. Es la capa que esta situada debajo de la corteza. Las rocas que la constituyen son ricas en oxigeno, magnesio, silicio y hierro. Se encuentra a temperaturas situadas entre los mil quinientos y los tres mil grados centígrados. Núcleo. Ocupa el centro de la tierra. Las rocas que lo constituyen fundamentalmente son de hierro y níquel. La temperaturas puede llegar cerca de unos cinco mil grados centígrados. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA. En la actualidad los conocimientos que tenemos sobre el interior de la Tierra se obtienen tanto de 1

2 manera directa: por ejemplo, a través de las erupciones volcánicas, perforaciones petroleras, cavernas y minas; así como de manera indirecta: cuando se registran las ondas sísmicas, la gravedad, el magnetismo o la electricidad terrestre, por ejemplo. Para estudiar la estructura y composición de la geosféra, los métodos indirectos son necesarios debido a la inaccesibilidad de la geosféra (por su gran profundidad). Métodos de estudio. Existen tres tipos: geológicos, geofísicos y astronómicos. Métodos geológicos: sondeos, cartografía, minas, volcanes Todas aportan pocos datos puesto que aportan información sólo de una pequeña parte de la geosfera, la parte más externa (corteza y parte superior del manto), por ejemplo la mina más profunda es de 3,8 km de profundidad, el sondeo más profundo es de poco más de 12 km de profundidad y los volcanes pueden sacar al exterior materiales de la parte superior del manto. Métodos geofísicos. Gravimétrico: el campo gravitatorio terrestre presenta alteraciones debido a la diferente densidad de los materiales que componen nuestro planeta, al movimiento de estos materiales (tectónica de placas) y a las variaciones en la atracción gravitatoria provocada por otros cuerpos celestes como la luna. Gracias a la gravedad se ha calculado la densidad media de la tierra (teoría gravitacional). Su densidad media es 5,5 gr/cm3. Magnetico: los movimientos de fluidos metálicos explicarían la inducción y mantenimiento del campo magnético terrestre (metales en agitación forman corrientes eléctricas que inducen un campo magnético), es decir, un núcleo metálico fundido en agitación explicaría este campo magnético. Se sugiere la presencia del metal hierro (Fe) en el núcleo, tal y como aparece en algunos meteoritos, lo cual también explicaría la mayor densidad del núcleo (en el proceso de enfriamiento del planeta tras su formación, los materiales más densos se irían acumulando en el fondo, por eso el núcleo es más denso que el manto y éste más que la corteza). Térmico: al bajar en profundidad la temperatura sube 3,3ºC/100metros (aumenta 33º C grados cada kilómetro). Este aumento de temperatura en profundidad se conoce como gradiante geotérmico terrestre. Este incremento no se mantiene a grandes profundidades (si fuese así, a km de profundidad se alcanzaría una temperatura de º C y todas las rocas del manto estarían fundidas) sino que se atenúa, por ejemplo se considera que en el manto el incremento de temperatura está en torno a 0,5 º C / km. Se calcula que en el centro de la Tierra (6.371 km) la temperatura no supera los 5.000º C. Sísmicos: las ondas sísmicas son vibraciones producidas en terremotos, son las que nos aportan la mayor información de la composición química y estructura del interior terrestre, por lo que se verán con mayor detalle, además los cálculos de la temperatura, densidad y presiones del interior terrestre, se basan, en su mayor parte, en aproximaciones teóricas derivadas casi siempre del estudio de las variaciones de velocidad de las ondas sísmicas. Métodos astronómicos (meteoritos). Aportan datos de la composición de la tierra, puesto que los meteoritos tienen la misma antigüedad que la tierra (unos millones de años) y se formaron de la misma materia que se formó el sistema solar, por tanto, si un material es abundante en meteoritos se supone que será abundante en el sistema solar y en la Tierra. Las condritas en las que abundan los silicatos representan el 86% de los meteoritos y se relaciona con los materiales del manto (en los volcanes salen muchos silicatos procedentes del manto). Y los sideritos (también llamados meteoritos metálicos), constituidos por hierro y níquel (91 y 8% respectivamente) son el 5% del total de los meteoritos que han llegado a la Tierra y se relaciona con los materiales del núcleo. Mientras que los métodos geológicos son métodos directos que consisten en el estudio de materiales que proceden directamente de las zonas menos profundas del interior terrestre, los métodos geofísicos y astronómicos son métodos indirectos que se utilizan para deducir la composición y estructura de las 2

