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TEMA 3 ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA. TECTÓNICA DE PLACAS
ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA. TECTÓNICA DE PLACAS
1- Estructura y composición de la Tierra (*)
1. Métodos de estudio
a. Directos
b. Indirectos
2. Modelo geoquímico
a. Corteza: Continental y oceánica
b. Manto
c. Núcleo
3. Modelo dinámico
a. Litosfera
b. Astenosfera
c. Mesosfera
d. Endosfera
1. Métodos de estudio del interior de la Tierra
Existen diferentes métodos de estudio del interior terrestre, que pueden clasificarse en dos
grupos: directos e indirectos.
a. Directos: Consisten en la observación directa de los materiales que componen nuestro
planeta o de algunas de sus propiedades físicas. Estos métodos nos proporcionan
escasos datos debido a las grandes dificultades técnicas para acceder al interior de la
Tierra
Destacamos las minas, los sondeos geológicos y el estudio del material que expulsan los
volcanes.
b. Indirectos: Existen varios métodos indirectos, entre los que destacamos algunos
- Estudio de la densidad terrestre: La densidad de la Tierra es de 5,52g/cm 3, sin
embargo la densidad de las rocas superficiales es de 2,7g/cm3, por lo que deducimos
que en el interior terrestre deben existir materiales mucho más densos.
- Estudio de las anomalías gravimétricas: La gravedad varía con la altitud, la latitud y la
densidad de los materiales subyacentes, por lo que su estudio sirve para localizar
yacimientos minerales cuya densidad sea diferente a la densidad de las rocas que se
encuentran a su alrededor.
- Estudio de la temperatura: El gradiente geotérmico va disminuyendo con la
profundidad.
- Estudio del magnetismo terrestre: El campo magnético terrestre presenta
variaciones locales producidas por las diferencias en los materiales que constituyen
la corteza terrestre.
- El método sísmico: Se basa en el estudio del as ondas sísmicas que se originan al
producirse un terremoto y que atraviesan toda la Tierra. Es el método más
importante
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Al principio de su historia debido al calor generado por el choque de partículas y a la
desintegración de elementos radiactivos, más abundantes que en la actualidad, nuestro
planeta pasó por una etapa de fusión, al menos parcial. Ello permitió una diferenciación
geoquímica, es decir la segregación de los materiales por su densidad: los más densos se
situaron en el centro, mientras que los componentes más ligeros ocuparon la superficie.
Pero con la profundidad, además de la densidad de los materiales, también aumentan
gradualmente la temperatura y la presión, factores que afectan en gran manera al estado de los
materiales.
Por tanto el interior de la Tierra no es homogéneo, sino dividido en capas que pueden
establecerse siguiendo dos criterios: su composición química y su comportamiento mecánico.
A: Modelo geoquímico
B: Modelo dinámico
2. Modelo geoquímico
Considera la existencia de varias capas de diferente composición química:
a. Corteza: Capa más externa y fina de la geosfera, de espesor variable entre 6 y 70 km, cuyo
límite inferior viene marcado por la discontinuidad de Mohorovicic (o de Moho). Es la capa
más compleja, constituida por dos unidades diferentes:
 Corteza oceánica, más delgada y densa, formada por gabros, basaltos, y un nivel
superficial de sedimentos.
o Estructura horizontal: Forma los fondos de los océanos, excepto en las
plataformas continentales. En su superficie se observan tres áreas:
- las llanuras abisales, fondos oceánicos situados por término medio a una
profundidad de unos 4 km, con poca cantidad de sedimentos. De estas llanuras
emergen unos edificios volcánicos de forma cónica que, en ocasiones, dan lugar a
islas con su cima terminada en meseta, que reciben el nombre de guyots.
- las dorsales oceánicas, que son relieves de escasa altura (entre 1 y 4 km sobre el
fondo oceánico), que suelen superar los 1500km de anchura y miles de kilómetros de
longitud (unos 65000 si consideramos todas las dorsales). Se sitúan con frecuencia
en el centro de los fondos oceánicos y poseen una depresión central estrecha,
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denominada rift y se corresponde con una fractura profunda por donde salen
magmas basálticos del manto provocando la expansión de los océanos.
