Dinámica interna de la Tierra y tectónica

Los métodos de estudio se dividen en dos grandes grupos:

1. Métodos directos: Basados en la observación directa de materiales. Incluyen el estudio de afloramientos rocosos, sondeos mineros y el análisis de materiales expulsados por volcanes o xenolitos.
2. Métodos indirectos: Son los más importantes para conocer las capas profundas.
   • Método sísmico: Se basa en el estudio de las ondas sísmicas generadas por terremotos o explosiones controladas.
     • Ondas P (Primarias): Son longitudinales y las más rápidas. Atraviesan sólidos y fluidos.
     • Ondas S (Secundarias): Son transversales y más lentas. Solo se propagan por medios sólidos, lo que permitió descubrir que el núcleo externo es líquido.
   • Método gravimétrico: Estudia las variaciones de la gravedad terrestre.
   • Geotermismo: Estudia el gradiente geotérmico, que es el aumento de la temperatura con la profundidad (promedio de $3^\circ \text{C}$ cada 100 metros en la corteza superficial).

Las variaciones bruscas en la velocidad de las ondas sísmicas se denominan discontinuidades, como la de Mohorovičić (separa corteza y manto) o la de Gutenberg (separa manto y núcleo).

Existen dos formas de dividir el interior terrestre según el criterio utilizado:

• Modelo geoquímico (estático): Basado en la composición química.
  • Corteza: Capa más externa y delgada. La oceánica es rica en basalto y la continental en granito.
  • Manto: Formado por rocas densas llamadas peridotitas. Se divide en superior e inferior.
  • Núcleo: Compuesto principalmente por hierro y níquel.
• Modelo dinámico (mecánico): Basado en el comportamiento físico de los materiales.
  • Litosfera: Capa rígida y quebradiza que comprende la corteza y parte del manto superior.
  • Astenosfera: Zona del manto con comportamiento plástico (aunque es sólida).
  • Mesosfera: El resto del manto, donde las altas presiones aumentan la rigidez. En su base se encuentra el Nivel D'' (D doble prima), una zona de transición clave donde se originan las plumas térmicas.
  • Endosfera: Corresponde al núcleo. El externo es líquido y el interno sólido.

La Tierra posee una gran energía interna que se manifiesta como flujo térmico. Este calor proviene de dos fuentes principales:

1. Calor residual: Remanente del proceso de formación del planeta por colisión de planetesimales.
2. Desintegración radiactiva: La descomposición de isótopos inestables como el Uranio ($^{238}\text{U}$), Torio y Potasio genera calor constante.

El calor se transfiere mediante conducción (en la litosfera rígida) y, sobre todo, mediante convección (en el manto plástico), donde el material caliente asciende y el frío desciende, creando un ciclo de movimiento.

A principios del siglo XX, Alfred Wegener propuso la Deriva Continental, afirmando que los continentes estuvieron unidos en un supercontinente llamado Pangea. Aportó pruebas sólidas:

• Geográficas: Encaje de las costas de África y Sudamérica.
• Paleontológicas: Fósiles de los mismos organismos (como el Mesosaurus) en continentes hoy separados.
• Paleoclimáticas: Depósitos glaciares en zonas actualmente tropicales.

Sin embargo, Wegener no supo explicar el motor del movimiento. Fue en los años 60 cuando el estudio del paleomagnetismo (bandas magnéticas simétricas en el fondo marino) y la hipótesis de la expansión del fondo oceánico de Hess confirmaron que la corteza se crea en las dorsales y se destruye en las fosas.

La litosfera no es continua, sino que está fragmentada en piezas llamadas placas tectónicas. Estas pueden ser:

• Oceánicas: Formadas solo por litosfera oceánica (ej. Placa de Nazca).
• Mixtas: Contienen tanto litosfera continental como oceánica (ej. Placa Euroasiática o Sudamericana).

Las placas flotan sobre la astenosfera y sus límites son las zonas de mayor actividad geológica del planeta.

