TEMA 8: ESTRUCTURA Y DINÁMICA DE LA TIERRA

CONTENIDOS

1- El tiempo geológico.
2-¿Cómo se estudia el interior de la Tierra?
             2.1- Métodos directos
             2.2- Métodos indirectos
3- Seismos y ondas sísmicas
             3.1- Terremotos y maremotos
             3.2- Ondas sísmicas
4- Estructura de la Tierra: Modelo geoquímico
5- El calor interno terrestre
6- Estructura de la Tierra: Modelo dinámico
7- La dínámica terrestre
             7.1- Los movimientos verticales: Isostasia
             7.2- El problema de los relieves; Teorías fijistas y teorías movilistas
             7.3- Teoría de la Deríva Continental de Wegener
             7.4- Hacia la tectónica de placas.
                                     - La estructura de los fondos oceánicos: dorsales, llanuras abisales, fosas, etc
                                     - La  teoría de la Expansión del Fondo Oceánico de Hess
                                     - Distribución de volcanes y terremotos: el plano de Benioff
             7.5- La teoría de la Tectónica de Placas

EXAMEN TEMA 8

El examen del tema 8: Estructura y dinámica de la Tierra, será el próximo lunes 2 de noviembre.

ACTIVIDADES DE REPASO

Para repasar muchos de los datos y conceptos estudiados os dejo estos en laces en los que encontrareis una serie de actividades en línea.

http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/4a_ESO/02_placas/TEST.htm

 http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/MedioNatural1I/actividades.htm

MÁS TECTÓNICA DE PLACAS

En este enlace podréis encontrar muchas animaciones relacionadas con los conceptos trabajados que os pueden ayudar a comprenderlos mejor y a aclarar muchas dudas.

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/manuales/tectonica_animada/tectonanim.htm

LOS FONDOS OCEÁNICOS

TECTÓNICA DE PLACAS

En 1968, se unieron los conceptos de Deriva continental y Expansión del fondo oceánico en una teoría mucho más completa conocida como Tectónica de Placas, revolucionando la comprensión de la dinámica del planeta Tierra y uniendo bajo una misma perspectiva diversas ramas de las ciencias que hasta entonces estaban totalmente aisaldas.
Puede definirse como una teoría compuesta por una variedad de ideas que realcionan el movimiento observado de la Litosfera terrestre por medio de los mecanismos de subducción y de expansión del fondo oceánico, con la generación  de los principales rasgos geológicos del planeta, (entre ellos los continentes y las cuencas oceánicas) y su actividad geológica (volcanes, terremostos etc).

Además es una teoría enormemente simple que se basa en unos pocos postulados:

1- Primero
La parte más superficial de la Tierra, la litosfera, se divide, como un rompecabezas, en una serie de compartimentos rígidos denominados Placas Litosféricas. Las Placas Litosféricas están separadas por una red de cinturones sísmicos y volcánicos, cadenas montañosas submarinas y archipiélagos de islas volcánicas dispuestas en arco, que recorren toda la superficie terrestre. Estas placas se pueden clasificar en función del tipo de corteza que la formen en:

• Placas litosféricas continentales: están formadas por litosfera que posee exclusivamente corteza contienetal, como por ejemplo la placa Arábiga. 
• Placas litosféricas oceánicas: están formadas por litosfera que posee exclusivamente corteza oceánica, como por ejemplo la placa pacífica.
• Placas litosféricas mixtas: están formadas por litosfera que posee tanto corteza oceánica como continental, Como por ejemplo la Euroasiática

La litosfera se encuentra dividida en 8 grandes placas: Euroasiática, Norteamericana, Sudamericana, Indoaustraliana, Antártica; Pacífica y Nazca; las 6 primeras son placas mixtas por estar constituidas por litosfera continental y oceánica y las dos últimas están constituidas exclusivamente por litosfera oceánica: Además existen otras placas menores como las placas de Cocos, Caribe y Filipina constituidas basicamente por litosfera oceánica y las placas Iraní y Arábiga, constituidas solamente por litosfera continental. A una escala más detallada podemos descubrir fragmentos pequeños de litosfera que se mueven entre las placas más grándes y que les sirven de encaje llamadas microplacas, como sería el caso de las Baleares.

