Métodos de Estudio Directo
Los métodos de estudio directo consisten en observaciones y medidas de variables in situ, sobre el terreno, y en la recogida y el análisis de muestras de aire, rocas, minerales, sedimentos o fósiles en el laboratorio.
El estudio sobre el terreno: En el terreno se estudian las características externas de las rocas que afloran, como su color, su textura y su estructura, y su relación con otras rocas. También se estudian los estratos, los pliegues, las fallas que las afectan, así como su grado de meteorización.
La recogida y análisis de muestras en el laboratorio: La recogida de muestras se puede realizar en la superficie o mediante sondeos. Los sondeos son perforaciones del terreno que indican cómo son los materiales situados a cierta profundidad, su temperatura, su disposición o el espesor de las capas. Estas muestras se analizan en el laboratorio para clasificarlas y datarlas. Se puede emplear el microscopio petrográfico para determinar la textura y la composición mineralógica.
La determinación de variables atmosféricas en las estaciones meteorológicas: En las estaciones meteorológicas se miden diversas variables atmosféricas, que se utilizan para estudiar el clima y para realizar las predicciones meteorológicas, mediante modelos atmosféricos que procesan estas variables.
Métodos de Estudio Indirecto
Los métodos indirectos son los que utilizan diferentes técnicas para obtener información sobre la estructura y la composición del interior terrestre.
Método sísmico: Consiste en el seguimiento de la trayectoria y la velocidad de propagación de las ondas sísmicas.
Ondas R o Rayleigh: Son superficiales, por lo que no proporcionan información sobre la estructura interna terrestre. Su movimiento es similar a las olas marinas.
Ondas L o Love: Son también superficiales y tienen un movimiento similar al de las serpientes. Son las causantes de desastres.
Ondas P, primarias: Son profundas y las primeras que detecta el sismógrafo al ser las más rápidas. Vibran en el mismo sentido de la dirección de avance. Son ondas de compresión y, por eso, pueden propagarse por todos los medios (sólidos y líquidos).
Ondas S, secundarias: Son profundas y las segundas que se registran, ya que su velocidad es aproximadamente la mitad que la de las P. Vibran en sentido transversal a la dirección de avance. Solo se propagan en medio sólido.
Características de la propagación de las ondas sísmicas:
La velocidad aumenta al hacerlo la densidad y la rigidez de los materiales que atraviesa.
Al atravesar una capa con composición uniforme, la velocidad de propagación aumenta con la profundidad, pues, a mayor presión, los materiales son más densos.
Cuando las ondas inciden en la superficie de separación de dos medios de composición diferente, cambian su trayectoria y su velocidad al refractarse o reflejarse.
Método gravimétrico: Compara el valor real de la gravedad en un punto, medido con un gravímetro, con el valor teórico, calculado mediante la ley de la gravitación universal.
Método magnético: Se basa en detectar anomalías magnéticas o variaciones del campo magnético local debidas a la presencia de yacimientos de rocas o minerales magnéticos.
Método térmico: Es el calor que la Tierra emite y que puede ser detectado en su superficie.
Método astronómico: Compara la composición de los meteoritos con la del interior terrestre.
Formación del Sistema Solar
La nebulosa: Es una nube de partículas en reposo. Algo cercano explota y le llegan las ondas de impacto de una estrella. La nebulosa empieza a girar y los materiales empiezan a impactar entre ellos por las diferentes masas, y en el centro se acumula más masa con más energía (estrella) con reacciones de fusión nuclear.
Sigue habiendo choques con partículas (acreción molecular) y aparecen los planetesimales, protoplanetas y planetas. Hay alguna materia que no se ha formado como planeta y se queda como satélite.
No se han formado planetas porque los planetas están tirando con la misma fuerza a la vez y no se pueden unir. El planeta está fundido completamente. Tenía materiales de distinta densidad.
Cuando deja de haber choques, se enfrían los planetas y se condensan, y como tienen distinta densidad, los materiales se condensan unos antes y otros después.
Como está todo fundido, se va enfriando y se separan los gases (desgasificación), como nitrógeno y azufre, y se crea la atmósfera.
