UNIDAD # 3 LA CORTEZA DINAMICA TERREMOTOS Y EL INTERIOR DE LA TIERRA VOCABULARIO

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1 UNIDAD # 3 LA CORTEZA DINAMICA TERREMOTOS Y EL INTERIOR DE LA TIERRA VOCABULARIO Corteza Foco y epicentro Zona de sombra Cresta de medio Océano Zona de falla Sismógrafo Manto Valor magnético Strata? Onda de compresión Núcleo interior y exterior Limites (convergente, divergente, transformación) Zona de subducción? Fósiles fuera de lugar Larga o onda L Corteza continental y oceánica Subsidence? Primaria o onda P Discontinuidad de Arco de Isla Mohorovicic o Moho Displaced strata? Secundaria o onda S Placas tectonicas La falla de San Andreas, California Puntos de referencia Escala modificada de Movimiento continentalmanto de convención Mercalli celular Placa de corteza Escala Richter Separación del suelo Astenosfera submarino Terremoto Volcanes Lugares calientes Ola sísmica Tsunamis A.Actividades de la corteza La capa de roca sólida que esta en la superficie de la Tierra se conoce como la corteza. La corteza cambia constantemente, y existe mucha evidencia que permite demostrar que ha estado cambiando. Algunos de estos cambios pueden ser observados de manera directa. Por ejemplo a lo largo de las zonas de falla donde se ven los movimientos horizontales y verticales de la corteza como el resultado de un terremoto. Existe además otro tipo de prueba que demuestra que la corteza de la Tierra se ha ido desplazando a diferentes lugares por billones de años. LA LITOSFERA DINAMICA 1

2 La litosfera de la Tierra esta en un estado de constante cambio para poder mantener un estado de equilibrio dinámico. El desplazamiento y la deformación de strata? Y fósiles son ejemplos de pequeños cambios en la corteza. DEFORMACIÓN DE LA ROCA STRATA? Las rocas sedimentarias son las que se forman en capas horizontales. Observaciones hechas en superficie de la Tierra nos muestra que formaciones originales de rocas han sido afectadas por los movimientos de la Tierra. Estos cambios incluyen la creación de rocas en ángulo, rocas dobladas y rocas que han sido quebradas. Los cambios también incluyen el desplazamiento de estas capas de rocas o strata? Desplazamiento de fósiles. Fósiles marinos, los restos de organismos que vivieron en el océano, como por ejemplo los corales, los peces, y otros animales marinos son encontrados dentro de las montañas en las capas de roca sedimentaria. Muchas veces estos fósiles son encontrados a miles de pies sobre el nivel del mar. La presencia de estos fósiles marinos a grandes alturas sugiere que la roca strata? a sido elevada por movimientos de la corteza. Sunsidence? Ocurre cuando roca strata? Se hunde. Observaciones de los océanos hechas a grandes profundidades nos sugieren que subsidence? Ha ocurrido en el pasado. Dichas observaciones han encontrado en rocas el fondo del mar fósiles, restos de animales y plantas que solían vivir cerca de la superficie. Desplazamiento de Strata? El desplazamiento de strata nos da evidencia directa de los movimientos de la corteza. Estos movimientos pueden ser horizontales o verticales o también una combinación de estos. Desplazamiento horizontal. (fallas) ocurren cuando la superficie de la Tierra se mueve de lado a lado a lo largo de una falla de transformación o quiebra en la corteza. Desplazamiento vertical ocurre cuando una porción de la superficie de la Tierra es empujada hacia arriba o se hunde a lo largo de la falla. Por ejemplo, en el Estado de California donde los terremotos son bastante comunes, se pueden encontrar estos dos tipos de desplazamiento a lo largo de la Zona de falla conocida como la Falla de San Andreas. Durante el terremoto de San Fernando en 1971, el desplazamiento horizontal a lo largo de la zona de falla hizo que una carretera se separara en dos pedazos. Debido al movimiento hacia arriba y la hundida de la parte de la tierra que estaba al lado, se formaron paredes de piedra y barrancos. El movimiento exacto puede ser medido al comparar los puntos de referencia. 2

