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TEMA 3: ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA. TECTÓNICA DE PLACAS.

1. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA.

1.1Modelo geoquimico

1. 1. 1. Corteza.

1. 1. 2. Manto.

1. 1. 3. Núcleo.

1. 2. Modelo dinámico.

1. 2. 1. Litosfera.

1. 2. 2. Astenosfera.

1. 2. 3. Mesosfera.

1. 2. 4. Endosfera.

2. TECTÓNICA DE PLACAS.

2. 1. Deriva continental.

2. 2. Expansión del fondo oceánico.

2. 3. Tectónica de placas.

2. 4. Dinámica de placas según la Teoría de la Tectónica de Placas.

2. 4. 1. Bordes constructivos o divergentes.

2. 4. 2. Bordes destructivos o convergentes.

2. 4. 3. Bordes pasivos o conservadores.

2. 4. 4. Los puntos calientes.

2. 5. El ciclo de Wilson.

2. 6. Movimiento de las placas tectónicas.

2. 6. 1. Velocidades de movimiento.

2. 6. 2. Mecanismo conductor de las placas.

1. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA.

Para entender la estructura y composición de la Tierra conviene recordar su proceso de formación desde su origen. Poco después de que se formara la Tierra, el calor liberado por las colisiones entre partículas y por las desintegraciones radiactivas provocó la fusión del interior del planeta, haciendo que los elementos más densos, como el hierro y el níquel, se fundieran, mientras otros más ligeros quedaban distribuidos en capas más superficiales. Durante este proceso de diferenciación química, parte de los gases contenidos en las rocas fueron escapando también hacia la superficie, para terminar creando la atmósfera primitiva en la que se inició la vida.

La estructura, composición y comportamiento mecánico de la Tierra ha ido cambiando desde su origen, estructurándose progresivamente hasta llegar a la configuración actual, con las capas composicionales y mecánicas que se describen en el siguiente apartado. Los factores que tienen más influencia sobre la estructura de las capas de la Tierra son la temperatura y la presión.

Se ha calculado que la temperatura de la Tierra a unos 100 km de profundidad es de 1.200 a 1.400ºC, en el límite entre el manto y núcleo de unos 4.500 ºC, y de más de 6.700 ºC en la zona más interna. El calor se va transmitiendo lentamente a través de todas las capas hasta perderse en el espacio.

Por otra parte, el efecto de la presión sobre el comportamiento mecánico de las capas de la Tierra tiene también mucha importancia, al influir, por ejemplo, en la dinámica de las placas litosféricas, o determinar el estado, sólido o líquido, de las capas de la Tierra. A modo de ejemplo, el núcleo interno, que es donde se alcanzan las mayores temperaturas, se encuentra en estado sólido precisamente debido a la elevadísima presión a la que se encuentra sometido (11 g/cm3).

En los apartados siguientes se comentan las diferentes capas de la Tierra y la terminología que se emplea, según se haga referencia a su composición química o a su comportamiento mecánico en el contexto de la tectónica de placas.

1. 1. Modelo geoquímico.

Este modelo, también llamado modelo de Bullen, considera que la diferenciación química que han tenido los elementos que componen la Tierra desde sus orígenes ha llevado a que se estructure formando tres capas: la corteza, el manto y el núcleo.

1. 1. 1. Corteza.

Es la capa más superficial de la Tierra, y según se trate de zonas continentales o de los fondos oceánicos, se habla de corteza continental o corteza oceánica, las cuales presentan características bastante diferentes.

La corteza continental tiene un espesor variable de 20 a 90 Km y una densidad media de 2,7 g/cm3. Está formada por una gran variedad de rocas de todos los tipos, sedimentarias, ígneas y metamórficas, y es rica en silicio y aluminio, entre otros muchos elementos. La composición media es equivalente a la de una roca granítica, en particular a la de la granodiorita. Las edades más antiguas de rocas reconocidas en la corteza continental son de unos 3.800 millones de años.

La corteza oceánica tiene un espesor de entre 3 y 15 km, y una densidad de 3 g/cm3. Su composición es mayoritariamente basalto. Al estar sometida a un continuo proceso de reciclado, pues se crea en las dorsales oceánicas y se destruye e incorpora al manto en las zonas de subducción, la edad de esta corteza es mucho más joven que la de la corteza continental, con una edad de unos 180 millones de años la más antigua.

1. 1. 2. Manto.