- Las fosas submarinas, son depresiones largas y profundas que pueden alcanzar hasta
11km de profundidad y miles de kilómetros de longitud. Están asociadas, en muchas
ocasiones a zonas de subducción.
- fallas transformantes, son unas fracturas transversales que interrumpen las dorsales
o que unen dos límites de placas.
o Estructura vertical: Tiene entre 3 y 15 km de espesor y en ella se distinguen dos
zonas; una más superficial, que puede estar cubierta por una delgada capa de
sedimentos, formada por lavas basálticas y otra más profunda que limita con el
manto, constituida por gabros (rocas plutónicas, de composición semejante a los
basaltos). Su densidad media es de 2,9 g/cm3
o Antigüedad: Es joven, nunca supera los 180 millones de años.
 Corteza continental, más gruesa y ligera, formada por diferentes rocas sedimentarias,
magmáticas y metamórficas.
o Estructura horizontal: Forma los continentes y sus plataformas continentales
sumergidas bajo el océano. En la corteza continental emergida aparecen tres
tipos de áreas:
- los cratones, extensas zonas con una topografía muy suave o nula debida a
millones de años de erosión continuada; son tectónicamente estables, por lo que
apenas se producen seísmos ni erupciones volcánicas. Algunos ejemplos son el
escudo canadiense, el africano o el siberiano.
- los orógenos o cordilleras, formadas por la deformación y elevación de masas
de rocas, debido a fuerzas tectónicas. Son las zonas más activas de la corteza con
una importante actividad tectónica y magmática. Están formadas por rocas más
modernas. Ejemplos de orógenos peninsulares son los Pirineos y las cordilleras
Béticas.
- las plataformas interiores. Entre los cratones y los orógenos suelen aparecer
depresiones en las que se depositan los sedimentos provenientes de la erosión
de las cordilleras y que se denominan plataformas interiores. Ejemplos en la
península Ibérica son la depresión del Ebro y la depresión del Guadalquivir.
En la corteza continental sumergida o márgenes continentales se pueden
distinguir:
-las plataformas continentales, son las zonas que, aunque forman parte del
continente, están sumergidas a profundidades entre los 20 y los 600 m. Como la
pendiente es muy suave, en las plataformas se acumulan sedimentos
procedentes de la erosión de los continentes, que constituyen una capa en forma
de cuña cuyo espesor es menor mar adentro.
-el talud continental, se extiende desde el extremo de la plataforma continental
hasta el océano profundo. Generalmente presenta una pendiente muy acusada
con surcos o cañones submarinos excavados por las corrientes fangosas
formadas a partir de los sedimentos depositados en la plataforma. En su base se
pueden encontrar gran cantidad de sedimentos acumulados procedentes de la
plataforma continental.
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o Estructura vertical: Su espesor es de unos 30 km, aunque puede alcanzar 70 km
bajo las cordilleras. En cuanto a su estructura, varía mucho de unas regiones a
otras, sin presentar niveles definidos como en la oceánica; aunque en la
superficie abundan las rocas sedimentarias, frecuentemente muy alteradas por
los procesos exógenos. Su densidad media es de 2,7 g/cm3
o Antigüedad: Es una corteza antigua (los cratones pueden tener más de 500
millones de años).
b. Manto: Es la capa más voluminosa, extendiéndose desde la discontinuidad de Moho a la de
Gutenberg (2900 km). Su composición es bastante homogénea, predominando las rocas
ultrabásicas de tipo peridotítico. Se divide en manto superior (desde la discontinuidad de
Mohorovicic hasta la de Repetti a los 670 km de profundidad) y manto inferior (desde los
670 km hasta los 2900 km de profundidad), que se diferencian por la estructura de sus
minerales, no por su composición.
c. Núcleo: Capa más interna, compuesta por hierro metálico mezclado con una pequeña
porción de níquel y otros elementos. Se divide en núcleo externo, en estado líquido, y
núcleo interno que se comporta como un sólido. Están separados por la discontinuidad de
Wiechert a 5120 km de profundidad.
En el núcleo tiene su origen el campo magnético terrestre, denominándose magnetosfera a la
zona del espacio influida por el mismo que protege a la Tierra del viento solar.