2 Segundo
Las placas se mueven unas con respecto de otras como unidades coherentes en relación con las otras placas. Aunque el interior de las placas puede deformarse, las principales interacciones se producen a lo largo de sus bordes.Existen tres tipos posibles de movimientos y como consecuencia de esto distintos tipos de bordes:

 TIPO DE MOVIMIENTO       TIPO DE BORDE ESTRUCTURAS     GEOLÓGICAS PRODUCIDAS

DIVERGENTE: La placas se alejan una de la otra. ←→ CONSTRUCTIVO Dorsal oceánica. Donde las placas se separan, lo que produce el ascenso de material desde el manto para crear nuevo suelo oceánico

CONVERGENTE: las placas se acercan una con respecto de la otra. →← DESTRUCTIVO Zona de subducción.  Donde las placas se juntan y una es oceánica, lo que provoca la subducción de litosfera oceánica en el manto.
                                                                                                   COLISIÓN Orógeno de colisión. Donde las placas se juntan y ambas son continentales, lo que proboca que colisiónen aplastando materiales entre ellas.

DE CIZALLA: siguen movimientos paralelos y opuestos. = TRANSFORMANTE Falla transformante.
Donde las placas se desplazan lateralmente sin la producción ni la destrucción de litosfera.

3º Tercero
Como consecuencia de lo anterior, es decir que se mueven entre sí y la mayoría de las interacciónes se concentran en sus bordes, es ahí donde se va a localizar la mayor actividad geológica (terremotos, volcanes, formación de cadenas montañosas, etc.),  mientras que las zonas internas de las mismas son regiones estables.

4º Cuarto

Todos estos procesos son consecuencia de la liberación paulatina de la energía térmica del interior de la Tierra. Es decir el interior del planeta es un cuerpo que está a mayor temperatura que la superficie y por consiguiente tenderán a igualarse las temperaturas de ambas zonas mediante los mecanismos de transmisión de dicho calor posibles en función de las características mecánicas de los materiales implicados (por convección principalmente en el núcleo externo y la mesosfera y por conducción en la litosfera).
De todas formas los científicos aún no han llegado a un acuerdo sobre a los detalles sobre los mecanísmos por los que se conentan los movimientos de las células de convección en el manto con la disposición y movimientos de las placas litosféricas debido a la complejidad del estudio del interior terrestre.
Unos creen que sólo hay un sistema de circulación en el manto. Otros por el contrario, sostienen que de ser así la Tierra se enfriaría rápidamente y en la actualidad estaría más fría. Por ello postulan por un doble circuito de convección, para que la Tierra pierda más lentamente su calor. Actualmente han surgido nuevas teorías que añaden otro factor como responsable del movimiento, el frente de la placa, al introducirse en el manto, debido a su peso, arrastra tras de sí la totalidad de la placa.

EL PLANO DE WADATI-BENIOFF

En geología la zona de Benioff es una zona sísmica de borde de placa que se extiende junto a uno de los lados de una fosa oceánica. Es llamada a veces zona de Benioff-Wadati, en honor de Hugo Benioff y Kiyoo Wadati, los dos geólogos que independientemente observaron su existencia.

Cuando la litosfera oceánica subduce, lo hace por un plano inclinado, que corta a la superficie siguiendo un arco marcado por la presencia de una fosa oceánica. Donde la placa que subduce roza con la opuesta se producen terremotos de manera regular, cuyos focos quedan proyectados en el mapa en el lado interno o cóncavo del arco dibujado por la fosa, es decir, por la línea de subducción. Esa zona, en la que son frecuentes los terremotos, es la que se denomina zona de Benioff.