3 zonas más profundas de la Tierra. De todos ellos, el método sísmico y el astronómico son los más importantes ya que gracias a ellos se ha podido deducir la estructura de la Tierra y su composición. El método sísmico. Concepto. Estudia las ondas sísmicas (producidas en terremotos) para obtener información del interior terrestre.se basa en los cambios de velocidad o dirección de las ondas sísmicas (cambios en la propagación) que nos indica que cambia la estructura o composición de las rocas que atraviesan. Las ondas sísmicas son vibraciones del terreno. Estas ondas se propagan en todas las direcciones, atravesando la Tierra de un extremo a otro, y son registradas por los sismógrafos. Cuando se produce una fractura con desplazamiento (falla) en el interior de la Tierra, la energía liberada se propaga en forma de ondas sísmicas. La velocidad y propagación de las ondas sísmicas depende de las características de los materiales que atraviesan y, especialmente, de la rigidez de los mismos. Las ondas son más veloces cuando los materiales son más rígidos, y más lentas, cuando tienen poca rigidez. Cuando las ondas sísmicas atraviesan un determinado material y llegan a otro de distintas características, cambian tanto su velocidad como su trayectoria, es decir, se refractan. Las discontinuidades son zonas del interior de la Tierra en las que se producen cambios bruscos en la trayectoria y velocidad de las ondas sísmicas, debido probablemente a que separan regiones con distintas características. Partes del terremoto: Concepto de hipocentro y epicentro. Hipocentro: es el punto en el interior de la tierra donde se origina el terremoto. Epicentro: es el punto más cercano del hipocentro en la superficie de la tierra, donde el terremoto tienen más intensidad. Tipos de ondas sísmicas: P, S y L. La rotura de grandes masas rocosas en el interior de la tierra son las que producen terremotos. Esta 3

4 rotura produce vibraciones, ondas sonoras de tres tipos: Ondas P: también llamadas primarias o longitudinales. Son las de mayor velocidad, y por tanto las que llegan las primeras. Son ondas longitudinales porque las partículas del terreno vibran en la dirección de la onda (avanzan mediante sucesivos impulsos de expansión y comprensión como en un acordeón), es decir, las ondas comprimen las partículas a su paso. Como los cuerpos sólidos, líquidos y gaseosos se pueden comprimir, las ondas P pueden propagarse en todos los medios. Ondas S: también llamadas ondas secundarias o transversales. Viajan con menor velocidad que las ondas P, y se reflejan en los sismogramas después de éstas. Hacen vibrar las partículas del terreno en una dirección perpendicular a la de propagación de la onda (avanzan mediante un movimiento ondulatorio perpendicular a la dirección de propagación),. Las ondas S sólo se propagan en sólidos (si dejan de propagarse a cierta profundidad indica que las rocas están fundidas a esa profundad, es decir en estado líquido, así es como se sabe que el núcleo externo está líquido). Ondas superficiales (R y L): son las últimas que se registran en los sismogramas, aparecen como consecuencia de la llegada de trenes de ondas P y S a las superficies de contacto entre materiales de características mecánicas distintas, principalmente la superficie de contacto tierra aire y tierra océano. Son las que provocan las catástrofes superficiales asociadas a los terremotos de gran intensidad. Se producen 2 tipos de ondas superficiales las R o Rayleigh que producen una oscilación ascendente y descendente como el oleaje y las ondas superficiales L o Love con una propagación similar a las ondas S pero, en este caso, en el plano horizontal como el movimiento de una serpiente, aunque estas ondas no penetran a mucha profundidad, son las mayores responsables de los daños producidos en los cimientos y estructuras de las construcciones. Las ondas P y S proporcionan información sobre la estructura y composición del interior terrestre, mientras que las superficiales no porque no aparecen en profundidad. Concepto de discontinuidad sísmica. Discontinuidades más importantes. Es el lugar donde se producen cambios bruscos en la velocidad de las ondas sísmicas (P y S). Las discontinuidades son zonas del interior de la Tierra en las que se producen cambios bruscos en la trayectoria y velocidad de las ondas sísmicas, debido probablemente a que separan regiones con distintas características, indicándonos que pueden aparecer rocas distintas porque cambia la densidad o indicándonos que las rocas se pueden encontrar a mayor presión o temperatura o en estado líquido porque cambia la rigidez (la velocidad de las ondas sísmicas depende de la rigidez más rígidez más velocidad y de la densidad más densidad menos velocidad, como la discontinuidad es la zona donde cambia la velocidad nos indica que en esa zona cambia la rigidez o densidad). 4

