ALUMNO: FICHA TEMA 8 (2): ESTRUCTURA Y DINÁMICA DE LA TIERRA BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA CURSO: 4º ESO FECHA: NOTA: Todos los derechos reservados. No se permite sin autorización escrita de Hélicon Sociedad Cooperativa Madrileña la copia o uso del contenido de este documento. Hacer en tu cuaderno los ejercicios: 2, 8, 10: La existencia de la astenosfera fue propuesta por el geólogo Joseph Barrell en 1914 para explicar los movimientos verticales de la corteza. Barrell propuso que sería una capa plástica, tal vez en estado de fusión parcial, que permitiría el hundimiento (subsidencia) de la corteza en zonas sobrecargadas de peso, como las cuencas sedimentarias, y su levantamiento isostático en zonas desprovistas de su carga por erosión, o con rocas de menor densidad. La astenosfera se localizaba, según Barrell, en el interior del manto superior, a unos 100 km de profundidad 12, El vulcanismo fisural es el que se produce a lo largo de grietas o fisuras en vez de en focos puntuales. Se produce en zonas de rift, que son zonas en que la litosfera continental está fracturada, y en las dorsales oceánicas. 14, La existencia de corrientes de convección en el manto. Se puede decir que esa conclusión de Holmes al estudiar el comportamiento sísmico del manto se adelantó a su tiempo, porque en su época resultó increíble e irrelevante, pero ha resultado uno de los puntos fundamentales de la concepción actual de la dinámica terrestre. 31, Significa: Que la corteza es un buen aislante térmico para la Tierra; Que las temperaturas aumentan muy rápidamente en la corteza y luego más lentamente cada vez en el manto; Que las temperaturas aumentan muy lentamente dentro del núcleo; Que la diferencia de temperatura entre la base del manto (3000 km) y la base de la litosfera (200 km) es menor de lo que sería si el gradiente fuera constante, Que esa distribución de temperaturas es la característica de un sistema que evacua calor por convección, no por conducción, por lo que ese gradiente también significa que el manto está en convección y que la Tierra no es un planeta que se enfríe lenta y pasivamente por conducción.
a) Sí; la temperatura sería la misma, ya que los extremos de la gráfica coinciden. b) No; el gradiente en la corteza sería mucho menor. Es fácil calcular cuál sería el valor del gradiente geotérmico si fuera constante como el de la línea discontinua: Si tomamos 4 900 ºC como valor de la temperatura en el centro de la Tierra y suponemos que la superficie está a 0 ºC, el gradiente geotérmico sería de: 4 900 ºC / 6 370 km, es decir _ 0,77 ºC/km muy inferior al valor real del gradiente en la corteza, de unos 30 ºC/km. c) No; el manto superior (670 km) estaría mucho más frío y rígido, no presentaría convección y los continentes no se moverían. 32, d) El planeta tendría mucha menos energía térmica. Esto es fácil de ver en la gráfica: la energía térmica del sistema está representada por el área abarcada entre la gráfica y el eje de abscisas o eje de las X. Esta área es mucho menor para la gráfica lineal de trazos azules que para la curva que representa el gradiente real. Se trata de la desintegración de elementos radiactivos, que se utiliza como fuente de energía en las centrales nucleares. En el reactor de la central se produce la fisión de un elemento, normalmente uranio preparado en barras. El calor producido por la desintegración se usa para producir vapor de agua a elevada presión y temperatura (unos 300 ºC). Este calor se usa a su vez para calentar agua en otro circuito y generar más vapor que, al dejarse escapar, hace girar una turbina conectada a un generador de electricidad. 2
34, 35, 37, 38, Hay más rocas sedimentarias en la corteza continental. Las razones son que (a), los sedimentos acumulados sobre la corteza oceánica suelen acabar formando parte de un continente cuando llegan a una zona de subducción y se incrustan en el prisma de acreción; (b), una gran parte de los sedimentos marinos se acumulan sobre las plataformas continentales, que están formadas por corteza continental; (c), los orógenos de colisión, como el Pirineo o el Himalaya, contienen los sedimentos formados en el océano antes de que se produjera la colisión; (d), sobre los continentes hay también extensas cuencas sedimentarias. Las dos partes del manto son el manto superior y el manto inferior, y están separadas por la discontinuidad de Repetti, situada a unos 670 km de profundidad. El manto superior y el inferior se diferencian en su densidad ya que el inferior es más denso. Las discontinuidades sísmicas son superficies que reflejan o refractan las ondas sísmicas, es decir: son superficies que producen cambios de dirección y de velocidad en las ondas sísmicas. Cuando esas ondas llegan hasta los sismógrafos, se puede averiguar si han experimentado algún retraso, desviación o amortiguación, y cuando el mismo tren de ondas se recoge en muchos laboratorios del mundo, se puede deducir a qué profundidad se encuentran las discontinuidades que han causado esos efectos en las ondas La litosfera está formada por la corteza y los primeros kilómetros del manto superior; Es una capa rígida que puede desplazarse sobre el manto sublitosférico, que está en convección. La composición de la litosfera es heterogénea, ya que la corteza puede ser granítica (corteza continental) o basáltica (corteza oceánica), y tener 3