Geosfera: Está formada por capas concéntricas de diferente composición química y densidad.
Datos sobre el Interior de la Tierra
De los estudios gravimétricos y sísmicos se deduce que la densidad de las capas de la Tierra aumenta con la profundidad y que, además, puede variar dentro de una capa: por ejemplo, en la corteza terrestre.
La existencia de un campo magnético terrestre apoya la hipótesis de que hay un núcleo metálico en movimiento.
Los datos geotérmicos indican que la temperatura de la Tierra aumenta con la profundidad, estimándose la temperatura del núcleo terrestre en unos 6000 ºC, lo que permitiría la presencia de capas fluidas.
Del estudio de los meteoritos se deduce la posible composición química de las diferentes capas terrestres.
El estudio de las ondas sísmicas aporta numerosos datos sobre la posible composición y estado de las capas de la Tierra, según las discontinuidades detectadas.
El campo magnético está formado por dos materiales metálicos moviéndose entre ellos a distinta velocidad.
Gradiente Geotérmico
La temperatura aumenta con la profundidad. El centro de la Tierra es el punto más caliente.
Tenemos un planeta con superficie sólida y por dentro las capas son más calientes, y tenemos dos materiales metálicos dando vueltas; están en el campo magnético y también en la capa superior de lo fundido. En medio de la Tierra, los materiales están sólidos y generan energía (no material), no se funde por la presión, y sabemos que está sólido por estudios indirectos.
Forma un dipolo, que es una forma + o -.
Cuando hay un terremoto, hace que vibre el planeta. Esta vibración se expande por todos lados y se mide con un sismógrafo (estudio sismológico indirecto).
Los terremotos liberan energía que atraviesa todo el planeta y proporciona información de dónde ocurre.
Liberan distintos tipos de energía que siempre son ondas: en superficie y en profundidades internas.
Ondas internas:
- primarias (se propagan en sólido y líquido)
- secundarias (se propagan en sólido)
Depende de:
- Sólido rígido: cuando aplicas fuerza se rompe.
- Sólido elástico: cuando aplicas fuerza se deforma y vuelve a su forma original.
- Sólido plástico: cuando aplicas fuerza se deforma y así se queda.
Unidades Geoquímicas
Son las capas terrestres que se pueden diferenciar basándose en la composición química de las rocas.
Corteza terrestre: Es la capa más superficial de la Tierra. Se extiende hasta la discontinuidad de Mohorovičić. Hay dos tipos: la continental y la oceánica.
El manto: El manto terrestre es la capa intermedia de la Tierra. Se extiende desde la discontinuidad de Mohorovičić hasta la de Gutenberg, a los 2900 km de profundidad.
El núcleo terrestre: Es la capa más profunda de la Tierra. Se extiende desde la discontinuidad de Gutenberg hasta el centro del planeta.
Unidades Geodinámicas
La litosfera: Es la capa más externa de la Tierra. Está formada por la corteza y la parte más superficial del manto.
El manto superior sublitosférico: Se sitúa desde la base de la litosfera hasta la discontinuidad de Repetti.
El manto inferior: Abarca desde la discontinuidad de Repetti hasta la discontinuidad de Gutenberg.
Núcleo externo: Se sitúa desde la discontinuidad de Gutenberg hasta la discontinuidad de Lehmann-Wiechert. Estado líquido.
Núcleo interno: Va desde la discontinuidad de Lehmann-Wiechert hasta los 6371 km de profundidad. Estado sólido.
Teoría de la Deriva Continental
La teoría de la deriva continental: Proponía que en el pasado solo existía el supercontinente Pangea.
Alfred Wegener: Aporta pruebas y propone información sobre la distribución de las cordilleras; a esto se le llama proa-popa. A medida que el continente avanza, este se pliega y se forman las cordilleras (deriva continental).
Él decía que los fragmentos más débiles y ligeros se desplazarían sobre la capa más densa, constituida por los fondos marinos, hasta posicionarse como están ahora. Las mismas fuerzas capaces de mover los continentes habrían sido causantes de los levantamientos de cordilleras.
