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ESTRUCTURA Y DINÁMICA DE LA
TIERRA
BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA. 4º ESO
TIEMPO GEOLÓGICO
• Hasta siglo XVIII: Teorías del Génesis. La Tierra
se ha mantenido inmutable desde su creación
hace 6000 años.
• James Hutton: introduce la noción del tiempo
geológico (millones de años), para explicar
procesos muy lentos como la erosión
Ciclo de las rocas
Superficie terrestre
Interior de la
Corteza
Procesos
Descripción
Resultado
Meteorización
Fragmentación y
alteración química de los
materiales
Detritos y clastos sueltos
Erosión y transporte
Traslado de los materiales
Sedimentos de mayor
madurez
Sedimentación
Acumulación de
sedimentos en capas
Formación de estratos y
hundimiento de la
corteza
Diagénesis
Cementación y
compactación de
sedimentos
Rocas sedimentarias
Metamorfismo
Cambios de la textura y
minerales de las rocas sin
que se produzca su fusión
Rocas metamórficas
Magmatismo
Fusión de las rocas y
formación de magmas
Rocas magmáticas
Gradiente geotérmico
• Tres factores modifican los materiales en el interior de la
tierra: La presión que aumenta con la profundidad; los
esfuerzos de compresión y distensión del manto y la
temperatura.
• La temperatura aumenta con la profundidad siguiendo el
llamado gradiente geotérmico a razón de 3ºC por cada 100 m
en los primeros Km de profundidad. Este gradiente depende
del calor residual de la Tierra que procede fundamentalmente
de procesos de desintegración de elementos radiactivos
ESTRUCTURA DE LA TIERRA
Para poder comprender cómo funciona la Tierra, es necesario saber
cómo es por dentro, en cuanto a composición y en cuanto a
estructura. El estudio del interior de la Tierra sugiere una estructura
composicional en capas (geosferas) a las que se superpone una
estructura dinámica, es decir referida al comportamiento de los
materiales internos.
Estructura química
Ante la imposibilidad de acceder directamente al interior de la
Tierra, el estudio de su interior se hace por métodos indirectos, que
consisten, básicamente, en medidas de características físicas del la
Tierra en su conjunto. Este tipo de estudios conforman una ciencia,
a caballo entre la geología y la física, denominada geofísica.
Uno de esos estudios es el análisis de las ondas sísmicas
Ondas sísmicas
• Son las vibraciones (ondas sonoras) emitidas tras
un movimiento sísmico (terremoto). Se
transmiten por todo el interior de la Tierra.
- Ondas p (longitudinales o primarias): Son las
más rápidas. Se transmiten por sólidos y líquidos.
- Ondas s (transversales o secundarias): Son más
lentas. Sólo se transmiten por sólidos
- Ondas L (superficiales o largas): Se transmiten
por la superficie terrestre. Son las verdaderas
causantes del terremoto y no nos "hablan" del
interior.
• Al cambiar de medio de propagación, como todas
las ondas, se refractan y cambian su trayectoria y
su velocidad, lo que nos permite observar
cambios de material en el interior de la Tierra.
• Estas refracciones generan "zonas de sombra"
que permiten saber a qué profundidad se
produce el cambio de material. A los cambios de
material deducidos de los cambios bruscos en el
comportamiento de las ondas p y s en el interior
de la Tierra se les denomina discontinuidades
Discontinuidades
• Mohorovicic: Entre la corteza y el manto a
profundidad que oscila entre 30 y 70 km.
• Repetti: Entre manto superior e inferior se
localiza a 670 km.
• Gutemberg: Separa manto de núcleo externo.
2900 km.
• Lehman: Separa núcleo externo del interno.
5150 km
Capas de la Tierra. Modelo estático
Capas de la Tierra
Corteza
• Corteza Continental:
– Escudos o Cratones
– Orógenos
• Corteza transición:
– Plataforma continental
– Talud continental
– Fosa
• Corteza oceánica
– Fondo Oceánico o llanura abisal
– Dorsales (rift)
Capas de la tierra. Modelo
dinámico
• Cuando se analizaron los sismogramas
aparecieron discrepancias que hacían suponer
que la naturaleza de los materiales en ciertas
zonas de la corteza y del manto no era sólida o
totalmente sólida. Esas anomalías se
concentran en una zona llamada canal de baja
velocidad y entre otras pruebas, dan lugar al
modelo dinámico de la tierra.
MODELO DINÁMICO
Concepto de litosfera
• La Litosfera es la capa dinámica más íntimamente relacionada con la
dinámica interna de la Tierra. Según la Teoría de la Tectónica de Placas,
que explica el mecanismo por el que se rigen los procesos geológicos
internos, se define como la Corteza (continental u oceánica) más la parte
superior del Manto que se comporta de forma solidaria (se desplaza) con
ella. Su comportamiento va a depender del tipo de corteza que tenga en
su parte superior, pudiéndose establecer diferentes comportamientos
según se trate de una Litosfera continental (con corteza continental) u
oceánica (con corteza oceánica). Su límite inferior es difuso y se situaría en
aquella profundidad en la que los movimientos del Manto son diferentes a
los de la Litosfera.