además rocas metamórficas y sedimentarias, mientras que el manto tiene una composición más uniforme, fundamentalmente peridotítica. Hay dos tipos de litosfera: la continental, que posee corteza continental, y la oceánica, que posee corteza oceánica. 40, 41, 42, La base de la litosfera se encuentra dentro del manto superior. Las teorías fijistas intentaban explicar el origen de los relieves desde el supuesto de que los continentes no habían cambiado nunca de posición. Para explicar la formación de los relieves suponían que la Tierra se había ido encogiendo al enfriarse y que la corteza se había arrugado como consecuencia; Otras simplemente suponían que el mundo se había formado ya con los relieves; Otras defendían que era el calor interno terrestre el causante de los relieves, aunque no explicaban de qué modo se formaban. Una de las objeciones a la teoría de Wegener era que podían haber existido puentes de tierra entre los continentes, que habrían permitido el paso de estas especies. Una vez comprobado que tales puentes de tierra no habían existido nunca, la única explicación posible para la existencia de la misma especie en dos continentes diferentes es que esos continentes estuvieron juntos. La evolución no puede originar la misma especie en dos sitios diferentes. Puede haber convergencias evolutivas: especies que tienen algún carácter parecido, pero la evolución es un proceso que no origina dos veces la misma especie. Estas cadenas montañosas serían, según Wegener, el resultado del arrugamiento del borde de la corteza continental al desplazarse hacia el oeste resbalando sobre la corteza oceánica. 1. Cuándo se retomaron las ideas de Wegener? Explica los descubrimientos que afianzaron las teorías movilistas frente a las fijistas. Las ideas de Wegener se volvieron a tener en cuenta a mediados del siglo XX, con la información recopilada sobre los fondos oceánicos. Con estos nuevos datos, las teorías fijistas quedaban desacreditadas en beneficio de las ideas que promovían la movilidad de los continentes. 4
Gracias al desarrollo del Sonar, que permitía obtener imágenes e información del fondo del océano se hicieron los siguientes descubrimientos: El fondo del océano no estaba formado por una llanura tapizada por una gruesa capa de sedimentos acumulados a lo largo de millones de años, sino que tenía relieves y profundas grietas. Entre los relieves destacaba una cordillera de más de 2 000 m de altitud y de miles de kilómetros de longitud. La distribución de los sedimentos no era homogénea, la escasez de sedimentos en las llanuras abisales, y su total ausencia en las dorsales, solo podía explicarse por medio del movimiento de los continentes. La antigüedad de las rocas del fondo oceánico eran menor de 185 millones de años de antigüedad. El último dato que culminó estas investigaciones fue aportado por los sistemas de datación de las rocas marinas. 2. Una expedición busca las rocas más antiguas de la corteza oceánica. Dónde les dirías que fueran a buscarlas, a un punto intermedio del océano entre los dos continentes o a la zona del talud continental? Razona tu respuesta desde la teoría de la expansión del fondo marino. Conociendo la teoría de la expansión de los fondos marinos promovida por Harry Hess, se les podría decir que fueran a las zonas del talud continental, donde se encuentra la unión entre la corteza oceánica y la continental. Según esta teoría en las dorsales, la litosfera se fractura por el intenso vulcanismo fisural, formando una gran grieta que expulsa un volumen de lava muy grande. Esta se compone principalmente por basalto, que es uno de los principales componentes de la nueva corteza oceánica. Por la presión que ejerce el magma, la dorsal se levanta y los flancos se van separando. Con el tiempo, el océano se hace cada vez más ancho, provocando que los continentes en su empuje por la dorsal se separen. Con estos acontecimientos las rocas más antiguas de la corteza oceánica son las más próximas a los continentes. 5
