TEMA 2 - Dinámica Terrestre PDF

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FUNDAMENTOS DE CIENCIAS DE LA TIERRA

BLOQUE 2 Dinámica terrestre CURSO 2019-2020

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Bloque 2 Dinámica terrestre GP114 Fundamentos de Ciencias de la Tierra

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Bloque 2. Dinámica terrestre 2.1. Estructura de la Tierra. 2.2. Teorías globales. Antecedentes. 2.3. Bases de la Tectónica de Placas. 2.4. Explicaciones de la Tectónica de Placas. Casos prácticos.

2.1. Estructura de la Tierra. Vamos a distinguir entre la organización de las capas internas del planeta (estructura vertical) y las estructuras más importantes que se pueden encontrar en la corteza terrestre y a nivel de superficie (estructura horizontal). 2.1.1. Estructura vertical. Curiosamente el desarrollo de la Sismología (ciencia que estudia los movimientos sísmicos o terremotos) contribuyó decisivamente en la comprensión de la estructura interna de la Tierra. Antes del desarrollo de esta ciencia sólo se tenían algunos indicios: Por ejemplo, al existir un campo magnético el núcleo terrestre debería ser metálico. También la intensidad del campo gravitatorio permitía estimar la densidad media del planeta. El análisis de los materiales expulsados por los volcanes daba idea del tipo de rocas existentes en las capas internas. Los terremotos producen vibraciones de los materiales terrestres que se transmiten en forma de ondas. El descubrimiento del Sismógrafo (final del siglo XIX) permitió analizar este tipo de ondas. Se clasificaron en 3 tipos: Primarias (P) (las más penetrantes y rápidas), Secundarias (S) (llegan en segundo lugar) y Superficiales (L) (son las más lentas, sólo se mueven por la superficie, pero son responsables de los daños que producen los terremotos). En el caso de las dos primeras (especialmente las P), al atravesar los diferentes materiales del interior de la Tierra se comprobó que sufrían cambios en su velocidad y dirección (fenómeno de refracción). Como esto siempre ocurría a las mismas profundidades, era indicativo del paso de un tipo de material a otro, es decir de una capa de la Tierra a otra. A estas zonas o límites entre capas, en las que las ondas sísmicas sufren variaciones (en velocidad y dirección) se les denominó discontinuidades. Existen 2 grandes FUNDACIÓN SAN PABLO ANDALUCIA CEU

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discontinuidades, la de Mohorovicic (aproximadamente a 30 km de profundidad) y la de Gutenberg (a 2900 Km), que delimitan las tres grandes capas de la Tierra conocidas por todos: Corteza, Manto y Núcleo. Para ver con más detalle la situación de las discontinuidades y la estructura interna de la Tierra: 

Ver (COMENTAR/SELECCIONAR INFORMACIÓN): Anexos Bloque 2 (Tabla 1 y Figura 1) (página de la asignatura en Campus Virtual moodle):



Nos interesa comentar de la Tabla 1 las capas y discontinuidades más importantes, así como la existencia del llamado canal de baja velocidad.



El hecho de que tanto la presión como la densidad aumentan con la profundidad. También lo hace la temperatura, así como la fluidez dentro de un mismo tipo de material.



Nos fijamos con más detalle en la estructura y composición de la corteza (ver Figura 2 y Tabla 1).

2.1.2. Estructura horizontal. Se describen en este punto algunas de las principales estructuras que se reconocen a gran escala en la superficie de la corteza terrestre (ver Figura 5 en los Anexos del Bloque 2): Cratones: Son zonas antiguas y geológicamente estables. El material de los cratones no se ha visto sometido a fuertes plegamientos o deformaciones en millones de años. Su antigüedad ha permitido que la erosión haya actuado durante mucho tiempo. Por eso los cratones suelen ser mesetas o grandes llanuras interiores de las zonas continentales. Ejemplos: Siberia, Australia o a menor escala la meseta ibérica. Zonas de plegamiento reciente: Como su nombre indica, son estructuras en las que la corteza se ha visto sometida en los últimos millones de años a fuerzas que la han hecho deformarse y plegarse. Son zonas geológicamente complicadas en las que, a veces, estratos antiguos quedan por encima de los más recientes (inversión). Se identifican con las grandes cordilleras en las zonas continentales. Ejemplos: Cordillera del Himalaya, Cordillera de los Andes.