3 Un punto de referencia es una marca de cemento o de metal que ha sido instalado para indicar la altura sobre el nivel del mar, la latitud y la longitud de un punto especifico. Después del terremoto de San Fernando muchas de estas marcas fueron encontradas a varios metros de su posición original (horizontalmente y verticalmente). AREAS DE ACTIVIDAD DE LA CORTEZA Actividades de la corteza como los terremotos y las erupciones de los volcanes tienden a ocurrir en zonas específicas. Estas zonas están localizadas en los bordes de los continentes y los océanos. La zona más activa es la que sigue la margen de la plancha continental del Océano Pacifico, las crestas en medio del océano, a través de la parte sur de Europa, el Medio Oriente hasta Asia. Estas zonas marcan las márgenes de largas porciones de la corteza llamadas las Placas de Corteza. Un terremoto es un movimiento o temblor inesperado. Este es causado por movimiento alrededor de una grieta o falla en las capas de piedras que están por debajo de la superficie. Cuando un terremoto ocurre, se crean ondas sísmicas que se salen del foco (punto de origen). El punto en la superficie de la Tierra que esta localizado exactamente encima del foco se conoce con el nombre de epicentro. Las ondas sísmicas son detectadas y seguidas por medio de instrumentos llamados sismógrafos. B.Terremotos Los terremotos generan varios tipos de ondas. Las ondas compresionales y las ondas tijeras (cortadoras) van a través de la Tierra. Las ondas compresionales son también conocidas con el nombre de ondas primarias o ondas P. Estas ondas hacen que los cuerpos y materiales por los cuales atraviesan vibren de en la misma dirección que en la que ellas están viajando. Las ondas tijeras (cortadoras), o también llamadas ondas secundarias o ondas S, hacen que los materiales por los cuales ellas pasan vibren perpendicularmente a la dirección en la que ellas están viajando. Las ondas superficiales o ondas L (ondas de periodo largo) son las ondas Rayleigh and Love. Estas ondas viajan a través de la superficie creando los daños que generalmente crean los terremotos. LA VELOCIDAD DE LAS ONDAS Cuando van pasando a través de un mismo material, las ondas primarias van a una velocidad mayor que las ondas secundarias. Por eso los sismógrafos registran las ondas primarias antes que empiecen las ondas secundarias. Un aparato sismografico que tenga registrada la llegada de las ondas primarias y secundarias puede determinar la distancia al sitio donde ha ocurrido el terremoto, y cuando empezó. La distancia entre la estación 3

4 donde esta localizado el sismógrafo y el epicentro del terremoto pueden ser determinada calculando la diferencia entre el tiempo de llegada de las ondas primarias y las secundarias usando la grafica de tiempo y distancia en las Tablas de Referencia de la Ciencia de la Tierra. Entre mas grande sea la diferencia del tiempo de llegada de los dos tipos de ondas, mas grande es la distancia al epicentro del terremoto. Es necesario obtener mas información para determinar la dirección y localización del epicentro. HORA DE ORIGEN DE UN TERREMOTO La hora de origen de un terremoto puede ser inferida de la información que existe acerca de la distancia del epicentro y el tiempo de viaje (velocidad) de las ondas P y las ondas S ( como se ilustra en el cuadro de esta página). Entre mas lejana este del epicentro la estación que esta recibiendo la información, mas tiempo le toma a las ondulaciones P de llegar a ella. Por ejemplo, una estación recibe una onda P a las 7:10 am y las ondulaciones S 5 minutos 30 segundos después. Con esta información se establece que la distancia al epicentro esta a 4000 kilómetros de distancia y el tiempo de llegada de las ondas P fue de 7 minutos. El terremoto empezó a las 7:03 am. (7:10 menos los 7 minutos que le tomo a las ondas P). LOCALIZACIÓN DEL EPICENTRO La localización del epicentro de un terremoto puede ser determinada usando la un mínimo de 3 aparatos sismograficos. (A, B y C en la grafica) El epicentro esta localizado en el punto en que los 3 círculos se interceptan. El radio de los círculos representa la distancia del sismógrafo al epicentro. MIDIENDO LA FUERZA DE UN TERREMOTO La fuerza de un terremoto puede ser medida de diferentes maneras. La escala Mercalli es basada en el daño que hace el terremoto. Esta escala de intensidad va del I al XII siendo el I el mas débil, cuando el terremoto solo lo sienten algunas personas, y XII cuando destruye la mayoría de las estructuras. Aunque esta escala todavía se usa para identificar el centro de los terremotos, no es muy buena para medir el impacto que ellos tienen ya que hoy día existen diferentes materiales, técnicas de diseño de edificios que tienen mucho impacto en el daño que pueda hacer un terremoto. La escala Richter es una escala que mide la magnitud y describe la cantidad de energía generada por el terremoto. La escala Richter tiene valores que van del 0 al 9. Los terremotos que miden menos de 2.5 son débiles y generalmente no son sentidos por la gente. El pasar de un número a otro en la escala indica que el terremoto ha generado una energía equivalente a 32 veces la del número anterior. 4