5 Las discontinuidades más importantes son la discontinuidad de Mohorovic, de Gutenberg o de Wiechert Gutenberg y la discontinuidad de Lehmann. Discontinuidad de Mohorovic: A unos 5 10 Km de profundidad bajo los océanos y entre Km en los continentes aumentan de manera súbita las velocidades de las ondas (ondas P pasan de 6 km/s a 8 km/s y ondas S pasan de 3 km/s a 4,5 km/s), este aumento de velocidad se interpreta como un cambio brusco en la composición química de las rocas. La discontinuidad de Mohorovic nos marca el límite entre corteza y manto. Discontinuidad de Gutenberg: Situada a Km de profundidad, en ella, las ondas P que disminuyen bruscamente de velocidad (pasan de 13 km/s a 8 km/s) y lo más sorprendente es que las ondas S dejan de propagarse. Como las ondas S no se propagan en fluidos se deduce que por debajo de km el material está fundido. La discontinuidad de Gutenberg marca el límite entre manto y núcleo. Discontinuidad de Wiechert Lehmann: A unos km de profundidad se produce un brusco aumento de velocidad de las ondas P que se interpreta como resultado de un cambio en el estado físico de los materiales del núcleo, que pasan de líquido a sólido. La discontinuidad de Lehmann permite diferencia el núcleo externo (sólido) del núcleo interno (líquido). Otras discontinuidades: entre 100 y 800 km de profundidad los incrementos de velocidad de las ondas P y S tienen fluctuaciones, con algunos descensos y rápidos aumentos. El mayor de ellos se produce a 670 km (rápido ascenso de la velocidad conocido como discontinuidad de Repetti) y se utiliza para distinguir el manto superior del manto inferior. Las capas de la Tierra. La geosféra se dividen en capas atendiendo a su composición química llamadas corteza, manto y núcleo o se divide en capas atendiendo al comportamiento, llamadas litosfera, astenosfera, mesosfera y núcleo o endosfera. El primero es la división desde el punto de vista geoquímico (o químico) y el segundo desde el punto de vista dinámico. Punto de vista químico. Corteza; está delimitada por la discontinuidad de Mohorovic que se encuentra a unos 5 10 km profundidad en los océanos y a unos km profundidad en los continentes, distinguiéndose así una corteza oceánica y una continental. Corteza continental: en su parte más externa predominan los sedimentos y rocas sedimentarias, mientras que en la parte media y inferior abundan las rocas metamórficas (como gneis y esquistos) y igneas (como el granito). La antigüedad de la roca continental va de millones de años. La corteza continental tiene una densidad media de 2,7 gr / cm3. Corteza oceánica: tiene una fina capa de sedimento en la parte superficial, seguida en profundidad por roca volcánica (principalmente basalto) y por último gabro (roca plutónica) (recuerda que las rocas igneas o magmáticas son las que se forman al enfriarse el magma rápidamente al salir del volcán (roca volcánica) o lentamente al quedarse bajo la superficie terrestre (roca plutónica)). La antigüedad de la roca oceánica va de millones de años, por lo que son más jóvenes que las rocas de la corteza continental. La corteza oceánica es un poco más densa que la continental, tiene una densidad media de 3 gr / cm3. 5

6 Manto: se encuentra desde la discontinuidad de Mohorovic hasta la discontinuidad de Gutenberg (o Wiechert Gutenberg) a 2900 km de profundidad. El manto ocupa el 82 % del volumen de la tierra, es el 68 % de la masa de la tierra (unos 2875 km de espesor). El manto se divide a unos 670 km de profundidad en manto superior y manto inferior. El manto está formado por rocas ultrabasicas del tipo de las peridotitas que contienen minerales del tipo olivino (silicatos). Conforme aumenta la profundidad la presión es tan grande que produce una reorganización de los minerales produciendo rocas más densas, por lo que podemos decir que el manto inferior tiene la misma composición que el manto superior pero con mayor densidad. La densidad del manto superior es 3,5 gr /cm3 aproximadamente y el del manto inferior a 5,5 gr /cm3. Las ondas P y S aumentan progresivamente su velocidad en profundidad. Núcleo: va desde la discontinuidad de Gutemberg (2.900 km de profundidad) hasta el centro de la tierra que tiene aproximadamente km. El núcleo ocupa el 16 % del volumen terrestre y representa el 32% de su masa (unos km de espesor). La densidad del núcleo es de gr/cm3. En la discontinuidad de Gutemberg desaparece las ondas S, por lo que se supone que los materiales están fundidos. A los 5150 km de profundidad aparece una elevación importante de las ondas P (discontinuidad de Lehmann) por lo que se considera sólida y divide el núcleo en núcleo interno líquido y núcleo externo sólido. Su composición por comparación con los sideritos (meteoritos metálicos con 95% de Fe y 5% Ni), por la densidad tan elevada y por la formación del campo magnético terrestre, se supone que se compone fundamentalmente de Fe con un 5 % de Ni y algunos elementos menos densos como S, Si y O. En el núcleo externo los movimientos de fluidos de minerales férricos serían los causantes de la inducción y mantenimiento del campo magnético terrestre. En el núcleo interno, que abarca desde km de profundidad hasta el centro de la tierra a km, a pesar de la elevada temperatura constituye una esfera totalmente sólida debido a la altísima presión reinante a esa profundidad. 6