3. Modelo dinámico
Basado en el comportamiento mecánico de los materiales, considera las siguientes capas:
a. Litosfera: Capa sólida y rígida, constituida por la corteza (continental u oceánica) y una
parte del manto superior o manto litosférico. Se encuentra dividida en bloques de
diferentes dimensiones, las placas litosféricas o placas tectónicas, que descansan sobre
la astenosfera subyacente.
b. Astenosfera: Capa plástica que comprende parte del manto superior, donde las
condiciones de presión y temperatura determinan que los materiales se encuentren en
un estado especial, ni sólido ni líquido, por lo que experimentan movimientos
convectivos. Esta capa permite el desplazamiento horizontal de las placas tectónicas.
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Algunos científicos cuestionan la existencia de esta capa, atribuyendo las corrientes de
convección a todo el manto.
c. Mesosfera: Comprende el resto del manto superior y todo el manto inferior. Está
constituida por roca sólida pero muy caliente, siendo capaz de fluir muy lentamente,
está afectada por procesos convectivos. Es una capa plástica.
d. Endosfera: Capa más interna que coincide con el núcleo, cuya parte externa también se
vería afectada por corrientes de convección.
2- Tectónica de placas(*)
1. Placas litosféricas
2. Tipos de límites o bordes
a. Bordes divergentes
b. Bordes convergentes
c. De movimiento lateral o de cizalla
3. Causas del movimiento de las placas
4. Isostasia
5. Ciclo de Wilson
La tectónica de placas es una teoría global que explica la distribución de terremotos y volcanes,
así como la formación de pliegues y fallas.
Tiene tres puntos fundamentales:
- La litosfera está dividida en fragmentos rígidos denominados placas.
- Estas placas se mueven, cambian e interactúan.
- Sus bordes tiene una intensa actividad geológica.
1. Placas litosféricas
La litosfera es la capa más superficial de la Tierra sólida. Se comporta mecánicamente
como un sólido rígido, es decir, es frágil y transmite los esfuerzos en el mismo sentido en
el que se le aplican.
Comprende toda la corteza y una pequeña parte del manto superior y su espesor oscila
entre los 50 y 200 km, siendo menor en la litosfera oceánica y mayor en los continentes,
sobre todo en las montañas.
Las placas son fragmentos de litosfera de extensión muy variable y de forma muy
irregular. Son como piezas de un gigantesco puzle que constituyen la parte externa de la
Tierra sólida.
La mayoría de las placas son mixtas, como la Africana, pero pueden existir placas
oceánicas, como la Pacífica, o continentales como la arábiga.
Las placas se mueven como si estuvieran flotando sobre el manto plástico, por lo que los
límites son muy activos geológicamente. El númer4o y distribución de las placas ha
cambiado mucho a lo largo de la historia de la Tierra, en la actualidad se distinguen 8
grandes placas y otras de menor tamaño.
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2. Tipos de límites o bordes de placas
a. Bordes divergentes: Son el límite entre dos placas que se separan y en ellos se
encuentran las dorsales y los rift continentales; se denominan también bordes
constructivos. En ellos hay una intensa actividad magmática y una cierta actividad
sísmica que da lugar a seísmos superficiales muy frecuentes y poco intensos,
originados por esfuerzos de tensión. Un ejemplo de dorsal es la atlántica y de rift el
rift Valley de África
b. Bordes convergentes: Forman el límite entre dos placas que se juntan, una se
introduce bajo la otra (subducción); se denominan también bordes destructivos. En
ellos se encuentran las fosas submarinas. Un ejemplo es la fosa de las Marianas.
Existen tres tipos de zonas de subducción según las placas que se enfrenten:
b.1 Colisión entre litosfera oceánica y litosfera continental
La placa oceánica subduce bajo la continental y se producen los siguientes
procesos geológicos:
o Formación de una fosa oceánica
o Una gran actividad sísmica con terremotos superficiales, intermedios y
profundos de todos los tipos (tensión, cizalla y compresión). Si se
representan en alzado los hipocentros se observa que se alinean según un
plano inclinado, denominado plano o zona de Wadati- Benioff.