El plano de fricción entre las dos placas que convergen se llama plano de Benioff, y es en él donde se concentran los focos o hipocentros de los terremotos. Que los hipocentros se presentan a mayor profundidad cuanto mayor es la distancia a la fosa fue observado ya por Benioff. Los terremotos que caracterizan a la zona son de tres tipos por su mecanismo:

• En la zona más próxima a la fosa, la signatura sísmica revela un origen distensivo, que se interpreta como efecto del encorvamiento de la litosfera cuando inicia la subducción.

• En la parte media y más extensa, los terremotos son de fricción, y se deben a la que se produce entre las dos placas en el plano de Benioff.

• Los terremotos más profundos, de 300 km a 700 km de profundidad, y más alejados de la fosa se supone que son resultado de una contracción brusa de los materiales que subducen. Se atribuye a una transición de fase crítica, en la que los materiales se adaptan a la presión adoptando repentinamente estructuras cristalinas más compactas sin cambio de la composición química.

La inclinación del plano de Benioff varía de unas zonas a otras, pero suele ser mayor de 45° (es decir, más cercana a la horizontal).

(WIKIPEDIA)

Debereres: Biología y Geología

Página 178, actividad 16
Página 179, actividad 17 y 18

EL MAGNETISMO TERRESTRE Y LA EXPANSIÓN DEL FONDO OCEÁNICO

El magnetismo de la Tierra se conocía desde mucho tiempo atrás con el uso de la brújula. Pero la brújula no apunta exactamente al norte geográfico, existen una "declinación". Esta declinación magnética, la "inclinación" con respecto a la horizontal, inclinación magnética, y la intensidad del campo magnético, definen dicho campo en un determinado lugar de la superficie de la Tierra.

El campo magnético de la Tierra se parece bastante al campo dipolar (con dos polos) de un imán situado en el centro del planeta.

No todas las sustancias pueden ser imanes. Existen tres principales tipos de sustancias: las ferromagnéticas, que se pueden convertir en imanes por inducción magnética al estar sometidas a un campo magnético y adquieren lo que se conoce como "magnetismo remanente"; las paramagnéticas, que se imantan muy débilmente sin convertirse en imanes; y las diamagnéticas, que no se imantan.

Una serie de minerales formados a partir de la lava que se enfría (como pueden ser las que salen en las dorsales oceánicas) son sustancias ferromagnéticas, que al formarse se convierten en imanes y se orientan paralelos al campo magnético terrestre que hay en ese momento (como las brújulas). Por tanto la roca que se forma al solidificarse “atrapa” a los cristales de estos minerales orientados y guarda la dirección del campo magnetico. En este caso se llama "termomagnetismo remanente". La temperatura en la que adquieren el magnetismo las rocas se llama "punto de Curie".

Mediante magnetómetros podemos estudiar el magnetismo remanente de los minerales ferromagnéticos de esas rocas y conocer la dirección del campo magnético terrestre en épocas pasadas. De esta forma se descubrió que muchas rocas tenían un magnetismo remanente en la dirección contraria al campo magnético actual. La explicación a esto era que la dirección del campo magnético terrestre ha cambiado a lo largo del tiempo.
Las mediciones magnéticas de la corteza oceánica ponen de manifiesto una distribución en bandas de anomalías positivas y negativas. La explicación a esta distribución del bandeado magnético fue atribuida a la expansión del fondo oceánico junto con la inversión del campo magnético por F.Vine y D.Matthews en 1963. El resultado es que el dibujo de bandas magnéticas se distribuye de forma simétrica a ambos lados del eje de la dorsal, lo que confirma dicha expansión.