5 Un terremoto de magnitud 6 genera energía que es 32 veces mas grande que un terremoto que mida 5 en la escala. Un terremoto de escala 6 puede llegar a causar mucha destrucción si este ocurre cerca de un área poblada. Cada año se registran unos 20 terremotos de magnitud 7.0 a 7.9. Terremotos de escala 8.0 se registran cada 5 a 10 anos. Estos pueden devastar una región completa. Tanto los terremotos como los Volcanes son peligrosos para el ser humano. La mayoría de la gente que muere o resulta herida durante un terremoto ha sido golpeada por pedazos de paredes y edificios que se caen con el movimiento sísmico. Un edifico puede resistir el movimiento de lado a lado ocasionado por las ondas sísmicas si es diseñado correctamente. Si la tierra sobre la cual el edifico ha sido construido es blanda y es de sedimento suelto, el movimiento de la Tierra hace que el sedimento se aparte y se mueva haciendo que el edifico se caiga. El fuego es un gran peligro después de un terremoto ya que el movimiento de la Tierra hace que las tuberías de gas que van bajo las calles se rompan. Los bomberos no pueden llegar a los sitios de los incendios porque las calles quedan bloqueadas y cubiertas de escombros. Así mismo los hidrantes existentes en las calles dejan de funcionar ya que las tuberías de agua que los alimentan se rompen. Cuando ocurren terremotos grandes en el fondo del mar o cerca de la costa existe el riesgo que estos creen una serie tsunamis o unas ondas sísmicas de mar. Un tsunami que sea no muy grande en un area y puede llegar a generar olas gigantescas en un area cercana. No se debe ir a la playa después de un terremoto para ir a ver un tsunami. Si lo puede ver, esta muy cerca y corre peligro. Estas olas gigantescas han destruido pueblos y comunidades enteras en las áreas bajas y aledañas a la costa. Aunque la lava de los volcanes eventualmente se enfría creando áreas de tierra que se vuelven fértiles y trabajables, la gente que vive en áreas volcánicas tienen que soportar peligros. Cuando la lava fluye de la montana, puede destruir propiedades, cultivos y también crear situaciones peligrosas debido a los gases venenosos que se emiten. TRANSMISION DE ONDAS El estudio de cómo se transmiten las ondas de los terremotos a través de la tierra permite que los científicos puedan hacer inferencias sobre la composición y la estructura interior de la Tierra. La velocidad de las ondas de un terremoto varían de acuerdo a la densidad y las propiedades elásticas de los objetos a través de las cuales ellas están viajando. Entre mas denso y más rigido el material la velocidad es mayor. A medida que la onda del terremoto pasa a través de materiales con diferentes densidades y rigidez, la variación en velocidad 5

6 hace que las ondas se doblen o se refleje. Como la densidad de la Tierra es mayor y aumenta con la profundidad, las ondas tienden a aumentar de velocidad y ser reflejadas a medida que se mueven hacia el centro de la tierra. Las ondas compresionales, también conocidas como ondas P pueden ser transmitidas a través de sólidos, líquidos y gases. Las ondas S solo lo hacen a través de sólidos. Esta diferencia le da a los científicos información muy importante a cerca de la composición de la estructura interior de la Tierra. Las ondas S desaparecen al llegar a una profundidad de 2900 Km. donde queda el núcleo exterior de la Tierra. Como estas ondas no son transmitidas mas allá del núcleo exterior se asume que este esta compuesto de materiales en estado liquido. Los terremotos generan ondas P y S en todas las direcciones. Los sismógrafos que se encuentran a no más de 102 grados del epicentro pueden registrar ambas clases de ondas. Aquellos sismógrafos que están localizados mas allá de los 102 grados no pueden registrar las ondas S ya que estas no son transmitidas a través del núcleo exterior. En la región conocida como la zona de sombra, que es una banda que va aproximadamente desde los 102 grados y los 143 grados en dirección contraria al epicentro del terremoto (el otro lado de la Tierra) no se registran ninguna de las dos clases de ondas. Esto es causado por un fenómeno de refracción que hace salir las de las ondas P de esa zona. C. Propiedades de la corteza y el interior de la Tierra Existen 4 zonas mayores en la Tierra. 3 de ellas son sólidas y una es liquida. La corteza, el manto, y el núcleo interior son zonas sólidas. La única zona liquida es el núcleo exterior. El grueso de la corteza La corteza es relativamente delgada comparacion a las otras capas de la Tierra. La corteza mide unos cuantos kilómetros de profundidad. El grueso promedio de la corteza continental es mas grande que el promedio de la corteza oceánica (bajo el océano.) La composición de la corteza y del interior. Las cortezas oceánicas y continentales son compuestas de diferentes materiales. La continental es compuesta de material granito felsic? de baja densidad, mientras que la del océano es de mafic? o material basaltito?. El manto, que es la capa en la que la corteza terrestre resta, contiene la mayor parte del volumen de la Tierra. El borde entre la corteza y el manto se conoce como la discontinuidad de Mohorovicic o el Moho. Por debajo del manto se encuentra el núcleo exterior que es liquido y después viene el núcleo interior que es sólido. Información obtenida a cerca comportamiento de las ondas sísmicas y la presencia de meteoritos de composición metálica, sugieren que el 6