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o Una gran actividad térmica debida al calor producido por el efecto del
rozamiento entre las placas, que da lugar a la formación de nuevas rocas
magmáticas (plutónicas y volcánicas) y metamórficas. Un ejemplo de esta
actividad térmica lo constituye el cinturón de fuego del Pacífico, que
coincide con zonas de subducción y tiene una alta actividad sísmica y
volcánica. La fusión de la placa que subduce se ve favorecida por el
aumento de temperatura en profundidad y por la presencia de agua.
o La formación de nuevas cadenas orogénicas que se unirán a la litosfera
continental.
b.2 Colisión entre litosfera oceánica y litosfera oceánica
Cuando dos placas oceánicas colisionan se produce la subducción de una con respecto a la otra,
generándose una fosa oceánica y vulcanismo, cuyos edificios pueden emerger del fondo oceánico
formando un arco insular. Este fenómeno ha originado archipiélagos como los de Indonesia, las
Antillas o las Kuriles.
b.3 Colisión entre litosfera continental y litosfera continental
Se produce por el choque o colisión de dos masas continentales, provocado por el cierre del
océano que las separaba y la formación de una gran cordillera como el Himalaya.
c. Bordes con movimiento lateral: Forman el límite entre placas que se mueven en la
misma dirección pero en sentidos opuestos (esfuerzos de cizalla). También se
denominan fallas transformantes o bordes pasivos. Un ejemplo es la falla de San
Andrés. En estas zonas al rozar las placas entre ellas tienen lugar muchísimos
terremotos
3. Procesos intraplaca
En el interior de las placas se produce una pequeña parte del magmatismo terrestre,
debido a la existencia de puntos calientes (columna de material caliente que asciende
desde la base del manto inferior, de forma que la placa se mueve sobre ella) que da
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lugar a islas como las de Hawai y a la presencia de fracturas o puntos débiles en la
litosfera que puede dar lugar a archipiélagos como las Canarias.
4. Causas del movimiento de las placas
La dinámica litosférica está relacionada con el calor interno de la Tierra
La desigual distribución del calor en el interior de la Tierra hace que se produzcan
corrientes de convección que mueven las placas litosféricas. La teoría más aceptada
actualmente propone que estas corrientes afectan a todo el manto (no solo a la
astenosfera, cuya existencia se cuestiona). El flujo descendente estaría formado por la
litosfera oceánica fría y densa que se introduce en las zonas de subducción hasta el
límite núclo-manto y, al hacerlo, tira de la placa y causa su movimiento; el flujo
ascendente estaría formado por penachos de materiales supercalientes que ascenderían
hasta la litosfera dando lugar a los puntos calientes. En este modelo, las dorsales no son
el origen del movimiento de las placas, sino la consecuencia de que estas se muevan.
5. Isostasia
Las placas no solo se mueven horizontalmente, sino que existe un equilibrio de flotación
entre la litosfera y el manto subyacente llamado equilibrio isostático, de forma que
mientras mayor grosor tiene la litosfera más se hunde en el manto, debido a fenómenos
de erosión o sedimentación el grosor de zonas de la litosfera cambia y se producen
movimientos verticales para restablecer el equilibrio.
6. Ciclo de Wilson
Tuzo Wilson propuso una evolución cíclica de las placas litosféricas que consta de las
siguientes fases:
a. Primeras manifestaciones volcánicas: Se considera que el ciclo de Wilson comienza
cuando se produce magmatismo inicial bajo una zona alargada de un continente. Ello
produce unos abombamientos o domos térmicos.
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b. Formación de un rift continental: El domo térmico se fractura por la presión del
magma y se abre una profunda fosa o rift continental, creándose dos nuevas placas.
Al ser una región deprimida es ocupada por lagos, como ocurre en el sistema de
valles de rift del Este de África (zona de los grandes lagos africanos, rift Valley).
c. Cuenca oceánica joven: Por el rift sale magma procedente del manto que al
solidificar origina nueva litosfera oceánica que comienza a separar los bloques
fracturados. Si continúa la separación, la fosa es invadida por el mar y el rift
continental se transforma en una dorsal oceánica, como el actual mar Rojo.
d. Cuenca oceánica madura: El proceso continúa y los continentes se separan
progresivamente. Entre ellos aparece una cuenca oceánica ancha, con una dorsal
bien desarrollada y con márgenes continentales pasivos (sin actividad sísmica ni
volcánica) a ambos lados. Tal ocurre en el actual océano Atlántico.