EXPANSIÓN DEL FONDO OCEÁNICO

La expansión del suelo marino o expansión de los fondos oceánicos ocurre en las dorsales oceánicas, donde se forma nueva corteza oceánica mediante actividad volcánica y el movimiento gradual del fondo alejándose de la dorsal. En los fondos oceánicos las placas se alejan y queda entre ellas un hueco que se llena con material proveniente del manto, roca fundida (magma), que puede fluir por encontrarse muy caliente. En cuanto llega a la superficie entrar en contacto con el agua del fondo del mar, se enfría y solidifíca, convirtiendose en nueva corteza oceánica.




Al continuar separándose las placas, esta nueva corteza oceánica es arrastrada hacia los lados de la cresta y deja lugar para que ascienda más material del manto.De esta forma los basaltos formados en este proceso serán más antíguos con forme nos alejemos del eje de la dorsal, y viceversa, serán de edad más moderna con forme nos acerquemos a las áreas activas de las dorsales.

También los sedimentos acumulados en los fondos marínos (por una incesante "lluvia" de finas partículas que se decantan continuamente en los océanos) tendrán menores espesores o no existiran cerca de las dorsales, dondo aún no han tenido tiempo de acumularse, e irán aumentando de espesor a medida que nos alejemos de estas. Estos hechos ayudan a entender la deriva continental explicada por la teoría de la tectónica de placas.
Teorías anteriores (por ejemplo, la de Alfred Wegener) sobre la deriva continental suponían que los continentes eran transportados arrastrandose a través del mar sobre la corteza oceánica. La idea de que el propio suelo marino se mueve (y lleva consigo a los continentes con él) mientras se expande desde un eje central fue propuesta por Harry Hess de la Universidad de Princeton en los 1960s. La teoría se acepta ampliamente en la actualidad.

TEORÍA DE LA DERIVA CONTINENTAL

Antecedentes Históricos

En el siglo XIX era opinión corriente que el planeta Tierra se había originado de una masa en fusión; al solidificarse la Tierra, los materiales más leves, en gran parte graníticos, se habían reunido en la superficie del planeta, dejando abajo las rocas basálticas, más duras y pesadas, y en el centro un núcleo metálico todavía más denso. Al solidificarse la corteza se formaron las cadenas montañosas, por plegamiento de la corteza siálica (silicatos de aluminio), tal y como se forman arrugas en la piel de una manzana que se está secando y marchitando.
En 1885 y basándose en la distribución de floras fósiles y de sedimentos de origen glacial, el geólogo suizo Suess propuso la existencia de un supercontinente que incluía India, África y Madagascar, posteriormente añadiendo a Australia y a Sudamérica. A este supercontinente le denominó Gondwana. En estos tiempos, considerando las dificultades que tendrían las plantas para poblar continentes separados por miles de kilómetros de mar abierto, los geólogos creían que los continentes habrían estado unidos por puentes terrestres hoy sumergidos.



"En un mapa los contornos de los continentes se parecen a las piezas de un rompecabezas porque muchos litorales que se hacen frente a través del mar dan la impresión de que embonan.Desde el siglo XVIII por lo menos hubo personas que notaran esta extraña concordancia de los contornos continentales. Pero si los continentes eran piezas de un rompezabezas, ¿cómo podían haberse separado?......."

http://redescolar.ilce.edu.mx/redescolar2008/educontinua/geografia/deriva%20continental/deriva.htm


Los principales críticos de Wegener eran los geofísicos y geólogos de los Estados Unidos y de Europa. Los geofísicos lo criticaban porque los cálculos que habían llevado a cabo sobre los esfuerzos necesarios para desplazar una masa continental a través de las rocas sólidas en los fondos oceánicos resultaban con valores inconcebiblemente altos. Los geólogos no conocían bien las rocas del hemisferio sur y dudaban de las correlaciones propuestas por el científico alemán.