7 Punto de vista dinámico. Según el comportamiento de los materiales, tenemos la litosfera, astenosfera, mesosfera y endosfera. Litosfera: es la parte sólida y rígida que comprende la corteza y parte del manto superior, llega hasta los km en los océanos (bajo las dorsales el espesor puede ser de tan sólo 5 10 km) y km en los continentes (incluso bajo algunos continentes antiguos llega hasta 300 km), justo antes de llegar al canal de baja velocidad de onda. Astenosfera: se corresponde con el canal de baja velocidad de ondas (corresponde a la zona en la que la velocidad de las ondas sísmicas presenta fluctuaciones con descensos y elevaciones) que se relaciona con un descenso de la rigidez de los materiales. Se encuentra entre la base de la litosfera y unos 350 km de profundidad (algunos autores dicen que mucho más profundo). Dado que se trata de una porción del manto, la roca que la compone es peridotita y se encuentra en estado sólido, aunque próxima a la fusión, lo que permite que los materiales aunque sólidos, presentan corrientes de convección muy lentas (1 12 cm/año) que provocan el movimiento de las placas tectónicas (según la teoría de la tectónica de placas) 7

8 que generan procesos como la unión o división de los continentes, la formación de cordilleras... Algunos autores cuestionan la existencia de la astenosfera y piensan que es posible que la transmisión de energía a través del manto (corrientes de convección del manto) sea suficiente para explicar el movimiento de las placas tectónicas. En resumen, la astenosfera es sólida pero tiene cierta plasticidad. Mesosfera: comprende el resto del manto, es decir la parte más profunda del manto superior y todo el manto inferior, es sólida (a pesar de las altas temperaturas la presión mantiene los materiales sólidos) aunque se postula que puede tener también corrientes de convección motivadas por las diferencias de temperatura y, por tanto, de densidad. En la base del manto se encuentra la capa D o nivel D (se dice D doble prima) que es una capa discontinua e irregular con un espesor entre km donde se depositan los materiales más densos y donde probablemente se originan las plumas convectivas que son corrientes ascendentes de materiales del manto originadas por el calor del núcleo en contacto con esta base del manto, estos materiales ascienden pudiendo llegar a la superficie terrestre originando los puntos calientes que son lugares en la superficie terrestre con gran actividad volcánica como Hawai. Endosfera: también llamada núcleo. Se divide en núcleo externo (desde km hasta 5.150km) fundido que presenta corrientes de convección (la circulación convectiva de cargas eléctricas en su seno origina y mantiene el campo magnético del planeta) y el núcleo interno sólido, donde se alcanzan las mayores temperaturas y presiones. A medida que el núcleo libera calor a través del manto, el hierro cristaliza y se acumula en el núcleo interno,. Este hierro sólido, seguramente desprovisto de los elementos ligeros que existen en el núcleo externo, es el que constituye el núcleo interno (de esta manera aumenta el tamaño del núcleo interno, probablemente a un ritmo de algunas décimas de milímetro por año). ENERGÍA INTERNA. Origen y tipos La hay de dos tipos: Planetaria. La que tiene cualquier planeta debido a la rotación y a la traslación. Endógena. Es la propia de nuestro planeta, y puede ser: Geotérmica. Es el calor interno que va a tener nuestro planeta. Aumenta 1ºC cada 33 metros. La energía térmica proviene del calor residual de la formación de la tierra y sobre todo de la descomposición de isótopos radiactivos. Este calor interno se pone de manifiesto porque se va a emitir hacia el exterior. Ese calor que se emite hacia el exterior se llama flujo térmico. Éste varía mucho de unas zonas a otras de la Tierra. Donde más flujo hay es en las zonas de dorsales, volcanes... y donde menos hay es en los escudos y en las fosas. Elástica. Tiene que ver con fallas y pliegues. Las rocas son sometidas a presiones que las deforma, si las presiones continúan llega un momento en que la roca se fractura produciendo la liberación de la energía elástica almacenada por la deformación, la rotura de la roca producirá terremotos. Esto se creía que solo aparecía en la litosfera, pero en realidad puede darse en cualquier lugar de la geosfera. Citar algunas manifestaciones de la energía interna: se comprueba que existe energía interna en nuestro planeta por el gradiente geotérmico (cada vez que baja 100 m la temperatura sube 3,3 ºC) que se demuestra al bajar a una mina donde a más profundidad más calor hace o las aguas subterráneas al extraerlas salen más calientes cuanto más profundo esté el acuífero, otras manifestaciones de la energía interna son las aguas termales y sobre todo por volcanes y terremotos. Concepto de grado geotérmico: No lo sé. Seguramente es lo mismo que gradiente geotérmico. Origen energía planetaria y endógena: La energía planetaria es la energía cinética que posee la tierra por su movimiento de rotación y traslación. La energía térmica proviene del calor residual de la formación de la tierra y sobre todo de la descomposición de isótopos radiactivos. La energía elástica se almacena en las rocas cuando son deformadas por presiones y será liberada cuando la roca se 8