7 núcleo de la Tierra tiene una alta densidad y esta compuesto de minerales como el Hierro (Fe) y el Niquel (Ni). D. Placas Tectonicas La teoría que dice que la litosfera de la Tierra esta formada por piezas sólidas llamadas placas se conoce con el nombre de Placas Tectonicas. El nombre de Tectonicas se refiere a las fuerzas que deforman la corteza terrestre. La litosfera esta compuesta por la corteza y la parte rígida (superior) del manto. La idea de placas tectonicas es relativamente nueva, aunque esta teoría incorpora las ideas conocidas como el desplazamiento continental. Estas ideas fueron establecidas por Alfred Wegener en Wegener sostuvo que la distribución actual de los continentes no es original. El decia que los continentes aparentan ser pedazos de masas más grandes. Algo así como las partes de un rompe cabezas. El mantuvo que si se toman en cuenta los perfiles de las planchas continentales es fácil ver como los continentes de hoy son partes de una gran masa. MOVIMIENTO DE PLACAS Existe mucha evidencia que ayuda a confirmar que los continentes estuvieron juntos en el pasado. Por ejemplo: Capas de rocas y fósiles que se encuentran a través de los océanos son parecidas. Muchos de las clases de rocas son iguales en características y composición. También muchos de los fósiles que se encuentran en las rocas el la costa Este de Sur América son idénticos a los que se encuentran en las costa Oeste de África. Muchas de las cordilleras existentes en un continente, son similares a otras en otro continente, como los las montanas Appalachians en los Estados Unidos con la Caledoniana en Europa. Evidencia encontrada en las rocas y en fósiles indica que el patrón climático hace miles de años se era muy diferente al que existe hoy en día (se han encontrado depósitos de glaciales en las selvas tropicales; carbón existe en el Ártico) Las rocas que existen en los océanos son mas jóvenes que aquellas que aparecen en los continentes. EL FONDO (PISO) DEL MAR (OCEANO) SE EXPANDE Existe mucha evidencia que indica que los océanos se están expandiendo desde la zona montañosa que existe en los océanos (crestas en la mitad del océano). Este movimiento se puede comprobar cuando se determina la edad de los materiales ígneos que están en el océano y cuando se ve la polaridad magnética es reversada. 7

8 Rocas Ígneas de Océano. La corteza del océano esta compuesta de rocas basaltic? Que son formadas cuando las rocas molten? (magma) se solidifican y luego se cristalizan en las rocas ígneas que están en las crestas (montanas) submarinas Esta comprobado que el material ígneo en medio de las crestas submarinas es mas joven (formado mas recientemente) que el que esta mas alla del centro de las crestas. Existen métodos precisos usando materiales radioactivos para determinar la edad de las rocas. En resumen, a medida que la parte nueva de la corteza submarina es generada en las crestas, el piso del océano se expande. Polaridad Magnética Reversada. Las franjas de roca ígnea (basaltic?) que estan en posición paralela a las crestas submarinas muestran patrones consistentes de reverso magnético. A través de miles de años, los polos magnéticos de la Tierra se reversan (cambian) sus polaridades (el norte magnético cambia al sur y viceversa). Cuando el magma fluye en el medio de la cresta y empieza a enfriarse, cristales de minerales magnéticos se alinean con los campos magnéticos de la Tierra como que si fuesen unos compases bien pequeños. De esta manera se establece la polaridad del material al momento de formación de la roca. Cuando el campo magnético cambia, las piedras que fueron formadas antes del cambio tienen una polaridad diferente. Estos cambios de polaridad se encuentran en ambos las dos de las crestas oceánicas, lo que demuestra que el desarrollo del fondo del océano se da del centro (cresta) hacia fuera. Han sido encontradas rocas en muchos lugares del planeta que tienen registradas la posición de los polos magnéticos. Esto corrobora de manera contundente que la formación de los continentes y el crecimiento de las montañas están relacionados a concepto de las placas tectonicas. El movimiento de las placas litosfericas a través del tiempo geológico han dado como resultado cambios en geografía, clima y la evolución de la vida en el planeta. Las placas litosfericas son de varios tamaños. Algunas de ellas solo contienen corteza submarina mientras que otras, más grandes, tienen los continentes en ellas. Existen 3 clases de movimientos asociados con las placas: convergente, divergente y transformador. Las fuerzas de compresión están en los bordes convergentes, las fuerzas de tensión en los bordes divergentes y las fuerzas cortadoras (tijera) en los bordes transformadores. La combinación de fuerzas en diferentes lugares crean una gran variedad de características en la superficie (vea la ilustración en la pagina 54) Las placas chocan entre ellas a lo largo de los márgenes convergentes. Cuando una placa oceánica choca con una continental, la placa oceánica que es mas densa (hecha de material basaltic?) se va hacia abajo, hundiéndose en el manto y formando una zona de subducción? Mientras tanto la placa continental se arruga hacia arriba formando una cadena montañosa como la cordillera de los Andes en América del Sur. 8