• La litosfera al ser arrastrada por los movimientos de la astenosfera se
fragmenta en grandes bloques o placas litosféricas.
Isostasia
• En 1914 Barrell sugirió que en el interior de manto habría una zona en la
que las altas temperaturas harían que los materiales se comportaran de
manera plástica: Astenosfera que permitió explicar el fenómeno de la
isostasia
Isostasia
ANTECEDENTES DE LA TECTONICA
• La Teoría de la Tectónica de Placas, también llamada
de las Placas Litosféricas o Tectónicas y actualmente
conocida como Tectónica Global, surge a finales de la
década de los 60 (T. Wilson), como consecuencia de
una serie de datos geofísicos y de teorías anteriores
iniciadas en 1912 con la Deriva Continental (A.
Wegener) y culminadas a principios de los 60 con la
Expansión de los Fondos Oceánicos (H.H.Hess).
DERIVA CONTINENTAL
DERIVA CONTINENTAL
DERIVA CONTINENTAL
DERIVA CONTINENTAL
DERIVA CONTINENTAL
DERIVA CONTINENTAL
DERIVA CONTINENTAL
DERIVA CONTINENTAL
DERIVA CONTINENTAL
DERIVA CONTINENTAL
DERIVA CONTINENTAL
DERIVA CONTINENTAL
DERIVA CONTINENTAL
DERIVA CONTINENTAL
• Finalmente, Wegener propuso un mecanismo para
explicar la deriva. Argumentó que las fuerzas
gravitacionales y el “empuje” de las mareas eran las
que causaban la deriva de los continentes hacia el
oeste, inducidas por la atracción gravitacional del Sol
y de la Luna. Pero Wegener presentó tales ideas sólo
como tentativas de explicación, pues afirmó que "la
cuestión de cuáles fuerzas habrían podido causar
esos desplazamientos, pliegues y hendiduras, aún no
puede responderse conclusivamente".
Expansión del fondo oceánico
•
•
•
Diez años después (finales de los '50 - principios de los '60), Harry Hammond Hess sugiere
que los fondos de los océanos se expanden continuamente mediante material del interior
que sale por las dorsales oceánicas, lo que no sólo agrandaría las cuencas oceánicas, sino que
empujaría a los continentes a separarse entre sí. Esta afirmación se basa en la distribución de
edades de la corteza oceánica:
* Actual en el entorno de las dorsales
* Aumenta de manera progresiva y simétrica, a ambos lados de la dorsal, según nos
alejamos de ella
* La edad máxima, por donde volverían los materiales al interior, se encuentra a los
lados de las grandes fosas marinas
Del mismo modo, los sedimentos marinos aumentan de espesor según nos alejamos de la
dorsal. Si aceptamos que a más tiempo expuesto a la sedimentación le corresponde mayor
cantidad de sedimentos, esto corrobora la distribución de edades.
Sabemos, también, que los polos magnéticos se invierten espontáneamente. Observando las
inversiones registradas en rocas marinas, encontramos las pruebas de dichas inversiones
situadas simétricamente a ambos lados de las dorsales.
Expansión fondo oceánico
Corrientes de Convección
• A finales de la década de los 40, se sugiere la posibilidad de que exista en
el Manto la plasticidad suficiente como para propagar el calor interno de
la Tierra mediante corrientes de convección. La base de esta hipótesis es
la distribución del gradiente geotérmico, máximo en las grandes dorsales
oceánicas y mínimo en las fosas marinas, siendo esta la distribución
característica del calor en un sistema convectivo
Manifestaciones de la Convección
•
•
•
•
•
Magnetismo terrestre
Movimiento de los continentes
Vulcanismo
Sismicidad
Segregación de materiales por densidades
TECTÓNICA DE PLACAS
PLACAS LITOSFÉRICAS. TIPOS
• Oceánicas: formadas por litosfera oceánica
únicamente: Pacífica, Cocos y Nazca.
• Continentales: formadas únicamente por
litosfera continental: Arábiga.
• Mixtas: formadas por ambos tipos de litosfera:
Euroasiática, Africana, …
Movimientos relativos entre placas
Movimientos
entre placas
Divergente
Tipo de borde
Estructuras
geológicas
Ejemplo
Procesos
geológicos
asociados
Constructivo
Dorsal
Dorsal
centroatlántica
Sismicidad
Vulcanismo.
