Placas Tectónicas y Procesos Geológicos Internos

Introducción a la Tectónica de Placas y Procesos Internos

Este estudio se centra en la estructura interna de la Tierra, los procesos geodinámicos que la moldean y los fenómenos resultantes como terremotos, volcanes y la formación de cordilleras. La Tierra no es un cuerpo estático ni hueco; está dividida en capas en constante movimiento debido al calor interno.

La Estructura Interna de la Tierra

La Tierra se divide en capas principales con características físicas y químicas distintas:

• Corteza (Azala): Es la capa externa y más delgada, donde habitan los seres vivos. Incluye tanto los continentes como los fondos oceánicos.

• Manto: Es la capa más gruesa del planeta. Está compuesta por rocas calientes que se mueven muy lentamente mediante corrientes de convección.

• Núcleo: La parte más interna, compuesta principalmente por hierro ($Fe$) y níquel ($Ni$).

  • Núcleo externo: Se encuentra en estado líquido (fluido).

  • Núcleo interno: Es sólido debido a las altas presiones y extremadamente caliente.

Geología y Descubrimientos Científicos Recientes

El estudio de grandes estructuras como el Himalaya revela datos fascinantes sobre la dinámica terrestre:

• Crecimiento del Himalaya: Se estima que el Himalaya "respira", creciendo aproximadamente $4\,mm$ cada año debido a ciclos geológicos.

• Evidencias fósiles: Se han hallado fósiles marinos del periodo Ordovícico en la cima del Everest, lo que demuestra que ese material estuvo alguna vez bajo el mar antes de ser elevado por procesos tectónicos.

• Impacto de terremotos: El terremoto de Nepal desplazó el Everest aproximadamente $3\,cm$.

• Curiosidad sobre la sal rosa: A menudo publicitada como beneficiosa, la sal rosa del Himalaya no aporta beneficios adicionales sobre la sal común y su exceso puede ser dañino.

Métodos de Estudio del Interior Terrestre

Debido a la imposibilidad de acceder directamente al centro de la Tierra (el radio terrestre es de $6.371\,km$), se utilizan dos tipos de métodos:

Métodos Directos

Ofrecen datos verificables a través del contacto con materiales reales.

• Materiales: Rocas volcánicas, muestras de minas subterráneas, sedimentos de sondeos.

• Ventajas: Información muy precisa sobre color, tipo de material y textura.

• Desventajas: Solo alcanzan profundidades muy pequeñas. El pozo más profundo excavado es de solo $12\,km$, una fracción mínima comparada con el radio del planeta.

Métodos Indirectos

Se basan en cálculos y deducciones a partir de propiedades físicas y químicas. Son los más utilizados para estudiar las profundidades.

• Ejemplos: Análisis de meteoritos (asteroides), gravimetría, magnetismo y, sobre todo, el método sísmico.

• Ventajas: Permiten obtener información de zonas a profundidades extremas.

• Desventajas: La información es menos exacta que en los directos (estimaciones de densidad o estado físico).

El Método Sísmico: Ondas Primarias y Secundarias

Es el método indirecto que más información aporta. Analiza el comportamiento de las ondas generadas por terremotos al atravesar diferentes materiales.

Tipos de Ondas Internas

• Ondas P (Primarias):

  • Son las más rápidas ($12\,km/s$) y las primeras en llegar a los sismógrafos.

  • Se propagan comprimiendo y dilatando el material en la misma dirección del movimiento.

  • Pueden atravesar sólidos, líquidos y gases.

• Ondas S (Secundarias):

  • Son más lentas ($6\,km/s$).

  • Se propagan de forma perpendicular a la dirección del movimiento, deformando el material.

  • Solo se propagan en sólidos. Su desaparición o frenado indica la presencia de capas líquidas (como el núcleo externo).

Ondas Superficiales

Se propagan por la superficie (ondas R y L). Son las responsables de causar daños materiales durante los terremotos, pero no proporcionan información sobre el interior.

Modelos de la Estructura Terrestre

Existen dos formas de clasificar las capas terrestres según el criterio utilizado:

Modelo Geoquímico (Basado en la composición)

• Corteza:

  • Continental: Predomina el granito (densidad de $2.7\,g/cm^3$). Tiene entre $20$ y $90\,km$ de espesor.

  • Oceánica: Predomina el basalto (densidad de $3.3\,g/cm^3$). Es más joven y delgada ($10 - 30\,km$).

• Manto: Representa el $80\%$ del volumen terrestre. Compuesto por peridotita (sólida).

• Núcleo: La capa más densa ($9.9 - 13\,g/cm^3$) y caliente (superior a $6.700^\circ C$). Compuesta por $Fe$ ($80\%$), $Ni$ ($10\%$) y otros elementos como $C$, $O$ y $S$.

Modelo Geodinámico (Basado en el comportamiento mecánico)

• Litosfera: Capa rígida y quebradiza dividida en placas. Incluye la corteza y la parte superior del manto.

• Manto Superior (incluye la Astenosfera): Zona con corrientes de convección y comportamiento plástico.

• Manto Inferior (Mesosfera): Zona de mayor rigidez.

• Núcleo Externo: Estado líquido (donde las ondas S se detienen).

• Núcleo Interno: Estado sólido debido a la presión extrema.

Discontinuidades (Límites entre capas)

• Mohorovičić: Entre la corteza y el manto ($10 - 70\,km$).

• Repetti: Entre el manto superior e inferior ($670\,km$).

• Gutenberg: Entre el manto y el núcleo ($2.900\,km$).

