Estructura Terrestre, Tect“nica de Placas y Dinmica Planetaria

 # M‰TODOS DE ESTUDIO DE LA ESTRUCTURA TERRESTRE El estudio del interior de la Tierra se fundamenta en intereses cient’ficos (comprensi“n de fen“menos s’smicos y volcnicos) e intereses econ“micos (extraccion de metales, minerales, agua y otros recursos). Se divide en dos categor’as principales: * M‰TODOS DE ESTUDIO DIRECTOS: Consisten en la obtenci“n de muestras in situ de materiales terrestres para su anlisis f’sico y qu’mico. * Minas: Permiten el estudio de materiales mediante la extraccion minera. La mina ms profunda del mundo se localiza en Sudfrica, alcanzando los $3,8\,km$ de profundidad. * Sondeos y prospecciones: Perforaciones realizadas tanto en la superficie continental como en el fondo marino. El ejemplo ms destacado es el Pozo de Kola (Rusia, 1992), que alcanz“ una profundidad de $12,3\,km$. * Actividad Volcnica: Estudio de los materiales expulsados durante erupciones o afloramientos rocosos conocidos como xenolitos (fragmentos de roca encerrados en el magma). El magma se forma originalmente a profundidades de entre $20\,km$ y $200\,km$. Este m‰todo ofrece una estimaci“n de la composici“n qu’mica, aunque el material puede alterarse al cristalizar. * Afloramiento de rocas profundas: Materiales que quedan expuestos en la superficie debido a la erosi“n paulatina de los materiales que los cubr’an. * M‰TODOS DE ESTUDIO INDIRECTOS: Proporcionan informaci“n mediante el estudio de propiedades f’sico-qu’micas de las rocas y clculos te“ricos que permiten deducir la estructura interna. * Meteoritos: Fragmentos procedentes del cintur“n de asteroides. Se asume que su composici“n es similar a la de los planetesimales que originaron la Tierra. * M‰todo magn‰tico: La Tierra actúa como un gran imn que genera una magnetosfera (campo magn‰tico dipolar). Esto se explica mediante la hip“tesis del d’namo terrestre: el núcleo externo es fluido, metlico y rota en direcci“n contraria a la Tierra. Este fen“meno genera el paleomagnetismo en las rocas, donde los minerales magn‰ticos se orientan seg”n el polo magn‰tico vigente en su momento de cristalizaci“n. * M‰todo s’smico: Considerado el ms relevante. Se basa en el estudio de la propagaci“n de las ondas s’smicas generadas por los terremotos. * Otros m‰todos: Incluyen el m‰todo gravim‰trico (variaciones del campo gravitacional), el estudio de la densidad media de la Tierra, el gradiente geot‰rmico (temperatura interna) y el m‰todo el‰ctrico. # METEORITOS: CPSULAS DEL TIEMPO Los meteoritos permiten conocer la composici“n primitiva del Sistema Solar. La mayor’a se formaron hace $4600\,Ma$ (millones de a‘os), coincidiendo con la formaci“n de la Tierra. * Tipos de meteoritos seg”n composici“n: * Aerolitos o litometeoritos: Compuestos por silicatos de $Fe$, $Ca$ y $Mg$. Son anlogos a la corteza terrestre. * Sideritos: Formados por un $90\%$ de $Fe$ y un $8,5\%$ de $Ni$. Son similares al n”cleo terrestre. * Siderolitos: Mezcla de aleaci“n de $Fe$-$Ni$ y silicatos de $Fe$ y $Mg$. Son similares a las peridotitas del manto. * Condritas carbonceas: Meteoritos rocosos primitivos ricos en Carbono ($C$), agua ($H_2O$) y compuestos orgnicos. Apoyan la hip“tesis de que parte del agua y las mol‰culas prebi“ticas llegaron a la Tierra v’a meteoritos. * El Iridio y la extinci“n: En 1980 se hall“ una capa rica en Iridio (raro en la Tierra, com”n en meteoritos), lo que permitió deducir el impacto de un gran meteorito hace $65\,Ma$, causando la extinci“n de los dinosaurios. # ESTUDIO DE LAS ONDAS S’SMICAS Los terremotos son desplazamientos bruscos de las capas superficiales causados por fracturas o fallas, liberando energ’a en