9 fracture por llegar al límite máximo de elasticidad que puede soportar. Flujo térmico. Es el calor que irradia del interior terrestre hacia el exterior, el flujo térmico se manifiesta principalmente en volcanes, cuando los volcanes no están en erupción puede producir aguas termales, géiseres y fumarolas. Corrientes de convección Son movimientos en las rocas del núcleo externo, mesosfera y astenosfera producidas por las diferencias de temperatura, estos movimientos convectivos son parecidos a los que se producen en el agua de un cazo al calentar el agua. Las corrientes de convección en la geosfera constituyen la dinámica de la geosfera, que además de producir los movimientos, producen un tránsito de calor, ya que por ejemplo las masas de rocas calientes y plásticas del manto profundo pueden ascender hacia la superficie, mientras que las zonas frías de la litosfera se introducen en el manto. MOVIMIENTOS LITOSFÉRICOS. Tectónica de placas. En la segunda mitad del s. XX se enunció la teoría de la tectonica de placas, que explica el movimiento de los continentes, deformaciones del relieve, elevación del terreno, volcanes, terremotos, orogenias (formación de montañas), formación de islas Concepto de placa. La litosfera, sólida y rígida, se encuentra fragmentada en unidades de gran tamaño llamadas placas litosféricas que no son estáticas, sino que se desplazan lentamente (del orden de 1 12 cm/año) habiendo choques o separaciones o rozamientos entre las placas. Las zonas de contacto entre las placas, donde se produce el choque o separación o rozamiento, se llaman límites de placa o bordes de placa. Los bordes de placa se llaman convergentes o destructivos, divergentes o constructivos y transformantes o pasivos según se produzcan choque, separación o rozamiento entre las placas respectivamente. Tipos de placas. 9

10 Según contengan continentes u océanos serán continentales, marinos o mixtos. La mayoría son placas mixtas ya que poseen litosfera continental y oceánica. Numero de placas Las principales son 7: Africana, Pacifica, Indo australiana, Euroasiática, Norteamericana, Sudamericana y Antártica. Otras menos importantes y de menor tamaño son la placa de Nazca, Caribe, Arábiga, Cocos, Limites de placas Se llaman límites o bordes de placa las zonas de contacto entre dos placas. Los bordes de placa se llaman convergentes o destructivos, divergentes o constructivos y transformantes o pasivos según se produzcan choque, separación o rozamiento entre las placas respectivamente. Bordes constructivos o divergentes (dorsales). Son fracturas de la litosfera por donde sale magma que se enfriará formando nueva litosfera, dando lugar a cordilleras montañosas submarinas de gran longitud llamadas dorsales. Al formarse nueva litosfera recibe el nombre de bordes constructivos. 10

11 Las dorsales son cadenas montañosas submarinas con una longitud de miles de kilómetros y con una altura sobre el nivel del fondo oceánico entre y metros. En las dorsales aparece una depresión central es llamada rift que es por donde sale el magma. Las fracturas del fondo del rift, originadas por la distensión de la litosfera entre las placas que se separan, producen una disminución de la presión sobre las rocas calientes del mantos sublitosférico (Astenosfera) y causan su fusión. La salida al exterior de estos magmas, produce la constante actividad volcánica caracteristica del fondo del rift, que aparece lleno de coladas de lava recientes que van formando nueva litosfera. Al formarse nueva litosfera produce la separación de las dos placas en sentido contrario, al separarse las placas recibe el nombre de bordes divergentes. Con el tiempo este efecto provoca el aumento e las dimensiones del océano y el alejamiento de los continentes en el caso de que los haya (ejemplo Europa y Norteamérica se separan 2,5 cm/año). Estos bordes constructivos presentan pocos terremotos pero abundantes volcanes. Un ejemplo es la gran dorsal atlántica presente en el centro del océano atlántico, entre norteamericana sudamericana y europa africa. 11

12 En algunos continentes existen valles de rift intracontinentales que son grandes depresiones continentales alargadas, con los bordes levantados y con una abundante actividad volcánica en sus fondos, que están formados mayoritariamente por coladas de lava solidificada. Uno de los más conocidos es el que se formó en el este de áfrica debido al movimiento opuesto de la placa africana y la península arábiga, en la actualidad este conjunto de valles sigue ensanchándose lentamente y tiene una intensa actividad volcánica. Los valles de rift intracontinentales nos indican que se está formando un nuevo océano al separarse dos masas continentales. Bordes destructivos o convergentes (zonas de subducción). Se producen cuando chocan (convergen) dos placas, una de ellas (la más densa o de menor flotabilidad en el manto) se hunde introduciéndose bajo la otra placa (subducción), lo que produce la pérdida de litosfera, de ahí el nombre de bordes destructivos. El ángulo con el que la placa que subduce se introduce en el manto es mayor cuanto más alta es la velocidad de convergencia. 12