Wegener, apuntes biográficos

Alfred Wegener nació en Berlín, en 1880. Se graduó en astronomía y obtuvo su doctorado en 1905. Desde entonces se interesó por la meteorología y fue un ardiente adepto de la aerostática, el arte de navegar en globo. También se interesó por las expediciones polares y en 1906 participó en la expedición danesa a Groenlandia, donde pasó dos inviernos haciendo observaciones meteorológicas. Al regresar a Alemania, en 1908, fue nombrado profesor de meteorología de la Universidad de Marburgo.
En 1910, Wegener puso su atención en la idea de la deriva de los continentes, pues estaba impresionado, como tantos otros, por la semejanza de las costas de los continentes situados en ambos lados del Atlántico sur. Inicialmente le pareció improbable la idea de los desplazamientos de los continentes. Ahora bien, los datos paleontológicos y otras pruebas geológicas le llevaron a plantear en una conferencia en 1912 en la Unión Geológica de Frankfurt la Hipótesis de la Deriva Continental.
El 10 de enero de ese mismo año pronunció otra conferencia, esta vez en la Sociedad para el Fomento de la Historia Natural General de Marburgo, titulada Die Entstehung der Kontinente ("El origen de los continentes"). Con este mismo título publicó, también en 1912, dos trabajos sobre el tema (Wegener, 1912a, 1912b).
Después viajó de nuevo a Groenlandia (1912-1913) y en seguida tuvo que pasar a la vida militar activa, debido al inicio de la primera Guerra Mundial; fue herido dos veces y se dio de baja en 1915. Utilizó su período de convalecencia en elaborar con mayor amplitud los dos artículos de 1912. De ahí resultó su libro Die Entstehung der Kontinente und Ozeane ("El origen de los continentes y océanos"), hoy un clásico de la literatura geológica, publicado en 1915 y con numerosas ediciones.
En 1930, cuando realizaba una expedición científica a Groenladia en busca de nuevas pruebas que apoyasen su teoría, en un desgraciado accidente moría.

ISOSTASIA

A finales del siglo XIX, tras los estudios de la gravedad terrestre se enuncia el principio de isostasia, que es la condición de equilibro que presenta la superficie terrestre debido a la diferencia de densidad de sus diferentes partes. La corteza es menos densa que el manto y esta “flota” en él, que se comporta como un fluido (Mesosfera), es decir la corteza flota sobre el manto como un iceberg en el océano. El material que flota se hunde en un porcentaje variable, pero siempre tiene parte de él emergido. Así, la condición de flotabilidad no depende del tamaño y cuando la parte emergida pierde volumen y peso la parte sumergida asciende para compensarlo, y restablecer el equilibrio, o viceversa. Es decir, mediante una serie de movimientos verticales (epirogénicos), se restablece el equilibrio isostático constantemente en la Tierra.

El equilibrio isostático puede romperse por un movimiento tectónico, los procesos de erosión o el deshielo de un inlandsis (superficies continentales cubiertas por masas de hielo, como Groenlandia).

sites.google.com/.../teoria-da-isostasia

Deberes: Biología y Geología

Página 168, actividad 4
Página 184, actividades 29, 30 y 31
Página 172, actividad 11
Página 204, actividad 24

ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA; MODELO DINÁMICO

Es una división del interior de la Tierra en capas no diferenciadas por su composición sino por su dinámica, manifestada por el comportamiento térmico.

Las capas dinámicas y su relación con las capas químicas son:

Litosfera: es la capa más superficial, correspondiendo a la totalidad de la Corteza y la parte más superficial del manto (hasta unos 200 km de profundidad). Es totalmente rígida y en ella el calor interno se propaga por conducción.

Mesosfera: formada por el resto del Manto. Actualmente se piensa que el transporte de calor por esta zona es convectivo, solo que se trataría de una convección más lenta y "a larga distancia". Entre la Mesosfera y la Endosfera se encuentra la capa D´´, zona muy dinámica que almacena mucho calor. Columnas de materiales precedentes de esta zona dan lugar a las plumas o penachos mantélicos.