forma de ondas s’smicas. La sismolog’a estudia estas vibraciones registradas por sism“grafos. * Conceptos clave: * Hipocentro (Foco): Punto en el interior terrestre donde se origina el se’smo. * Epicentro: Punto en la superficie vertical al hipocentro; es donde se producen los mayores daños. * Tipos de ondas s’smicas: * Ondas Profundas (generadas en el hipocentro): * Ondas P (Primarias): Ondas longitudinales o de compresi“n. Son las ms rpidas ($6$-$13\,km/s$ en s“lidos, $1,4\,km/s$ en l’quidos). Atraviesan s“lidos y l’quidos. Vibran en la misma direcci“n de propagaci“n. * Ondas S (Secundarias): Ondas transversales o de cizalla. Ms lentas ($3$-$8\,km/s$). Solo viajan por s“lidos. Vibran perpendicularmente a la direcci“n de propagaci“n. * Ondas Superficiales (se propagan al llegar al epicentro): * Ondas Love (L): Vibran horizontalmente y en ngulo recto a su direcci“n. * Ondas Rayleigh (R): Realizan movimientos el’pticos, similares a las olas marinas. # DISCONTINUIDADES S’SMICAS Las variaciones drsticas en la velocidad de las ondas permiten identificar l’mites entre materiales de distinta naturaleza: * Discontinuidad de Mohorovicic (Moho): Ubicada a $10$-$40\,km$ de profundidad. Se observa un aumento en la velocidad de las ondas P y S, marcando la separaci“n entre la corteza (rocas ligeras) y el manto (rocas densas). * Discontinuidad de Repetti: Situada a unos $600\,km$ (o $700\,km$ seg”n el modelo). L’mite entre el manto superior y el inferior; presenta un ligero aumento de velocidad. * Discontinuidad de Gutenberg: A $2900\,km$. Las ondas P disminuyen drsticamente y las ondas S desaparecen por completo. Esto indica la transici“n del manto s“lido al n”cleo externo l’quido. * Zona de sombra: Entre los $103^∘$ y $143^∘$ desde el foco no se detectan ondas P por refracci“n. A partir de los $103^∘$ no se reciben ondas S por la fluidez del n”cleo. * Discontinuidad de Wiechert-Lehmann: A $5150\,km$. Las ondas P aumentan de velocidad, indicando el paso del n”cleo externo l’quido al n”cleo interno s“lido. # MODELOS DE ESTRUCTURA INTERNA ## MODELO GEOQU’MICO (seg”n composici“n qu’mica) * Corteza: Capa ms delgada ($2\%$ del volumen). * Ocenica: $10\,km$ de espesor aprox., densidad de $3\,g/cm^3$. Formada por basaltos, gabros y sedimentos. * Continental: $30$-$70\,km$ de espesor, densidad de $2,7\,g/cm^3$. Formada por granitos, rocas metam“rficas y sedimentos. * Manto: Representa el $82\%$ del volumen terrestre. Formado por peridotitas (ricas en $Fe$ y $Mg$). Dividido en superior e inferior por la Disc. de Repetti. * N”cleo: Ocupa el $16\%$ del volumen. Composici“n metlica ($Fe$ y $Ni$). Se divide en externo (l’quido) e interno (s“lido). Es el responsable del campo magntico. ## MODELO GEODINMICO (seg”n comportamiento mecnico) * Litosfera: Comprende la corteza y la parte superior del manto ($100$-$150\,km$). Es r’gida y se fractura en placas tect“nicas. * Mesosfera: Resto del manto. Es s“lida pero con un comportamiento plstico o viscoso, capaz de fluir. * Astenosfera: T‰rmino actualmente obsoleto. Antes se cre’a que era una capa fundida en el manto superior; en 2002 se demostr“ que el manto fluye en su totalidad. * Capa D'': Zona de transicion en la base del manto calentada por el n”cleo. Origen de las plumas o penachos t‰rmicos. * Endosfera: Comprende el n”cleo. Presenta corrientes de convecci“n en la capa externa. # DINMICA TERRESTRE Y ENERG’A GEOT‰RMICA El interior de la Tierra posee temperaturas elevadas que se transfieren al exterior. * Origen del calor interno: 1. Calor residual: Remanente de la formaci“n por acreci“n hace $4600\,Ma$. La corteza actúa como aislante. 