Aportaciones de Wegener
Las pruebas geográficas: Los continentes actuales parecen encajar casi perfectamente en sus límites. Actualmente, se sabe que la correspondencia es mucho mejor a nivel de la plataforma continental (la parte sumergida del continente), y se atribuyen las imperfecciones a los procesos erosivos.
Las pruebas geológicas: Wegener, analizando diversas estructuras geológicas a ambos lados del Atlántico, pudo constatar que había rocas similares en continentes diferentes.
Pruebas paleoclimáticas: Wegener recopiló gran cantidad de datos paleoclimáticos. Comprobó que depósitos de sedimentos característicos de un mismo clima, como por ejemplo las tillitas, actualmente separados por miles de km de distancia, podrían corresponderse con una única región de Pangea.
Pruebas paleontológicas: Wegener dedujo que la distribución geográfica de especies fósiles ya extintas, en diferentes zonas continentales alejadas en la actualidad, apoyaban la idea de que estas zonas continentales hubieran estado unidas en el período de la historia geológica en el que habitaron estos organismos.
Criticaban mucho a Wegener porque le decían que pesaban mucho los continentes y que no se podían mover, decían que la corteza es una capa antigua. Pero se da cuenta de que la corteza estaba fragmentada en piezas separadas que se mueven y pueden chocar. El manto mueve esta corteza porque la rompe. Los bordes de las placas se elevan y se separan cuando sube el magma.
Extensión de los Océanos (Harry Hess y Matthews)
Pruebas de la extensión del fondo oceánico:
Características de las dorsales: 1º Están situadas en el centro de todos los océanos. 2º En ellas se producen abundantes fenómenos sísmicos y volcánicos.
La edad de los fondos marinos: 1º Las rocas que forman los suelos marinos son jóvenes. 2º Las dorsales oceánicas están formadas por rocas volcánicas. 3º La edad de las rocas aumenta de forma simétrica a ambos lados de la dorsal.
Paleomagnetismo
Sedimentos
En la Segunda Guerra Mundial se empezaron a hacer expediciones submarinas y se dieron cuenta de que el fondo marino no es llano y hay cordilleras.
Dos tipos de bordes:
- separación (dorsal, salida del magma)
- choque (subducción)
Islas volcánicas: ascenso y solidificación del magma en la litosfera.
La teoría de la extensión del fondo marino: Defiende que, en las dorsales, como resultado del ascenso de magma, se forma nueva corteza oceánica, que produce un movimiento de los fondos marinos a ambos lados de la dorsal. La extensión del fondo oceánico es responsable del movimiento de los continentes.
La teoría de la tectónica de placas: Afirma que la litosfera está dividida en fragmentos denominados placas litosféricas o tectónicas, que se desplazan sobre el manto sublitosférico, produciéndose interacciones geológicas entre sus bordes.
La litosfera está dividida en fragmentos rígidos: las placas litosféricas.
Las interacciones entre los bordes de las placas litosféricas son responsables de los volcanes, terremotos, cordilleras, fosas oceánicas.
La litosfera oceánica evoluciona de forma continua (ciclo de Wilson).
El motor que mueve las placas sobre el manto sublitosférico es la acumulación de energía térmica del interior de la Tierra.
Las pruebas a favor de la tectónica de placas afirman que a lo largo de la historia han ido cambiando la posición, el tamaño, la forma y el número de placas.
Las Placas Litosféricas
La litosfera es rígida y se encuentra fragmentada en placas litosféricas que encajan entre sí, son dinámicas y se desplazan. Hay siete placas principales.
Interacciones en los Bordes de las Placas
Las interacciones entre las placas litosféricas se producen en sus bordes o límites. Estos son de tres tipos: los bordes divergentes, los bordes transformantes y los bordes convergentes.
Bordes Divergentes
En los bordes divergentes, las placas litosféricas se separan como consecuencia de la creación de litosfera oceánica entre ellas a partir de materiales que ascienden desde el manto. Los bordes divergentes están asociados a procesos de vulcanismo intenso y generan movimientos sísmicos.
Dos tipos de bordes divergentes:
- Dorsales oceánicas: en las que se genera nueva litosfera oceánica. Están en el centro de los océanos.