Expansión
fondo
Destructivo
Subducción
Costa Pacífico
Sismicidad
Vulcanismo
Colisión
Orógeno
Pirineos
Sismicidad
Plegamientos
Pasivos
Falla
transformante
Falla de San
Andrés
Sismicidad
Convergente
De cizalla
LIMITES DE PLACAS
• Límites divergentes o constructivos:
Coinciden las corrientes ascendentes de las
dos células convectivas: en superficie toman
direcciones divergentes; el material que
asciende solidifica convirtiéndose en
Litosfera y, por tanto, se construye nueva
litosfera oceánica. El relieve que se forma se
denomina dorsal oceánica.
BORDES CONSTRUCTIVOS
BORDES CONSTRUCTIVOS
BORDES CONSTRUCTIVOS
BORDES CONSTRUCTIVOS
BORDES CONSTRUCTIVOS
BORDES CONSTRUCTIVOS
BORDES CONSTRUCTIVOS
BORDES DESTRUCTIVOS
• Límites convergentes o destructivos: Coinciden
las corrientes descendentes de las dos células
convectivas: la Litosfera se hunde fundiéndose
parcialmente. Al converger, una placa densa se desliza
por debajo de la otra menos densa, lo que se conoce
como subducción. La dirección de ambas placas es
convergente y se destruye la litosfera. Cómo resultado
de este proceso se forman las fosas oceánicas. Esto
ocurre cuando las placas que convergen son una
oceánica y la otra continental, subduciendo la oceánica o
las dos oceánicas.
BORDES DESTRUCTIVOS
• Cuando las dos placas son continentales se
produce una obducción, ya que las placas no
pueden fundirse. No aparece una fosa,
aparece un orógeno
BORDES DESTRUCTIVOS
BORDES DESTRUCTIVOS
BORDES DESTRUCTIVOS
BORDES DESTRUCTIVOS
BORDES DESTRUCTIVOS
BORDES DESTRUCTIVOS
BORDES DESTRUCTIVOS
BORDES DESTRUCTIVOS
BORDES PASIVOS
• Los contactos entre placas no siempre son
convergentes o divergentes, sino que las corrientes
de convección pueden llevar direcciones más o
menos paralelas, en el mismo o contrario sentido, e
incluso, formar ángulo. En este caso ni se crea ni se
destruye Litosfera
• El rozamiento entre las placas en este tipo de límites
genera, básicamente, procesos sísmicos, que serán
tanto más fuertes o más débiles según la particular
relación entre ambas placas.
BORDES PASIVOS
• En Gibraltar la placa Eurasiática y la Africana son paralelas,
con desplazamiento en el mismo sentido. El rozamiento no es
muy grande y los terremotos son de baja o media intensidad
(terremotos de Granada, Almería, Murcia).
• En el Mediterráneo oriental, estas dos mismas placas siguen
siendo paralelas, pero el desplazamiento es en sentido
contrario. Los terremotos son de alta intensidad (terremotos
de Turquía).
• En la costa pacífica de Norteamérica, la placa Pacífica y la
Americana "chocan" en ángulo recto, formando la falla de San
Andrés, origen de los terremotos de California, de alta
intensidad.
BORDES PASIVOS
PENACHOS TÉRMICOS
• LOS PENACHOS TÉRMICOS SON COLUMNAS DE MATERIAL
ROCOSO CALIENTE QUE ASCIENDEN DESDE LA BASE DEL
MANTO (CAPA D), HASTA QUE PERFORAN LA LITOSFERA Y
ORIGINAN EN LA SUPERFICIE UNA ZONA DE INTENSO
VULCANISMO LLAMADA PUNTO CALIENTE.
CONCLUSIÓN
• Bordes Constructivos:
– Dorsales oceánicas
• Bordes destructivos.
– Subducción: Fosas, Orógenos perioceánicos (vulcanismo. Andes, Arcoislas (archipiélago de Japón)
– Obducción: Orógenos de colisión (tectónicos. Himalaya)
– Orógenos intraplaca (tectónicos. Pirineos)
• Bordes pasivos
– Fallas transformantes (falla de San Andrés)
• Penachos calientes: Fuera de los límites de placas. Dan lugar a los arcos de
islas volcánicos (islas del Pacífico) o a fenómenos de rifting
ESQUEMA MUDO
DEFORMACIONES DE LAS ROCAS
• Los esfuerzos compresivos y distensivos a los
que está sometida la corteza da lugar a tres
tipos de deformaciones de las rocas:
– ELÁSTICAS: Las rocas recuperan su forma inicial
cuando cesa el esfuerzo (las ondas sísmicas las
producen)
– PLÁSTICAS: Las roca se pliegan de manera
irreversible. Pliegues.
– FRÁGILES: Las roca se rompen. Fallas y Diaclasas
PLIEGUES
TIPOS DE PLIEGUES
TIPOS DE PLIEGUES
ASOCIACIONES DE PLIEGUES
FALLAS
TIPOS DE FALLAS
TIPOS DE FALLAS
ASOCIACIONES DE FALLAS