2. Desintegraci“n radiactiva: Reacciones nucleares de elementos que liberan energ’a. * Gradiente geot‰rmico: Aumento de la temperatura con la profundidad. * Valor medio: $33^∘ ext{C/km}$ (o $3^∘ ext{C}/100\,m$) en los primeros km de la corteza. * No es uniforme; tiende a estabilizarse a mayores profundidades. * Uso: Fuente de energ’a renovable y sostenible en zonas volcnicas (Islandia, Canarias) para electricidad y calefacci“n. # EL N”CLEO TERRESTRE Y EL CAMPO MAGN‰TICO * Estado f’sico: El n”cleo interno alcanza los $5500^∘ ext{C}$ (similar a la superficie del Sol), pero permanece s“lido por la alt’sima presi“n que impide la fusi“n del $Fe$ y $Ni$. * Rotaci“n diferencial: El n”cleo interno gira ligeramente ms rpido que la superficie (se adelanta una vuelta cada $400$-$500\,a‘os$). En 2008 se observ“ una ralentizaci“n de su aceleraci“n, posiblemente por fricci“n con el manto. * Efecto D’namo: El movimiento del hierro l’quido en el n”cleo externo genera corrientes elctricas que crean el campo magn‰tico terrestre. Esto forma la magnetosfera, que protege la vida del viento solar y part’culas cargadas da‘inas. # ISOSTASIA Los continentes "flotan" sobre el manto gracias a la isostasia (equilibrio gravitatorio entre litosfera y manto sublitosfrico plstico). * Reajustes isostticos: * Si disminuye la masa (erosi“n de cordilleras), la corteza asciende. * Si aumenta la masa (glaciaci“n), la corteza se hunde. * Ejemplo: Escandinavia y Canad se elevan tras el deshielo de la última glaciaci“n (hace $10000\,a‘os$). En Escandinavia el ascenso es de $1\,cm/ ext{a‘o}$. * Explica por qu‰ las monta‘as poseen "ra’ces" profundas. # TEOR’AS OROG‰NICAS Y DERIVA CONTINENTAL La orogenia es el proceso de formaci“n de cordilleras (or“genos). * Fijismo: Teor’a (s. XIX) que afirmaba que los continentes eran invariables. * Movilismo: Propone grandes movimientos horizontales y esfuerzos compresivos. * Deriva Continental (Alfred Wegener, 1912): * Propuso el supercontinente Pangea, que comenzó a fragmentarse hace $200\,Ma$ en Gondwana (sur) y Laurasia (norte), separados por el Mar de Tetis. * Pruebas de Wegener: 1. Geogrficas: Los bordes continentales encajan como un puzzle. 2. Paleontol“gicas: F“siles de la misma especie en continentes separados (Mesosaurus, Glossopteris). 3. Paleoclimticas: Rocas glaciares (tillitas) en el ecuador y carb“n en latitudes altas. 4. Geol“gicas: Continuidad de cadenas monta‘as a ambos lados del Atlntico. * Wegener fracas“ al no poder explicar el mecanismo del movimiento, lo que caus“ desconfianza cient’fica por $50\,a‘os$. # ESTUDIO DE LOS FONDOS OCENICOS El desarrollo del sonar y radar reveló estructuras desconocidas: * Dorsales ocenicas: Cordilleras submarinas volcnicas de hasta $70000\,km$ de longitud. Tienen un surco central llamado rift por donde emana lava, creando nueva litosfera. * Fosas ocenicas: Trincheras de hasta $11\,km$ de profundidad en los mrgenes ocenicos. * Edad y Sedimentos: El fondo ocenico es joven (mximo $180\,Ma$). La edad aumenta simtricamente al alejarse de la dorsal. Los sedimentos tambi‰n son ms gruesos en los extremos. * Marie Tharp: Ge“loga que cartografió el suelo ocenico desde su oficina (ten’a prohibido navegar), descubriendo la Gran Dorsal Atlntica. # EXPANSI“N DEL FONDO OCENICO Y TECT“NICA DE PLACAS Harry Hess (1960) propuso que la litosfera se crea en las dorsales y se destruye en las fosas (subducci“n), funcionando como una cinta transportadora. * Paleomagnetismo: Confirm“ la expansi“n al hallar bandas de anomal’a magntica simtricas (el campo se ha invertido en la historia). * Tect“nica de Placas (A‘os 70): La litosfera est dividida en fragmentos (placas) que se desplazan sobre el manto plstico. * Motor del movimiento: 1. Corrientes de convecci“n en el manto. 