13 En estos límites abundan los volcanes y terremotos, también producen islas si las placas son oceánicas y cordilleras montañosas si al menos una de las dos placas es continental. La placa que subduce origina grandes depresiones lineales de mucha profundidad llamado fosa tectónica o fosa submarina, por ejemplo la fosa de las marianas. La Fosa de las Marianas es la más profunda fosa marina conocida, y es el lugar más profundo de la corteza terrestre. Se localiza en el fondo del Pacifico norte occidental, al este y sur de las Islas Marianas, cerca de las Filipinas, tiene poco más de m de profundidad. La formación de cordilleras es la consecuencia del levantamiento y de la deformación de la placa que queda en la superficie al ser empujada por la que subduce. Debido al rozamiento entre las placas durante la subducción, se produce un aumento de la temperatura que funde algunas rocas de la zona de contacto entre las placas, dando lugar a magmas, que si ascienden a la superficie forman volcanes. Los terremotos se producen por la liberación brusca de las tensiones que se acumulan en la superficie de máxima fricción entre las placas. Los bordes convergentes son las zonas más inestables del planeta. Ejemplos: Japón donde suceden muchos terremotos se encuentra en un borde convergente que además produjo la isla, la cordillera de los Andes en Sudamérica ha sido formada por el choque de la placa Pacífica con la placa Sudamericana. El Himalaya es la cordillera más alta del mundo formada por un borde convergente cuando chocó la India con Asia (antes la India era una isla). Hay que destacar el llamado Cinturón de fuego del Pacífico que está formado por el borde convergente que circunda el Pacífico y es responsable, entre otras, de la formación de las islas del sudeste asiático (Filipinas, Indonesia,) e incluso Japón, que recibe este nombre por ser la zona del planeta más inestable con abundantes terremotos, volcanes y donde mayor probabilidades hay de sufrir un tsunami. El 85% de la energía sísmica mundial se libera en la franja conocida como Cinturón de Fuego que orilla al océano Pacífico y en la zona alpina himalaya. Bordes pasivos (fallas transformantes). Se trata de límites donde no se destruye ni se crea nueva litosfera (por lo que se les llama bordes pasivos), sino que la interacción entre las placas es un movimiento de desplazamiento lateral debido a la existencia de fallas transformantes. La mayor parte de estas fallas se 13

14 encuentra en el fondo oceánico (por ejemplo, en las dorsales). Sin embargo, existen algunos ejemplos de límites transformantes en los continentes, como la falla de San Andrés en California. La actividad más importante asociada a este tipo de límites son los movimientos sísmicos originados por la fricción entre las placas. En las dorsales aparecen debido a fragmentos de la placa que se mueven a distinta velocidad, estas fallas cortan las dorsales de forma perpendicular a su eje central. Zonas de intraplaca. Puntos calientes. Hay volcanes que no pueden ser explicados por la tectonica de placas, ya que no están situados en los límites de placas, sino en zonas de intraplaca llamados puntos calientes. El origen de estos puntos calientes parece venir de la zona D'' (en la base del manto), que sometida al excesivo calor del núcleo origina una pluma convectiva de material más caliente que atraviesa todo el manto y la corteza, originando volcanes submarinos e islas volcánicas (este es el origen de las islas Hawai), los puntos calientes se reconocen por formar islas lineales y ordenadas según la antigüedad (el punto caliente está en el mismo sitio pero la placa se mueve a lo largo del tiempo, por eso en el tiempo los volcanes aparecen alineados). Cómo se forman las montañas según esta teoría orogénica? Se forman como consecuencia del desplazamiento y choque de placas. Por ejemplo: Andes; por el choque de la placa de Nazca y la placa Sudamericana se forman los Andes. Himalaya; el choque de la placa de Asia placa euroasiática y la de la India placa indoaustraliana, forman la montaña más grande del mundo, el Himalaya. Consecuencias de la dinámica de las placas sobre el clima, la biosfera y la evolución de las especies. La dinámica de placas ocasiona movimiento de los continentes, al moverse los continentes en latitud afectará al clima (frío en latitudes altas y calido en latitudes bajas). Además, si el movimiento impide el paso de las corrientes marinas se acentuará el clima y por ultimo, si el movimiento produce un gran y único continente, la mayor parte del continente tendrá climas bruscos al no estar influidos por el mar. 14