Es la capa que sigue en profundidad a la cortezay envuelve el núcleo terrestre. Representa en torno al 83% del volumen de la Tierra. Se extiende hasta una profundidad de 2.885 Km y tiene una densidad de 3,3 a 5,7 g/cm3. En cuanto a su composición, se piensa que está formada principalmente por peridotitas, una roca ígnea con abundante hierro y magnesio. Se puede diferenciar manto superior y manto inferior. El manto superior va desde la base de la corteza hasta una profundidad de unos 660 km. El manto inferior se localiza entre los 660 y 2.885 Km de profundidad. La diferenciación entre manto superior e inferior tiene mucha relevancia en cuanto al comportamiento mecánico de las capas.

1. 1. 3. Núcleo.

Es la capa más interna de la Tierra. Forma una esfera de 3.486 km de radio y se localiza entre los 2.885 y 6.378 Km de profundidad. Su densidad calculada varía de 10 a 13 g/cm3. La presión en el centro es un millón de veces mayor que la presión delaire en la superficie, con temperaturas que pueden superar los 6.700 ºC. Su composición es una aleación de hierro con algo de níquel (de un 5 a un 10%) y supuestamente otros elementos ligeroscomo el azufre y el oxígeno en menores cantidades.

1. 2. Modelo dinámico.

Además de las capas definidas atendiendo a su composición, se pueden establecer otras capas que hacen referencia a la respuesta mecánica en relación con la tectónica global. Estas capas son: litosfera, astenósfera, mesosfera y endosfera. Los parámetros que definen cada una de ellas tienen relación con la presión, la temperatura, la densidad y el estado (líquido o sólido) en que se encuentran.

1. 2. 1. Litosfera.

Es la capa más superficial de la Tierra y se comporta como un cuerpo sólido y rígido. Está formada por la corteza y por la parte más superficial del manto. Su espesor medio es de 100 Km, aunque puede alcanzar hasta unos 250 Km en zonas de grandes cadenas montañosas.Se habla de litosfera continental al conjunto de corteza continental y parte del manto superior en estado sólido, y litosfera oceánica al conjunto de corteza oceánica y también mantosuperior en estado sólido. Dentro de la litosfera, el límite que separa la corteza del manto superior se denomina discontinuidad de Mohorovicic. La litosfera se mueve sobre la astenosfera sobre la que se apoya. La parte inferior de la litosfera tiene idéntica composición que la astenosfera.

1. 2. 2. Astenosfera.

Es la capa del manto que se encuentra entre la litosfera y el manto inferior o mesosfera. Alcanza una profundidad de 660 Km. Los 150 Km más superficiales se encuentran en unas condiciones de fusión parcial, y definen un canal de baja velocidad. Este canal se reconoce por un descenso de la velocidad de las ondas sísmicas cuando lo atraviesan. La fusión parcial dentro de la astenosfera hace que se formen magmas que ascienden hacia la litosfera. Su composición es idéntica a la del resto del manto. Tiene un comportamiento plástico.

1. 2. 3. Mesosfera.

Se denomina mesosfera o manto inferior a la parte de la Tierra comprendida entre el núcleo, a unos 2.885 Km de profundidad, y la astenosfera, a unos 660 Km. En el límite entre el manto y el núcleo, en los 200 km inferiores, hay una región conocida como «capa D» donde la velocidad de las ondas P experimenta un descenso importante. Según algunos autores, la interpretación de este descenso de velocidad de las ondas sísmicas se podría explicar si el manto inferior se encontrara parcialmente fundido. De ser esto cierto, es posible que desde esas zonas fundidas asciendan plumas de magma a través del manto sólido y lleguen a la superficie, lo quepermitiría explicar la formación de islas como Hawai, asociadas a puntos calientes.

1. 2. 4. Endosfera.

Se corresponde con el núcleo. Consta de una parte interna que se comporta rígidamente, como un sólido, y otra externa que se comporta como un fluido, donde se cree que puede haber corrientes de convección que explicarían la existencia del campo magnético terrestre. Estas corrientes estarían provocadas por la diferencia de temperaturas causadas por la distinta acumulación de elementos radiactivos. Los materiales más calientes ascenderían hacia la parte superior del núcleo enfriándose por contacto con el manto y posteriormente descenderían hacia el núcleo interno arrastrados por corrientes frías.

2. TECTÓNICA DE PLACAS.

Esta teoría empezó a tomar cuerpo a finales de la década de 1960 (D. McKenzie y R. Parker, e independientemente, Morgan) y durante la década de los 70, como consecuencia de los avances geofísicos y un mayor conocimiento del interior de la Tierra. Se basa en la teoría de la deriva continental, así como en la distribución geográfica de las zonas sísmicas y volcánicas, la propagación de las ondas sísmicas en la corteza y manto y la teoría de expansión del fondo oceánico.Es la única teoría que, de una forma coherente, permite explicar todos los fenómenos geofísicos que van interaccionándose y encajando entre sí. Pese a que aún quedan puntos oscuros que,

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