9 En áreas donde dos placas oceánicas se juntan, la placa que es mas vieja y por ende más densa se hunde y forma una zanja en la superficie. Esta zanja también tiene una cadena de islas llamadas el arco de islas. Muchas de estas se pueden ver a lo largo del canto norte y oeste del Océano Pacifico. Si una placa continental choca con otra placa continental, sus bordes se arrugan formando montañas como las Himalayas en la India. Cuando se tienen placas divergentes, las placas se separan para permitir que el calor y el magma fluyan hacia arriba formando crestas paralelas de este material. Esto se puede ver bien claro en la cresta del Atlántico medio. Cuando ocurren divergencias entre dos masas de tierra, como en África, la tensión resulta en la formación de un valle localizado en una falla o hendidura. Este valle eventualmente será tomado por el mar. Para que se pueda formar el magma, es necesario que suficiente calor y presión existan eln los bordes de placas especialmente en áreas donde las fallas (divergencia) ocurren. El magma eventualmente forma nuevas rocas ígneas y se puede transformarse en otras rocas con las que entre en contacto. El calor y la presión que son generados en las zonas de subdaccion? Estan también asociados con el metamorfismo regional en áreas donde se crean montañas. El hundimiento de la corteza en estas áreas permite que se formen tazones para en donde los sedimentos del océano y del continente se depositan. En lugares como la Falla de San Andreas en California, las fuerzas cortadoras (tijera) hacen que las placas se estén rozando las unas a las otras. Esto fenómeno es llamado placa borde transformadora Este tipo de corteza no se crea ni se consume, aunque, hay muchos terremotos en ella. Aunque el movimiento de una placa es de solo unos centímetros por año, la interacción entre sus bordes resulta en terremotos, erupciones volcánicas y la creación de montanas demostrando de esta manera que la Tierra es un sistema dinámico (cambiante). CELDAS DE CONVECCON EN EL MANTO Durante mucho tiempo, el mundo científico ignoro las ideas de Wegener a cerca del desplazamiento continental porque no podían explicar como se movían los continentes. En los últimos años se ha encontrado la evidencia para demostrar que hace unos 200 millones de anos los continentes estaban conectados y que desde entonces se han ido separando. Aunque se sabe que existen fuerzas capaces de mover las placas litofericas, la comunidad científica aun no esta unificada como explicar este fenómeno. No todos están de acuerdo en cual es el mecanismo que crea el movimiento. 9

10 Una Celda de conveccion es una corriente de material caliente que se mueve por la diferencia en la densidad. Se ha comprobado que este las celdas de conveccion existen en una parte del manto llamada astenosfera que el calor fluye hacia arriba en áreas donde se crean montanas y fluye hacia abajo en la formación de tazones. El calor residual de la formación de la Tierra y el calor generado por la descomposición radioactiva son dos tipos de energía que mueven este mecanismo. Estas celdas son parte de la fuerza que hace que el continente se mueva. PUNTOS CALIENTES Puntos calientes son lugares en la superficie de la Tierra que tienen un flujo poco común de altos niveles de calor. La mayoría están localizados a lo largo de los bordes de las placas, pero algunos se pueden encontrar en las placas. Se cree que estos puntos calientes son creados por fuentes de magma que sube desde el manto produciendo sitios con actividad volcánica. Cuando la placa pasa sobre uno de los puntos calientes, se forma una cadena de volcanes como el las Islas de Hawai. El único volcán que permanece activo es el que esta localizado directamente encima del punto caliente. 10