Tema 2. Dinámica interna de la Tierra. 2.1. Antecedentes Históricos. Actualmente no resulta extraña la idea de que la superficie terrestre cambia con el tiempo: se forman grandes cordilleras, se desplazan los continentes, etc. Sin embargo hasta hace no mucho tiempo se carecía de muchos datos que si tenemos en la actualidad lo que posibilita el desarrollo de teorías geológicas que hoy están superadas. Las principales fueron las siguientes: *Catastrofismo: en esta teoría se afirmaba que las grandes transformaciones de la superficie terrestre eran consecuencia de catástrofes que suceden de forma casi instantánea: erupciones, terremotos, grandes inundaciones *Gradualismo: la enunció Hutton en 1778, afirma que los grandes cambios de la superficie terrestre no son más que la suma de pequeños cambios sucedidos a lo largo de periodos prolongados. *Actualismo: la enunció Lyell en 1830, afirma que los procesos geológicos que han sucedido en el pasado siguen sucediendo en la actualidad así que, si estudiamos los procesos actuales comprenderemos lo sucedido en el pasado. *Teoría fijista o verticalista: esta teoría ha estado vigente hasta mediados del siglo XX y afirma que en la corteza terrestre solo se producen movimientos verticales de elevación o de hundimiento. *Teoría movilista u horizontalista: estas teorías son las más vigentes en la actualidad, explican los procesos geológicos por los movimientos horizontales de los continentes o de la litosfera. La teoría de la deriva continental de Wegener y la teoría tectónica de placas son teorías movilístas. Todas estas teorías, todas, se complementan entre sí, es decir, no son excluyentes. 2.2. Teoría de la deriva continental de Wegener. En 1912 un meteorólogo alemán, Wegener, formuló esta teoría en la que hacía las siguientes afirmaciones: a) Hace aproximadamente unos 200.000.000 años todos los continentes actuales estaban unidos formando uno solo que Wegener llamó Pangea. b) La Pangea se fracturó formando los continentes actuales. c) En su movimiento o deriva los continentes colisionaron entre sí plegando, fracturando y elevando los sedimentos que había entre ellos. Y originando así las grandes cordilleras. Wegener presento las siguientes pruebas: *Pruebas geográficas: Wegener observó que los contornos actuales de los continentes encajan como las piezas de un rompecabezas. Esto es evidente en el caso de África y América del sur. El encajamiento es casi perfecto, no a nivel de la costa sino a nivel de la plataforma continental. *Pruebas paleontológicas: los fósiles de hace unos 350 millones de años de África, Sudamérica, la India y Australia son idénticos lo que nos hace pensar que en esa época estos cuatro continentes estaban juntos. Lo mismo sucede con los fósiles de esa edad en Europa, Norteamérica y Asia. La separación de estos continentes 1
se produjo hace unos 180 millones de años pues los fósiles de esa época y los posteriores ya son diferentes en cada continente. *Pruebas tectónicas: la geología de las zonas que estuvieron unidas es muy similar aún en la actualidad, es decir, las cadenas montañosas de la costa oriental Surámricana se continúan en la costa occidental Africana, lo mismo sucede con el tipo de suelo, los yacimientos minerales, ect. 2.3. Teoría de la tectónica de placas. 2.3.1. Placas litosféricas. Llamamos litosfera a la capa sólida y rígida que forma la parte externa de la tierra. La litosfera está formada por la corteza y la parte superior del manto, tiene un espesor que oscila ente los 70 y los 150 kilómetros y flota sobre una capa del manto que se llama astenosféra que está fundida y es deformable y plástica. La litosfera está fragmentada en diferentes placas: 8 grandes llamadas (Africana, Antártica, Euroasiática, Indoaustraliana, Norteamérica, Pacífica, Sudamericana y placa de Nazca), además hay muchas otras de pequeño tamaño. 2.3.2. Movimiento de las placas litosféricas. Las teorías de la tectónica de placas establece que no se mueven los continentes, se mueven las placas litosféricas. Las placas pueden hacer tres tipos de movimientos, movimientos que a su vez originan diferentes fenómenos en las zonas de contacto entre placas: *Movimiento de separación o abducción: este movimiento es el que produce la deriva continental que explicó Wegener. *Movimiento de acercamiento: produce colisiones entre placas y hay dos tipos de choques: Abducción: es el choque de dos placas continentales y produce terremotos, erupciones volcánicas y orogeneas o formación de montañas. Subducción: chocan una placa oceánica y otra continental, la oceánicas es más densa de manera que se mete debajo de la continental penetrando en le manto y fundiéndose. En las zonas de subducción se producen terremotos muy fuertes y grandes erupciones volcánicas que pueden producir arcos insulares. *Movimiento de desplazamiento lateral: estos movimientos producen terremotos muy intensos, el ejemplo más conocido es el de la llamada Faya de San Andrés en California. En ella rozan lateralmente la Placa Pacífica que se desplaza hacia el norte y la Placa Norteamericana que se desplaza hacia el sur. En esta zona se producen terremotos muy intensos: Ángeles, San Francisco. 