• Lehmann: Entre el núcleo externo e interno ($5.150\,km$).

Teoría de la Deriva Continental y Pruebas de Wegener

Fue propuesta por Alfred Wegener, sugiriendo que los continentes estuvieron unidos en un supercontinente llamado Pangea, rodeado por el océano Panthalassa.

• Pruebas Geográficas: Las líneas de costa de continentes como África y Sudamérica encajan como piezas de un puzzle.

• Pruebas Geológicas: Cordilleras con el mismo tipo de roca y edad en continentes diferentes (ej. Orogenia Caledoniana).

• Pruebas Paleoclimáticas: Evidencias de climas antiguos que no coinciden con la posición actual, como estrías glaciares en África o depósitos de carbón en la Antártida.

• Pruebas Paleontológicas: Hallazgos de fósiles de la misma especie en continentes separados por océanos, como el reptil de agua dulce Mesosaurus o la planta Glossopteris.

Expansión del Fondo Oceánico y Tectónica de Placas

• Teoría de Hess: Propone que se crea nuevo suelo oceánico en las dorsales mediante el ascenso de magma. Las rocas son más jóvenes cerca de la dorsal y más viejas y con más sedimentos al alejarse.

• Prueba Paleomagnética: Minerales como la magnetita en basaltos se orientan según los polos magnéticos al enfriarse, registrando las inversiones del campo magnético terrestre de forma simétrica a ambos lados de la dorsal.

Tipos de Placas Litosféricas

1. Oceánicas: Formadas por litosfera oceánica (ej. Placa de Nazca).

2. Continentales: Formadas por litosfera continental (ej. Placa Iraní).

3. Mixtas: Contienen ambos tipos (ej. Placa Euroasiática).

Tipos de Bordes de Placa y sus Procesos

La interacción entre placas ocurre principalmente en sus límites:

Bordes Divergentes (Proceso constructivo)

Las placas se separan, permitiendo el ascenso de magma y la creación de nueva litosfera.

• En continentes: Se forman Rift Valleys (valles de hundimiento).

• En océanos: Se forman Dorsales Oceánicas y volcanes submarinos.

• Consecuencias: Sismicidad y vulcanismo constante.

Bordes Convergentes (Proceso destructivo)

Las placas chocan, y generalmente la más densa se hunde (subducción) y se destruye.

• Continental-Continental: Se produce una colisión que pliega la corteza formando cordilleras (Orogenia Alpina). Ej: El Himalaya (choque de la placa India contra la Euroasiática).

• Oceánica-Oceánica: La placa más vieja y densa subduce, creando Arcos de Islas. Ej: Japón.

• Oceánica-Continental: La placa oceánica (basática, más densa) se hunde bajo la continental (granítica), formando cordilleras costeras (Orogenia Andina). Ej: Los Andes.

Bordes Transformantes (Proceso neutro)

Las placas se deslizan lateralmente una contra otra.

• No se crea ni se destruye litosfera.

• Son zonas de altísima actividad sísmica debido a la fricción acumulada. Ej: Falla de San Andrés.

Puntos Calientes (Hot Spots)

Son zonas calientes estáticas situadas sobre plumas magmáticas que ascienden desde la capa D\" (límite manto-núcleo).

• Al moverse la placa sobre el punto caliente, se crea una cadena de volcanes o islas.

• La isla más joven es la que está sobre el punto y es la única activa. Ej: Hawaii y las Islas Canarias.

Riesgos Tectónicos: Terremotos y Volcanes

Terremotos

Son vibraciones bruscas producidas por la liberación repentina de energía acumulada por la tensión entre placas.

• Medición:

  • Intensidad: Mide daños materiales (Escala de Mercalli, $1-12$ grados).

  • Magnitud: Mide la energía liberada (Escala de Richter, $1-9$ grados).

• Sismógrafos: Instrumentos que registran las ondas y generan sismogramas.

Volcanes

Ocurren cuando el magma asciende por fracturas debido a la presión.

• Materiales: Laba (roca fundida sin gas), piroclastos (material sólido: cenizas, lapilli, bloques) y nubes ardientes (gases y cenizas tóxicas).

• Tipos de Erupciones:

  1. Hawaiana: Laba muy fluida, poco gas, sin explosiones, volcanes muy anchos.

  2. Estromboliana: Explosiones moderadas intermitentes, laba algo líquida, forma conos volcánicos de lapilli.

  3. Vulcaniana: Laba viscosa que solidifica rápido y tapona el cráter; provoca explosiones violentas al romperse el tapón por la presión de los gases.

  4. Pliniana: Extremadamente violenta. Columnas de ceniza de muchos kilómetros de altura y flujos piroclásticos rápidos (Ej: Vesubio).

Preguntas y Discusión

• ¿Por qué hay volcanes en los Andes y no en el Himalaya?     En los Andes hay subducción de una placa oceánica que se funde y genera magma. En el Himalaya chocan dos masas continentales de baja densidad que se cabalgan una sobre otra, cerrando cualquier conducto para el magma; por ello, hay muchos terremotos pero pocos volcanes.

• ¿Está todo el interior terrestre fundido?     No. Solo el núcleo externo es líquido. El resto es sólido debido a las altas presiones, aunque algunas zonas como la astenosfera tienen un comportamiento plástico.

• ¿Diferencia entre magma y laba?     El magma es la roca fundida dentro de la Tierra que aún conserva gases. La laba es ese mismo material una vez que sale a la superficie y pierde los gases.