- Los rifts intracontinentales: depresiones alargadas en las que se fractura la litosfera continental como consecuencia de la actividad volcánica.
En los bordes divergentes se genera litosfera oceánica a partir de materiales que ascienden desde el manto.
Bordes Transformantes
Los bordes transformantes son fracturas de la litosfera sobre las que las placas tectónicas se desplazan. En ellos no se crea ni se destruye litosfera.
Las fallas transformantes pueden ser de dos tipos:
- Fallas que cortan transversalmente a las dorsales oceánicas. Se producen por las diferencias de velocidad de crecimiento de la litosfera a lo largo de la dorsal.
- Fallas que conectan dos límites diferentes de placas. Aquí las placas se desplazan en la misma dirección, pero en sentido contrario, provocando numerosos e intensos terremotos.
Bordes Convergentes
En los bordes convergentes, las placas litosféricas chocan entre sí. En ellos se destruye litosfera oceánica, que se incorpora al manto mediante un proceso denominado subducción.
La subducción: Se produce cuando, al chocar dos placas litosféricas de diferente densidad, la más densa se hunde hacia el manto debajo de la de menor densidad. Este movimiento genera una fricción que da lugar a numerosos focos de terremotos y actividad volcánica a lo largo del plano de Benioff, que es el plano inclinado que siguen las rocas de la litosfera que se hunde en el manto.
Tipos de bordes convergentes:
Convergencia entre una placa continental y una oceánica: La placa oceánica es más densa y subduce por debajo la continental, lo que genera intensos terremotos, plegamientos y elevaciones de la litosfera continental. Los relieves que se observan son las fosas oceánicas y las cordilleras perioceánicas.
Convergencia entre dos placas oceánicas: La placa más antigua y más densa subduce, generando terremotos poco intensos y gran cantidad de magma, que da lugar a arcos insulares, alineaciones de las islas volcánicas en forma de arco paralelo al borde convergente.
Convergencia entre dos placas continentales: Cuando convergen dos placas continentales no subducen, por ser menos densas que el manto. Colisionan generando grandes cordilleras intracontinentales.
Ciclo de Wilson
El ciclo de Wilson es un modelo cíclico que permite explicar cómo se repiten en el tiempo los cambios de la disposición geográfica de continentes y océanos, la formación y la destrucción de relieves y la transformación de unos tipos de rocas en otras.
Etapas del ciclo de Wilson:
Fragmentación de un continente: Según la tectónica de placas, la aparición de fuerzas divergentes en una región continental hace que esta se fracture en profundidad. La disminución de la presión ocasiona que se fundan grandes masas de rocas del manto que suben por las fracturas, abombando la litosfera.
Formación de un nuevo rift continental: La persistencia de las fuerzas divergentes hace que la zona anteriormente abombada se hunda.
Formación de lagos y mares: Las aguas continentales circulan hacia las zonas hundidas y se forman lagos. Si continúa la apertura del rift continental, este conecta con una zona de aguas marinas, de modo que se forma un mar.
Formación de una dorsal, expansión del océano y separación entre continentes: Si la separación continúa, se forma una dorsal oceánica que provoca una mayor separación entre los bordes continentales. En esta etapa, el mar se ensancha hasta considerarse un océano en expansión.
Reducción de los océanos y formación de fosas oceánicas: Cuando el océano alcanza un cierto tamaño y es suficientemente antiguo, los bordes de la litosfera se vuelven fríos y densos. Debido al crecimiento de varios océanos simultáneamente, con dorsales más o menos activas, y al peso de los sedimentos en las plataformas continentales, la litosfera oceánica se rompe en forma de falla y el fragmento más denso subduce bajo el otro, impulsado por fuerzas convergentes. En este proceso se forman fosas oceánicas, como las de la costa oeste sudamericana, arcos insulares y cordilleras litorales.
Colisión entre los continentes: Si el crecimiento de la litosfera oceánica en las dorsales es más lento que su destrucción en las fosas, los continentes se aproximan. Cuando la litosfera oceánica desaparece completamente, se produce la colisión entre continentes y la formación de una gran cordillera intracontinental entre ambos.