El movimiento de las placas se debe a la energía térmica del interior:

1. Células de convección: Movimientos cíclicos del manto que arrastran las placas.
2. Empuje de la dorsal (Ridge push): La gravedad empuja la litosfera recién formada desde la cresta de la dorsal hacia abajo.
3. Tirón de la placa (Slab pull): La litosfera oceánica fría y densa se hunde en las zonas de subducción, tirando del resto de la placa.
4. Puntos calientes (Hot spots): Columnas de magma (plumas) que ascienden desde el Nivel D'', perforando la placa y creando archipiélagos como Hawái.

Las placas se separan. Se denominan bordes constructivos porque se genera nueva litosfera.

• Rift-valleys continentales: El continente empieza a estirarse y romperse (ej. Gran Valle del Rift en África).
• Dorsales oceánicas: Cordilleras submarinas con un surco central (rift) por donde sale magma, creando nuevo suelo oceánico. Presentan vulcanismo fisural y sismos frecuentes.

Las placas colisionan. Se denominan bordes destructivos porque la litosfera se destruye o se acorta.

• Subducción: Una placa oceánica (más densa) se introduce bajo otra. Genera fosas abisales, prismas de acreción (sedimentos acumulados) y arcos volcánicos (como los Andes o Japón).
• Colisión continental (Obducción): Dos masas continentales chocan. Al tener baja densidad, ninguna subduce, provocando el plegamiento y formación de grandes cordilleras (Himalaya).

Las placas se deslizan lateralmente una respecto a la otra. No se crea ni se destruye litosfera (bordes pasivos).

• Se caracterizan por una fuerte sismicidad somera debido a la fricción.
• El ejemplo más famoso es la Falla de San Andrés en California.

El magma es roca fundida que contiene gases y cristales en suspensión. Su evolución depende de la temperatura y la presión.

• Vulcanismo: Salida del magma a la superficie. Dependiendo de la viscosidad del magma (cantidad de sílice), las erupciones pueden ser efusivas (hawaianas) o muy explosivas (plinianas).
• Plutonismo: El magma se enfría y solidifica en el interior, formando grandes masas llamadas batolitos.

Un terremoto es la liberación súbita de energía elástica acumulada en las rocas.

• Hipocentro: Punto interno donde se origina la rotura.
• Epicentro: Punto de la superficie situado verticalmente sobre el hipocentro.
• Escalas: La escala de Richter mide la magnitud (energía liberada), mientras que la de Mercalli mide la intensidad (daños causados).

Es la transformación de rocas preexistentes en estado sólido debido a cambios en la presión ($P$) y temperatura ($T$).

• Regional: Afecta a grandes áreas en zonas de colisión (alta $P$ y $T$). Presenta foliación (disposición en láminas).
• De contacto: El calor de un magma cercano "cocina" las rocas circundantes.
• Facies metamórficas: Conjuntos de minerales que indican las condiciones exactas de formación.

Existen tres tipos de comportamiento ante un esfuerzo:

1. Elástico: La roca recupera su forma al cesar el esfuerzo.
2. Plástico: La roca se deforma permanentemente sin romperse (forma pliegues).
3. Frágil: La roca se rompe al superar su límite de elasticidad (forma fallas).

La temperatura y el tiempo son clave: una roca que se rompe en superficie puede comportarse plásticamente a gran profundidad y bajo presión constante.

• Pliegues: Deformaciones plásticas. Partes: flancos, núcleo y plano axial. Se clasifican en anticlinales (forma de A) y sinclinales (forma de U).
• Fallas: Fracturas con desplazamiento.
  • Normal: Por extensión (tensión).
  • Inversa: Por compresión.
  • Desgarre: Por cizalla lateral.
• Cabalgamientos: Fallas inversas de bajo ángulo donde una masa rocosa se desplaza muchos kilómetros sobre otra.

El Ciclo de Wilson describe la evolución cíclica de las cuencas oceánicas y los continentes:

1. Rifting: Fragmentación continental.
2. Mar estrecho: Formación de litosfera oceánica (tipo Mar Rojo).
3. Océano abierto: Expansión máxima (tipo Atlántico).
4. Subducción: Cierre del océano por formación de fosas.
5. Colisión: Cierre total y formación de un orógeno (cordillera).
6. Peneplanización: Erosión del relieve hasta formar un cratón estable.

Este ciclo explica la formación de supercontinentes como Pangea, que se reúnen y fragmentan aproximadamente cada 500 millones de años, modelando la cara cambiante de la Tierra.