15 Al influir la dinámica de la tectonica de placas sobre el clima, influirá sobre la biosfera, ya que los seres vivos están adaptados a determinadas condiciones climáticas. Si cambia el clima la especie debe evolucionar para adaptarse a ese clima, además la separación de masas continentales que antes estaban juntas o la formación de islas, aislará especies que evolucionarán por separado originando especies distintas por evolución. ENERGÍA EXTERNA. Energía externa: Procede del Sol, de la fusión de dos átomos de hidrógeno formando el helio. De esa energía que emite el Sol, a la Tierra llega muy poca y la cual se llama constante solar, que es de 2 calorias/cm2 min. El modo en que se usa esa energía es el balance energético y podemos decir que se va a utilizar en la circulación de la atmósfera, en la dinámica oceánica, en el ciclo hidrológico y en el mantenimiento de los seres vivos. Esta dinámica exterior se ve ayudada por la energía gravitacional que se pone de manifiesto en las mareas y en los movimientos a través de las pendientes. Origen de la energía externa. Energía solar: el sol es nuestra principal fuente de energía externa. La energía del sol llega con diferente intensidad según la latitud, esto origina diferencias de temperatura en el aire y en el agua, que originará los vientos y las corrientes marínas respectivamente. Además el calor del sol es el responsable de la evaporación del agua, lo que originará el ciclo hidrológico (evaporación formación de nubes precipitación vuelta al mar). En resumen, la energía sola es la responsable del clima y por tanto de la distribución de los seres vivos. Energía gravitatoria: la gravedad en la tierra es de 9,81 m/s2. Junto con la energía solar es la responsable de la existencia de los agentes geológicos externos que forman parte de la hidrosfera y atmósfera (Ej.; agua, viento, nieve), ya que sin la gravedad los sedimentos no serían transportados por gravedad hacia zonas más bajas (los ríos y los glaciares no se desplazarían y no podrían transportar los sedimentos). La atracción gravitatoria del sol y la luna provocan las mareas. Procesos relacionados (clima, viento, ciclo hidrológico). Está comentado anteriormente. EL CICLO GEOLÓGICO TERRESTRE. Las rocas y el relieve cambian a lo largo del tiempo debido tanto a procesos externos como internos, dividiéndose por ello en ciclo geológico externo e interno respectivamente. En el ciclo geológico externo, producido por la energía externa (radiación solar y fuerza gravitatoria), los agentes y procesos externos (seres vivos, cambios de temperatura, gases, agua, nieve, viento) meteorizan y erosionan todos los tipos de rocas (igneas, metamorficas y sedimentarias), produciéndose además el transporte y sedimentación de los materiales erosionados. En el ciclo geológico interno producido por la energía interna (calor del interior terrestre) las rocas se van transformado por diferencias de presión y temperatura en otras rocas distintas, por ejemplo a partir de los sedimentos se forman las rocas sedimentarias y éstas si son 15

16 sometidas a muy altas presiones y temperaturas pero sin fundirse se transforman en rocas metamorficas y si cualquiera de estas rocas se funde por altas temperaturas se transforman en rocas igneas, a su vez las rocas igneas si son sometidas a muy altas presiones y temperaturas pero sin fundirse se transforman en rocas metamorficas, cualquiera de estas rocas si salen a la superficie por movimientos de las placas tectónicas son erosionadas en la superficie en el ciclo geológico externo formando sedimentos que darán lugar en el tiempo a rocas sedimentarias. En resumen cualquier roca puede ser transformada en otro tipo por acción de la energía interna y puede ser disgregada y erosionada por la energía externa, por tanto, la geosfera está en continuo cambio por acción conjunta de la energía externa e interna formando el ciclo geológico. Ciclo geológico interno. La energía interna es la responsable del ciclo geológico interno, produciendo levantamientos del terreno, fusión de rocas, metamorfismo, etc. Litificación o diagénesis, metamorfismo, magmatismo, tectogénesis y orogénesis. Litificación o diagénesis: es el proceso por el que se forman las rocas sedimentarias a partir de los sedimentos. Los dos principales procesos son la compactación de los sedimentos por efecto de la presión y la cementación por sustancias disueltas en agua que precipitan y unen los sedimentos. Metamorfismo: las rocas metamórficas se forman por importantes aumentos de P y/o Tª sin llegar a fundir la roca. El proceso de formación de rocas metamórficas se produce por la reorganización de minerales y cambios químicos debidos a los aumentos de presión y temperatura. Magmatismo: proceso por el que se forman rocas magmáticas debido al aumento de Tª que produce la fusión total o parcial de la roca (magma). Orogénesis: es la formación de cadenas montañosas (cordilleras). Esto es debido a la elevación de masas rocosas producidas por el choque entre placas. Ciclo geológico externo. El ciclo geológico externo es destructor de relieves. La energía del sol y gravitatoria son responsables del ciclo geológico externo ya que aportan la energía a los agentes geológicos externos (ríos, glaciares, vientos) que modifican el relieve, provocando que la superficie externa del planeta esté en continuo cambio por la meteorización, erosión, transporte y sedimentación. Meteorización. Concepto. Es la disgregación y alteración de las rocas que se encuentran en la superficie, debido a la interacción con la hidrosfera y la atmósfera principalmente (también puede ser debido a los seres vivos), produciendo un manto de alteración (formado por los fragmentos alterados de la roca sometida a la meteorización) que permanece insitu (no es transportado a otro lugar en el proceso de meteorización). La meteorización favorece a la erosión, porque rompe la roca en fragmentos sueltos de menor tamaño y más fácilmente transportables o porque la alteración debilita la roca, por ejemplo un cambio en la composición química puede transforma la roca en otra menos dura, más frágil,. La meteorización permite la formación del suelo. Tipos. Hay dos tipos de meteorización: física o mecánica y la química. Física o mecánica: produce la disgregación de la roca en partículas de menor tamaño pero sin que cambie su composición química. Existen varios tipos: 16