2.3.3. Origen de los movimientos. Todo fluido sometido a un foco de calor experimenta corrientes de convección: el fluido al calentarse (gas ó líquido) se hace menos denso por lo que asciende. Al ascender se aleja del foco de calor y se enfría, se hace más denso y desciende volviéndose a calentar. Se supone que el calor interno de la tierra produce corrientes de convección en la astenosféra. En estas corrientes hay tres fases de distintos consecuencias diferentes: 2
*Fase ascendente: produce la rotura de las placas litosféricas y la salida de magma. Cuando sucede en las placas oceánicas se forman las llamadas dorsales oceánicas que son grandes cordilleras que hay en la zona central de todos los océanos. Están formadas por dos crestas paralelas entre las cuales hay una fosa por la que emerge magma que al enfriarse se convierte en nueva corteza oceánica haciendo que se expanda el fondo oceánico. Cuando sucede en una placa continental se forma una línea de fractura llamada rift, el continente se fragmenta en dos, el ejemplo más conocido está en África donde el rift africano hará que la franja este se desgaje del resto del continente. *Fase horizontal: la corriente horizontal de magma es la que produce el desplazamiento o deriva de las placas explicado por Wegener. *Fase descendente: esta fase produce subducción de las placas oceánicas debajo de las continentales. 2.3.4. Prueba de la tectónica de placas. En la naturaleza hay una serie de hechos observables que apoyan lo que se afirma en la teoría de la tectónica de placas: *Edad de la corteza oceánica: por métodos radiactivos podemos conocer la edad de las rocas. Cuando aplicamos estos métodos a los basaltos de la corteza oceánica observamos que son tanto más viejos cuanto más nos alejamos de las dorsales. Además el espesor de los sedimentos marinos sobre el basalto oceánico crece a medida que nos alejamos de la dorsal. Estas dos observaciones indican que la corteza basáltica se forma en las dorsales desplazándose hacia las zonas de subducción donde se destruye unos 200 millones de años después ya que esta es la edad de los basaltos más viejos. *Distribución de la actividad volcánica y sísmica: la mayoría de los volcanes y terremotos en la tierra se concentran en la zona de contacto entre placas. *Paleomagnetismo: cuando se forma mineral de hierro a partir de lava que se enfría las partículas quedan orientadas según los polos magnéticos de la tierra. A lo largo de la historia en la tierra, los polos magnéticos se han invertido y se han desplazado varias veces de manera que la orientación magnética de los minerales de hierro es diferente según su antigüedad, por esto estudiando el magnestimo antiguo o paleomagnetismo se ha podido averiguar la situación de los continentes en el pasado. 2.4. Consecuencia de la tectónica de placas: terremotos y volcanes. 2.4.1. Terremotos, seísmos o sismos. En las zonas de contacto entre placas se producen importantes tensiones debido a subducción, abducción o a desplazamiento lateral. Cuando estas tensiones se descargan bruscamente se produce una perturbación que se propaga en forma de movimientos del terreno llamados terremotos, seísmos o sismos. En la localización de los terremotos distinguimos dos puntos: *Hipocentro: es el punto del interior de la tierra donde se origina el terremoto si esta a una profundidad de (10 a 20 Km.) decimos que el terremoto es superficial, si esta de (20 a 70 Km.) decimos que es intermedio y si está de (70 a 700 Km.) decimos que es profundo. 3
Desde el hipocentro se propagan dos tipos de ondas sísmicas: Ondas longitudinales u ondas P: consisten en una vibración paralela a la dirección de propagación de la onda, como la vibración paralela de un muelle. Son las ondas más rápidas y las que primero se registran en un sismógrafo. Ondas transversales u ondas S: consisten en una vibración perpendicular a la dirección de propagación de la onda, como cuando sacudimos una cuerda. *Epicentro: es el punto de la superficie terrestre más próxima al hipocentro, en el se genera un tercer tipo de ondas llamadas superficiales o L, que son las que producen los destrozos. Para medir la intensidad de los terremotos hay diferentes escalas, la más usada en nuestro país es richter: (3.5) terremoto débil, se percibe solo en los pisos altos. (4.5) tiemblan las ventanas, los muebles y los coches estacionados. (5.5) caen algunos árboles y se producen destrozos en algunos edificios. (6.5) hay un derrumbamiento de muros y daños generalizados. (7.3) hundimiento de puentes y destrucción de la mayoría de los edificios. (8.1) hay destrucción total. 