Endosfera: es la fuente del calor interno. Corresponde al Núcleo terrestre. El núcleo externo sólido disiparía la energía térmica mediante corrientes de convección, reponsables también de la formación del campo magnético terrestre.

TRANSFERENCIA DE ENERGÍA TÉRMICA

Existen tres formas diferentes de transmisión de energía térmica de un lugar a otro: conducción, convección y radiación.

CONDUCCIÓN
En la conducción, la energía térmica se transmite como consecuencia de las interacciones entre átomos o moléculas, aunque no exista un transporte de las mismas. Si se sostiene el extremo de una barra de acero sobre una llama, al cabo de unos instantes la barra está demasiado caliente para sostenerla. La energía térmica se ha transmitido a través del metal por conducción.




La transferencia de energía térmica por conducción implica que la energía se transfiere de una molécula a otra. La energía se desplaza, pero las moléculas no.


CONVECCIÓN
Otra forma de transferir energía es que la sustancia se desplace. El aire que está en contacto con una estufa caliente asciende y calienta las regiones superiores. El agua que se caliente en una caldera situada en el sótano se eleva hasta los radiadores de los pisos superiores. Éste es el fenómeno de la convección,en el que el calentamiento se lleva a cabo por corrientes en un fluido.




RADIACIÓN
La energía del Sol puede atravesar la atmósfera y calentar la superficie de la Tierra. Esta energía no se transfiere a través de la atmósfera por conducción, pues el aire es uno de los peores conductores. Tampoco se transfiere por convección, pues esto es imposible en el espacio vacío, si la conducción y la convección son imposibles, la energía térmica debe estar transmitiéndose por otro proceso. Este proceso se llama radiación.
Toda energía que se transmite por radiación, incluyendo la energía térmica se llama energía radiante. La energía radiante se presenta en forma de ondas electromagnéticas. La energía radiante comprende las ondas de radio, las microondas, la radiación infrarroja, la luz visible, la radiación ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma.

EL ORIGEN DE LA TIERRA

Fragmento de una película documental (algo antigua "Planeta Tierra" 1986 NHK) que muestra la formación de la Tierra a partir fragmentos de roca de diferente tamaño.





La teoría aceptada hoy en día recibe el nombre de Teoría de los Planetesimales. Concuerda razonablemente con la teoría del propio origen del Universo y de las galaxias a partir del Big - Bang.
Estos son sus presupuestos: una nube de gas y polvo cuyas partículas, por efecto de la gravedad, habrían comenzado a juntarse unas con otras, formando una gran masa que habría alcanzado la temperatura suficiente para iniciar las reacciones de fusión, apareciendo una estrella que sería el Sol. El resto de la nebulosa, dispuesta alrededor del Sol, comenzaría a enfriarse y sus componentes moleculares se habrían colocado de acuerdo a su densidad y masa por la atracción gravitatoria solar de la manera siguiente:
a.- Los elementos y moléculas más densos serían atraídos con mayor fuerza y quedarían más cerca del Sol, originando los planetas terrestres.
b.- Los componentes gaseosos, más ligeros serían atraídos con menos fuerza y quedarían más lejos, originando los planetas gaseosos.
c.- Habrían aparecido pequeños cuerpos sólidos de distintos tamaños que se atraerían unos contra otros, uniéndose y formando cuerpos cada vez mayores. Estos cuerpos sólidos reciben el nombre de planetesimales.
d.- Finalmente estos planetesimales irían formando los ocho grandes cuerpos que terminarían dando los planetas. Los asteroides son planetesimales que sobraron y no llegaron a formar parte de ningún planeta de tipo terrestre. Más allá de Neptuno quedaron restos gaseosos congelados formando los cometas; Plutón sería un objeto cometario atraído posteriormente por la gravedad del Sistema Solar, como tal vez haya sucedido con Qoaoar o Sedna. Los satélites más grandes se formarían igual que los planetas y otros serían asteroides y cometas capturados.