2. Arrastre (slab pull): El "tir“n" de la litosfera que subduce (efecto toalla). 3. Gravedad: La litosfera ocenica fr’a y densa se hunde. * Placas principales: 7 grandes (Euroasitica, Africana, Indoaustraliana, Norteamericana, Sudamericana, Antrtica, Pac’fica) y 7 medianas (Caribe‘a, Cocos, Nazca, Filipina, Arbiga, Scotia, Juan de Fuca). # TIPOS DE BORDES DE PLACAS * Bordes Divergentes (Constructivos): Las placas se separan. * Dorsales ocenicas: Dorsal del Atlntico. * Rifts intracontinentales: Rift Valley en frica. * Bordes Convergentes (Destructivos): Colisi“n y subducci“n. 1. Ocenica-Ocenica: Forma fosas y arcos-isla (volcanes submarinos que forman archipilagos como Jap“n). 2. Ocenica-Continental: La ocenica subduce bajo la continental (plano de Benioff a $45^∘$). Crea cordilleras pericontinentales (Los Andes). 3. Continental-Continental (Obducci“n): Choque que eleva grandes cordilleras (Himalaya). * Bordes Transformantes (Pasivos): Movimiento lateral de fricci“n. No se crea ni destruye litosfera. Ejemplo: Falla de San Andrs en California. # ACTIVIDAD INTRAPLACA Y EL CICLO DE WILSON * Puntos calientes (Hot Spots): Zonas de alta actividad magmtica por ascenso de plumas t‰rmicas desde la capa D''. Forman volcanes que, al desplazarse la placa, generan archipilagos volcnicos (Canarias, Hawi). * Ciclo de Wilson: Modelo c’clico de apertura y cierre de ocanos: 1. Supercontinente inicial. 2. Formacion de un rift continental (adelgazamiento y rotura). 3. Expansi“n y subducci“n con formaci“n de prisma de acreci“n (acumulaci“n de sedimentos). 4. Cierre del ocano por colisi“n continental. # FORMACI“N DE LAS ISLAS CANARIAS Situadas sobre litosfera ocenica antigua de la placa africana. El modelo ms aceptado es el de punto caliente. * Cronolog’a (orden de aparici“n): 1. Fuerteventura: Emergi“ hace $20\,Ma$ (inactiva). 2. Lanzarote: $15\,Ma$ (activa - Timanfaya). 3. Gran Canaria: $14\,Ma$ (inactiva). 4. Tenerife: $12\,Ma$ (activa - Teide). 5. La Gomera: $11\,Ma$ (inactiva). 6. La Palma: $2\,Ma$ (activa - Tajogaite, 2021). 7. El Hierro: $1,2\,Ma$ (activa - erupci“n submarina, 2011). # CONSECUENCIAS: DEFORMACI’N, MAGMATISMO Y METAMORFISMO * Deformaciones: * Pliegues: Deformaciones plsticas (compresi“n). Partes: flancos, charnela, eje y plano axial. Anticlinal (forma de A, núcleo antiguo) y Sinclinal (forma de U, núcleo joven). * Fallas: Fracturas con desplazamiento (elsticas). Pueden ser Normales (distensi“n), Inversas (compresi“n) o de Desgarre (cizalla). * Diaclasas: Fracturas sin desplazamiento. * Magmatismo: El magma se forma por aumento de T, descenso de P o entrada de agua. Si no sale a superficie forma plutones (rocas plut“nicas como el granito). * Metamorfismo: Cambios minerales y estructurales por P y T sin llegar a la fusi“n. * Tipos de Or“genos: * Andino (Pericontinental): Subducci“n ocenica-continental. * Alpino (Intercontinental): Obducci“n continental-continental. * Arco-Isla: Subducci“n ocenica-ocenica. # PREGUNTAS Y DISCUSI“N (DATOS Y CURIOSIDADES) * Velocidad de las placas: Se mueven a una velocidad similar al crecimiento de las u‘as ($2$-$11\,cm/ ext{a‘o}$). * Amasia: Nombre del futuro supercontinente que se formar dentro de $250\,Ma$ por la colisi“n de Amrica y Asia. * El Everest: Crece varios $mm/ ext{a‘o}$ debido al choque de la placa india con la euroasitica ($5\,cm/ ext{a‘o}$), superando la erosi“n. * Fosa de las Marianas: Profundidad de $10984\,m$ (Abismo de Challenger). Presi“n de $1000\,kg/cm^2$. Se han hallado peces planos, crustceos y microplsticos (incluso una bolsa de plstico en 2019). Si se introdujera el Everest, su cima quedar’a $2000\,m$ bajo el nivel del mar.