2.4.2. Volcanes. Un volcán es una abertura de la corteza terrestre por la que sale material magmático. Los productos volcánicos pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos. Sólidos: proceden del tapón de lava de la erupción anterior o de las paredes del volcán. Y se llaman cenizas si tienen aspecto de polvo, lapilli si tienen el tamaño de graba y bombas volcánicas si son mayores. Líquidos: se llaman lavas. Gaseosos: son muy variados (vapor de agua, hidrógeno, nitrógeno, monóxido y dióxido de carbono). Muchos volcanes durante la fase de reposo conservan cierta actividad que llamamos vulcanismo atenuado, por ejemplo: *Fumarolas: son emisiones de gas, si son gases sulfurados se llaman sulfataras, sin son gases como monóxido y dióxido de carbono se llaman mofetas. *Géiseres: son emisiones de vapor de agua que al enfriarse cae en forma líquida. *Fuentes termales: manantiales de agua caliente, ricos en minerales por lo tanto curativas. 2.5. Elementos tectónicos del relieve: pliegues y fallas. 2.5.1. Pliegues. Debido a la dinámica del interior de la dinámica del interior de la tierra, los materiales terrestres están sometidos a presiones y empujes sufriendo grandes deformaciones como por ejemplo los pliegues. Los 4
pliegues son curvaturas a modo de ondas en las que se alternan concavidades o sinclinales y convexidades o anticlinales. Los pliegues tienen las siguientes partes: *Charmela: es la línea de mayor curvatura del pliegue. *Flancos: son las dos laderas del pliegue. *Buzamiento: es el ángulo que forma cada flanco con la horizontal. *Plano axial: es el plano que une las charmelas de todos los estratos concéntricos del pliegue. Hay tres tipos de pliegues: *Recto: el plano axial es vertical y el buzamiento el mismo en ambos flancos. *Inclinados: el plano axial esta inclinado. *Acostados: el plano axial es casi horizontal. Los pliegues habitualmente aparecen asociados de las siguientes formas: *Isoclinorio: son varios pliegues rectos. *Sinclinorio: los planos axiales de los pliegues convergen hacia arriba. *Anticlinorio: los planos axiales convergen hacia abajo. 2.5.2. Fallas. Cuando la presión es muy grande los materiales no solo se pliegan sino que llegan a romperse, si la fractura no se acompaña de desplazamiento de los fragmentos se llaman diaclasa y si hay desplazamiento se llama falla. En las fallas hay tres partes: *Labios de la falla: son los dos fragmentos que se forman. *Salto de la falla: es el desplazamiento relativo de los fragmentos. *Plano de la falla: es el plano a lo largo del cual se produce la fractura y el desplazamiento. Hay cuatro tipos de fallas: *Falla vertical o recta: el plano de la falla es vertical. *Falla normal: el plano de la falla forma más de 90 grados. *Falla inversa: el plano forma menos de 90 grados. *Falla horizontal: solo hay desplazamiento horizontal. 5
Habitualmente las fallas aparecen asociadas formando: *Cadena cabalgante: es una asociación de fallas inversas. *Horst tectónico: son varias fallas normales asociadas en una convexidad. *Fosa tectónica: son varias fallas normales asociadas formando una concavidad. 2.6. Formación de las cadenas montañosas. 2.6.1. Geosinclinales. Estudiando las grandes cordilleras se puede observar que todas están formadas por pilas de sedimentos plegados y fracturados de varios Km. de espesor. De esta observación nació la idea del geosinclinal para explicar la formación de las montañas: un geosinclinal es una cuenca marina alargada donde se acumulan gran cantidad de sedimentos. Los geosinclinales evolucionan a lo largo de millones de años pudiendo dar lugar a cordilleras. Las fuerzas o movimientos que explican la formación de las montañas mediante distorsión por pliegue y falla de un geosinclinal se llaman orogenias. Hay dos tipos de movimientos que intervienen en la formación de montañas se llaman movimientos orogénicos y movimientos epirogénicos. 2.6.2. Movimientos orogénicos. Son movimientos horizontales o tangenciales a la superficie de tierra y son responsables de la aparición de las grandes cordilleras. La tectónica de placas dice que estos movimientos producen el plegamiento fallado y elevación del geosinclinal que había entre dos placas y se convierte en una cordillera. 2.6.3. Movimientos epirogénicos. Son movimientos verticales que producen cambios menos espectaculares que los orogénicos, pero son importantes ya que hacen que se mantenga constante la altitud de las cordilleras pese a la erosión o la altitud de los casquetes polares pese al deshielo. Los movimientos epirogénicos son explicados en el modelo de airy o del equilibro isostático de la siguiente manera: La litosfera está en equilibrio isostático con la astenosfera de manera que existen una parte emergida y otra sumergida. Si se pierde material por erosión o por deshielo se pierde peso y se establece un nuevo equilibrio aumentando la parte emergida y disminuyendo la sumergida. 6