Precontinentes: Son las estructuras de las zonas continentales que limitan con las oceánicas (ver Figura 4 en Anexos Bloque 2). Los Precontinentes pertenecen geológicamente al continente, aunque buena parte permanezca sumergido bajo las aguas marinas. Se componen de plataforma

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continental (inclinación suave hasta 200 metros de profundidad y cientos de km hacia el interior del mar), talud (inclinación de fuerte pendiente surcada por cañones marinos) y borde (suave inclinación que termina en las llanuras oceánicas). Algunas veces el talud no termina en un borde sino en una fosa oceánica. Ejemplos: Algunos mares como el Báltico sólo tienen como fondo zonas continentales. Llanuras oceánicas: Constituyen la mayor parte de las zonas oceánicas y de los grandes fondos marinos (ver Figura 4). Tienen una profundidad media de 2-3 Km. Al igual que el resto de las estructuras oceánicas verticalmente sólo están constituidas de corteza interna. Dorsales: Son grandes estructuras que recorren los fondos oceánicos de forma lineal. Aunque parecen cordilleras submarinas no son tales, sino más bien grandes grietas o “costuras” que recorren el planeta (ver Figura 4). En el centro tienen una gran hendidura (rift) por la que asciende material del interior de la Tierra. A cada lado de la dorsal existen fallas de transformación que la atraviesan transversalmente. Ejemplo: Dorsal Atlántica. Fosas oceánicas: Como ya se ha dicho, están algunas veces en el límite con zonas continentales (junto al talud). Pero otras veces están en el centro de las zonas oceánicas (Figura 4). Son grandes socavones, más o menos lineales, existentes en el fondo marino. En ellas se dan las máximas profundidades. Ejemplo: Fosa de las Marianas (hasta 11 km de profundidad).

2.2. Teorías globales. Antecedentes. Cualquier modelo teórico que intente explicar el comportamiento geológico del planeta a gran escala, debe tener en cuenta y poder explicar satisfactoriamente la existencia de las estructuras descritas en el punto anterior. Desde los comienzos de la geología se han propuesto teorías para comprender el comportamiento del planeta y los grandes fenómenos geológicos. Se revisan a continuación algunas de ellas, aunque todas están superadas desde nuestro punto de vista actual.

Teoría de la Expansión (↑V): Los grandes fenómenos geológicos (especialmente la rotura de los continentes) se deben a un aumento progresivo de volumen (Tierra en Expansión). Diferentes versiones de esta

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hipótesis se han ido proponiendo desde el siglo XIX hasta buena parte del siglo XX. Desde las más disparatadas hasta otras más sutiles y elaboradas. La justificación o causa para este supuesto crecimiento han sido variadas (descenso de la gravedad, fuerza termal interior o aumento en masa por choques con otros astros). Actualmente no se constata ningún aumento en el volumen terrestre ni se sostienen las supuestas causas para generarlo.

Teoría de la Contracción (↓T  ↓V): Según esta antigua teoría, al enfriarse la Tierra después de su formación (era una bola incandescente), se iría contrayendo progresivamente (como todo cuerpo al enfriarse). Esta disminución de volumen tendría como consecuencia el plegamiento o “arrugamiento” de la superficie (ya que ésta no varía de tamaño). Así se explicaría la formación de cordilleras y la aparición de fuerzas responsables de deformaciones y rotura de material en la corteza. Hoy sabemos que aunque en la primera fase de formación del planeta hubo un importante enfriamiento, hace miles de millones de años que la situación es bastante estable. No existe, por tanto, una disminución de temperatura ni una contracción de volumen significativa. Por otra parte, esta teoría no explicaría la situación de la corteza en la que se producen esas deformaciones y en las que se forman las cordilleras.

Teoría de la Deriva Continental: A principios del siglo XX (1912) Alfred Wegener propone una nueva teoría global bastante innovadora y polémica al proponer que los continentes se movían con el paso de las eras geológicas. Para ello se basó en la forma actual de los continentes y en como estos “encajan como un puzle” y en argumentos paleontológicos y paleoclimáticos entre otros. La teoría en su versión completa se puede resumir en los siguientes postulados: 

Hace aproximadamente 200 millones de años todas las masas continentales estaban unidas en una sola (Pangea). Poco a poco esté supercontinente se fue subdividiendo (inicialmente en un continente norte, Laurasia y otro sur, Gondwana) hasta su disposición actual.



El mecanismo de este movimiento consistiría en el desplazamiento o deriva de la corteza externa o sial (que engloba a las masas continentales), más rígida y ligera, sobre la corteza interna o sima, más densa y fluida.



El rozamiento existente entre la corteza externa y la interna al moverse una respecto a la otra provocaría los grandes fenómenos geológicos: movimientos sísmicos, actividad volcánica y formación de cordilleras.