3. Explica las diferentes interpretaciones que se han dado de la astenosfera hasta llegar a la idea actual. En un primer momento la astenosfera se situó a unos 100 km de profundidad, en una zona de altas temperaturas con unos materiales menos rígidos y un comportamiento casi plástico. Esta astenosfera explicaba los movimientos isostáticos, ya que permitía el hundimiento de las cuencas debido al peso de los sedimentos que se acumulaban, y que los relieves se levantaran a medida que la erosión les quitaba peso. La astenosfera para la tectónica de placas es una capa plástica sobre la que se desplaza la litosfera. En las primeras propuestas se adjudicaba el movimiento de los continentes a la convección de esta capa, aunque en la actualidad no está clara su existencia; en cualquier caso, los estudios sísmicos han demostrado que la convección afecta a todo el manto situado bajo la litosfera. 4. Cuántos tipos de placas podemos encontrar en la litosfera en función de su composición? Pon ejemplo de cada una. Según su composición hay tres tipos de placas: Las placas oceánicas están compuestas únicamente por litosfera oceánica. La placa Pacífica, la placa de Cocos y la de Nazca son de este tipo. Las placas continentales están compuestas únicamente por litosfera continental. La placa Arábiga es de este tipo. Las placas mixtas están formadas por litosfera continental y oceánica. Es el caso de la mayoría de las placas, como la Europea, la Suramericana o la Africana. 5. Cuál es el origen del campo magnético? En qué se fundamentan las inversiones del magnetismo remanente? Qué utilidades tiene en la investigación geológica? El origen del campo magnético reside en los movimientos convectivos del núcleo externo líquido sobre el núcleo interno sólido. Una roca ígnea adquiere un magnetismo remanente cuando se enfría la lava, los cristales se orientan en función de la dirección del campo magnético terrestre, y con el paso del tiempo mantienen esa polaridad. En el campo magnético ocurren inversiones o cambios de la polaridad a un ritmo muy irregular. En los últimos 5 millones de años se han producido más de veinte. La magnetita, que puede actuar como si fuera una brújula, registra las inversiones del campo magnético, ya que al consolidar lava, los 6
cristales de magnetita quedan orientados en la dirección norte-sur, o en la posición que se encuentre en esa época. Las variaciones del campo magnético y el estudio del magnetismo remanente constituyeron la última prueba que permitió desestimar las teorías fijistas en favor de las movilistas, ya que las inversiones del campo magnético se repetían a cada lado de la dorsal con la misma dirección y durante los mismos periodos de tiempo. 6. Las pruebas aportadas por Wegener sobre el movimiento de los continentes siguen siendo válidas, y su propuesta de la existencia del continente único Pangea se ha visto confirmada. Cuáles son las diferencias principales entre la tectónica de placas y la deriva continental? Para la deriva continental los continentes se deslizaban sobre el fondo oceánico mientras este permanecía inmóvil. Según la tectónica de placas, las placas litosféricas se deslizan sobre el manto sublitosférico, desplazándose tanto los continentes como los fondos oceánicos. El mecanismo que producía el movimiento de los continentes para la teoria de la deriva continental no estaba claro, sugiriendo que la rotación de la Tierra podría ser la causante del movimiento. En la tectónica de placas el movimiento se produce por la fuerza de las corrientes de convección del manto sublitosférico. De esta forma la expansión del fondo oceánico en las dorsales empuja a los continentes. La creación de los relieves era interpretada por la deriva continental como arrugas producidas en el frente de avance de los continentes; en cambio, para la tectónica de placas son colisiones entre placas litosféricas. 7. Por qué la corteza continental no puede hundirse bajo la oceánica? Qué otras diferencias encuentras entre la corteza oceánica y la continental? Porque la corteza oceánica es mucho mas densa que la continental. Esto es debido a la composición de cada una, la corteza oceánica esta formada principalmente por basaltos, que son más densos que los granitos, y las rocas derivadas del cuarzo, que son los componentes principales de la corteza continental. El espesor de la litosfera oceánica oscila entre los 20 y los 100 km de profundidad en las zonas más antiguas; y el espesor de la litosfera continental suele ser de 100 km aunque puede llegar en algunas zonas hasta una profundidad de 300 km. La litosfera oceánica se desplaza activamente impulsada por la dorsal; en cambio, la litosfera continental se desplaza pasivamente impulsada por la corteza oceánica. 7
8. Hasta mediados del siglo XX se pensaba que los fondos oceánicos eran extensas llanuras tapizadas de sedimentos. Es correcta esa suposición? Conoces algún rasgo característico de los fondos oceánicos? La suposición de que los fondos oceánicos eran llanuras tapizadas de sedimentos resultó completamente equivocada. Resultaron ser extensas llanuras en las que los sedimentos eran muy escasos, y en las que había relieves volcánicos, profundas fosas y una enorme cordillera con un vulcanismo muy activo, las dorsales oceánicas. 8