17 Gelifracción o criofactura: sucede en climas fríos donde el agua que penetra en poros o grietas de la roca se congela presionando la roca (el agua congelada aumenta de tamaño), que acabarán rompiéndose a lo largo del tiempo tras sucesivos episodios de congelación del agua. Cambios de temperatura: suceden sobre todo en desiertos donde los cambios de Tª son muy bruscos entre el día y la noche produciendo dilatación de la roca con el calor y contracción de la roca debido al frío, los sucesivos episodios de dilatación contracción acaban desquebrajando y rompiendo la roca. Cristalización de sales: sucede sobre todo en zonas litorales donde al evaporarse el agua del mar presente en las rocas se forma la cristalización de sales, el crecimiento de los cristales de sales aumenta la presión en las grietas de la roca, agrandando la grieta hasta llegar a romperse. Acción de los seres vivos: sobre todo las raíces de los árboles que presionan las rocas al crecer. También son bien conocidos la meteorización que realizan los líquenes sobre las rocas a las que se adhieren. Química: en la meteorización química se degrada la roca al producirse cambios químicos en la composición de la roca, predomina en climas húmedos y calidos. Se produce principalmente por el agua y gases asociados al agua. Hidrólisis: es la rotura de algunos compuestos químicos de las rocas al añadirse una molécula de agua a su composición química. Ejemplo: granito. Carbonatación: el agua con CO2 disuelto forma H2CO3 (acido carbónico) capaz de alterar rocas como la caliza. Disolución: en rocas formadas por sales como halita, silvina y yeso, la capacidad disolvente del H2O disuelve los átomos de las sales a los que rodean por dipolos de H2O separando estos átomos de la roca formando cuevas y huecos en la roca. Oxidación: el H2O cuando contiene O disuelto puede oxidar los átomos metálicos que contienen las rocas, como por ejemplo el hierro que se oxida a Fe3+. En las tierras rojas se ve que hay Fe oxidado. Erosión. La erosión es la perdida de suelo. Es la denudación del terreno por agentes erosivos (agua, hielo y viento), que implica un transporte de materiales, esta denudación la pueden producir los agentes erosivos bien transportando materiales ya meteorizados (alterados y disgregados) o bien los agentes erosivos pueden transportar fragmentos obtenidos por la rotura de la roca realizada directamente por dichos agentes. DIFERENCIA ENTRE EROSIÓN Y METEORIZACIÓN. Ambos alteran el relieve desgastando las rocas pero la erosión implica transporte de los materiales disgregados y alterados (en la meteorización los materiales permanecen en el mismo lugar en que fueron alterados). La meteorización favorece la erosión porque los materiales meteorizados son más fácilmente transportados al depositarse en superficie, tener menor tamaño Transporte. Es la movilización de los fragmentos de roca meteorizadas mediante un agente de transporte (agua, hielo, viento). En la mayoría de los casos la gravedad influye notablemente en el transporte. Los tipos que existen: 17

18 Suspensión; cuando no toca la superficie la partícula transportada. Reptación o tracción; va por superficie. Rodadura; da vueltas en contacto con la superficie. Saltación; va dando saltitos típica de vientos, cada cierto tiempo va tocando el suelo. Disolución; está disuelto en el H2O. Ejemplo sales. Sedimentación. Es el depósito de los materiales transportados por los agentes geológicos cuando cesa el transporte. Al depositarse los materiales se forman los sedimentos que son la acumulación de esos materiales. Debido al papel crucial de la gravedad en el transporte los materiales se depositan en depresiones del terreno como valles, fondos oceánicos, llanuras, etc. El transporte cesa cuando la velocidad es tan pequeña que el material terminaría depositándose