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Corteza externa (continentes) Corteza

Figura: Deriva de los continentes. Desde Pangea a la actualidad

Aunque la teoría explica satisfactoriamente la localización de algunos fenómenos geológicos (Ej. Cordillera de los Andes) y la evolución de la distribución de las masas continentales es un hecho sobradamente comprobado en la actualidad, tiene un error de base ya que la supuesta deriva entre corteza externa e interna no existe. Aunque realmente la corteza interna es algo más fluida y densa que la externa, la diferencia no es suficiente como para que un material se desplace sobre el otro (como el corcho sobre un líquido). Si realmente

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existiese ese desplazamiento, los fenómenos geológicos no serían tal como los percibimos, sino mucho más violentos y catastróficos. Teorías de los movimientos de Convección en el Manto y Expansión del Fondo Oceánico: A mediados del siglo XX y dado que la Teoría de Deriva Continental no es totalmente aceptada, se proponen nuevas hipótesis que abordan el problema de forma parcial. Aparece la idea de que el Manto semifluido tiene movimientos de convección (como cualquier fluido) aunque extremadamente lentos. Estos movimientos tienen repercusión en la corteza. Elevaciones y salida del material del manto al exterior en las zonas donde coinciden movimientos ascendentes, y hundimiento de la corteza en las zonas donde coinciden movimientos descendentes.

Por otra parte, comienza a haber evidencias de que los suelos marinos se forman a partir de las cordilleras submarinas o dorsales, expandiéndose o desplazándose el material a cada lado de estas estructuras.

2.3. Bases de la tectónica de placas. La Tectónica de Placas es una teoría global bastante reciente (desde la década de 1960), todavía en desarrollo, pero al mismo tiempo relativamente simple por lo que en pocas décadas se ha incorporado a los contenidos básicos de geología en los currículos educativos. Supone un desarrollo de la antigua teoría de la Deriva Continental, incorporando las nuevas ideas aportadas por las Teorías de movimientos de Convección en el Manto y Expansión de los suelos oceánicos. Para desarrollar detalladamente sus bases o postulados fundamentales emplearemos como material principal:  Ver (COMENTAR/AMPLIAR/EJEMPLIFICAR) Esquema: Bases de la Tectónica de Placas (página de la asignatura en Campus Virtual moodle). Para la descripción de las placas litosféricas:  Ver (COMENTAR/PRESENTAR): Anexos Bloque 2, Figura 6 entre otras (página de la asignatura en Campus Virtual moodle)

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2.4. Explicaciones de la tectónica de placas. Casos prácticos. Las pruebas del éxito como Teoría Global de la Tectónica de Placas residen a la capacidad de explicar la existencia y localización de una gran cantidad de fenómenos geológicos: formación de cordilleras, actividad sísmica y volcánica, formación de islas, movimiento de los continentes, existencia de las fosas y dorsales oceánicas, etc. Además, recientemente el propio movimiento de las placas ha podido ser medido empleando satélites y tecnología láser. A continuación se propone un tipo de ejercicio para explicar los fenómenos geológicos en base a la Tectónica de Placas, siguiendo un guion esquemático simple. Para hacer este tipo de ejercicio hay que familiarizarse con la disposición de las placas y sus tipos de borde (geografía básica), así como con la situación de una serie de estructuras geológicas localizadas en la Figura 5 de los Anexos Bloque 2. Enunciado tipo y guion de respuesta:

Explica el siguiente fenómeno geológico según la Tectónica de Placas: …… Emplea para ello el siguiente guion esquemático (puede incluirse un dibujo esquemático aclaratorio): Placas implicadas: Tipo de Borde: Tipos de Corteza: Fenómeno: Consecuencia:

Se incluyen dos ejemplos: 1. EXISTENCIA DE LA CORDILLERA DE LOS ANDES 2. ALEJAMIENTO DE LAS COSTAS NORTEAMERICANAS Y EUROPEAS

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EJEMPLO 1: EXISTENCIA DE LA CORDILLERA DE LOS ANDES (Solución) Placas implicadas: Tipo de Borde: Tipos de Corteza: Fenómeno: Consecuencia:

Nazca vs Sudamericana Destructivo Nazca (c. oceánica) / Sudamericana (c. continental) Subducción de la Placa del Nazca por debajo de la Sudamericana Orogenia (formación de cordillera) en la placa continental

Placa del Placa Sudamericana

EJEMPLO 2: ALEJAMIENTO DE LAS COSTAS NORTEAMERICANAS Y EUROPEAS (Solución) Placas implicadas: Tipo de Borde: Tipos de Corteza: Fenómeno: Consecuencia:

Norteamericana vs Euroasiática Constructivo Norteamericana (c. oceánica) / Euroasiática (c. oceánica) Crecimiento de litosfera oceánica Alejamiento de los materiales existentes a cada lado de la dorsal

Placa del

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Placa Euroasiática

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