e. Inicio del cierre de la cuenca oceánica: Cuando los márgenes continentales están muy
alejados de la dorsal se vuelven fríos e inestables y, como en la dorsal se sigue
generando nueva litosfera oceánica se ven sometidos a grandes presiones. Ello, unido a
las diferencias de densidad y espesor entre la litosfera continental y oceánica, es la causa
de que la placa se fragmente normalmente por la zona de unión entre ambos tipos de
litosfera. La litosfera oceánica subduce bajo la continental originando un orógeno
pericontinental o de tipo andino. En esta fase la litosfera oceánica se crea y se destruye
al mismo ritmo, por lo que la cuenca oceánica deja de crecer, como ocurre en el Pacífico.
Finalmente, la parte central del océano se enfría y cesa la actividad de la dorsal inical.
f. Cuenca oceánica estrecha: Al estar actuando simultáneamente otras dorsales, en
diferentes partes de la Tierra, puede suceder que los continentes sean empujados en
sentido contrario a lo que ocurría antes. El resultado es que se van acercando, con lo
que la cuenca oceánica se estrecha progresivamente, como ocurre en el Mediterráneo.
g. Colisión continental: Cuando desaparece la litosfera oceánica interpuesta, las dos masas
continentales chocan formando una masa continental única.Como consecuencia se3
origina un orógeno de colisión tipo himalayo.
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El desplazamiento de las placas se realiza sobre un superficie esférica y, por ello,
continentes terminan por chocar y soldarse, formándose una gran masa continental;
esto ha ocurrido varias veces en la historia de la Tierra, y la última culminó con la
formación del supercontinente Pangea de Wegener. El supercontinente impide la
disipación del calor interno, por lo que se fractura y comienza un nuevo ciclo.
En algunos casos las dos placas que convergen son oceánicas y entonces se forman arcos
de islas, como ocurre entre la colisión de la placa pacífica y la filipina.
PREGUNTAS TEMA
1- Dinámica de Placas: concepto de placa litosférica y tipos de bordes
2- Tectónica de Placas: concepto de placa litosférica, tipos de bordes y ejemplos de cada uno de ellos.
Haga las representaciones gráficas adecuadas que aclaren las respuestas.
3- Estructura y composición de la Geosfera: modelos geoquímico y dinámico.
4- Placas litosféricas. Tipos de bordes y riesgos asociados
5- Las placas litosféricas. Riesgos asociados a los límites de placas.
PREGUNTAS CORTAS DE SELECTIVIDAD
6- ¿El gradiente geotérmico se mantiene constante con la profundidad? Razone la respuesta No, si se
mantuviera constante, el núcleo estaría a 2.105 ºC y se sabe que está a 5000 o 6000ºC
7- Defina gradiente geotérmico.
8- ¿Por qué aumenta la edad de las rocas emitidas por una dorsal oceánica conforme nos alejamos de
ella?
9- ¿Cómo varía la edad de las rocas conforme nos retiramos de una dorsal oceánica? Razone la
respuesta
10- ¿Qué se entiende por zona de subducción? Cite algún ejemplo
11- ¿Qué es un punto caliente de la corteza terrestre? Cite algún ejemplo.
12- ¿Qué es una dorsal oceánica? Cite un ejemplo
13- ¿Qué interpretación científica se puede hacer a partir de la expresión “las montañas tienen raíces”?
14- ¿Por qué afirmamos que el núcleo externo de la Tierra está fundido?
15- ¿Qué es la litosfera?
16- ¿Cuáles son las diferencias entre la litosfera y la corteza terrestre?
17- ¿Qué es la expansión oceánica?
18- ¿Qué es una falla transformante?
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PREGUNTAS DE APLICACIÓN
1-
2- El mapa adjunto es un esquema de las placas tectónicas en la mitad occidental del planeta. A
partir de él, responda razonadamente a las siguientes cuestiones:
a. Ponga el nombre a cada una de las situaciones geológicas marcadas con las letras a, b, c, d y e.
b. ¿En cuál de las zonas anteriores habrá actividad sísmica y volcánica? Razone las respuestas.
c. Explique el tipo de límite marcado con la letra f
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