Estructura Interna de la Tierra, Tectónica de Placas y Sismología

Modelos de la Estructura Terrestre

Modelo Estático (Basado en Composición Química)

Este modelo considera la composición química de la Tierra.

• Corteza: Capa externa, con un grosor promedio de 30 km. Es la capa donde ocurren los principales procesos geológicos superficiales y el movimiento de placas. Su densidad es de aproximadamente 2,7 g/cm³.
• Manto: Capa intermedia que corresponde al 82% del volumen del planeta. Está formado principalmente por silicatos. Se divide en manto superior y manto inferior. Su densidad varía de 3,2 a 5 g/cm³.
• Núcleo: La capa más interna, formada principalmente por hierro y níquel. Su densidad es de aproximadamente 11 g/cm³. En el núcleo ocurren procesos de desintegración radiactiva que generan calor.

Modelo Dinámico (Basado en Comportamiento Mecánico)

Este modelo es más actual y se basa en las propiedades físicas y el comportamiento de los materiales.

• Litosfera: Capa rígida más externa, que comprende la corteza y la parte superior del manto. Su grosor es variable (entre 50 y 300 km). Está fragmentada en placas tectónicas.
• Astenosfera: Capa ubicada bajo la litosfera, compuesta por roca sólida pero muy dúctil (plástica). Se deforma fácilmente y permite el movimiento de las placas litosféricas.
• Mesosfera (o Manto Inferior): Capa más gruesa del manto, situada bajo la astenosfera. Es más rígida que la astenosfera debido a la alta presión, aunque sigue siendo capaz de fluir lentamente.
• Endosfera: Corresponde al núcleo terrestre. Se divide en núcleo externo (en estado líquido) y núcleo interno (en estado sólido debido a la enorme presión).

Teoría de la Deriva Continental

Propuesta inicialmente por Alfred Wegener, esta teoría postula que los continentes no siempre estuvieron en su posición actual, sino que existió un supercontinente llamado Pangea que se fragmentó y cuyas partes derivaron hasta sus ubicaciones presentes. Wegener presentó diversas evidencias, pero nunca pudo explicar satisfactoriamente el mecanismo que movía los continentes. Posteriormente, Arthur Holmes propuso un mecanismo impulsor: las Corrientes de Convección del Manto.

Evidencias de la Deriva Continental

• Evidencias Geográficas: La forma de los continentes, especialmente las costas de África y Sudamérica, encajan como piezas de un rompecabezas.
• Evidencias Geológicas: Ciertos tipos de rocas y estructuras geológicas (como cadenas montañosas) tienen continuidad a ambos lados de océanos que hoy separan continentes (ej. Apalaches en Norteamérica y Caledonides en Europa).
• Evidencias Paleoclimáticas: Existen rocas sedimentarias indicadoras de climas específicos en lugares donde hoy el clima es muy diferente. Por ejemplo, depósitos glaciares (Tillitas) en zonas actualmente cálidas, y depósitos de ambientes áridos (Yeso y Halita) en zonas hoy húmedas.
• Evidencias Paleontológicas: Se han encontrado restos fósiles de organismos terrestres idénticos (que no podrían haber cruzado los océanos) en continentes que hoy están separados por vastas extensiones de agua, como África, Sudamérica, India, Australia y la Antártida.

Expansión del Fondo Oceánico

A partir de la década de 1940, estudios del fondo marino revelaron importantes características. Se detectó que la corteza oceánica se hunde bajo los continentes o bajo otra placa oceánica en un proceso llamado Subducción. Estas zonas de hundimiento forman profundas fosas oceánicas. Además, se descubrieron enormes cordilleras submarinas llamadas Dorsales Oceánicas en el centro de los océanos.

En 1962, Harry Hess postuló la hipótesis de la expansión del fondo oceánico. Propuso que en las dorsales oceánicas se está creando continuamente nueva litosfera oceánica debido al afloramiento de magma desde el interior de la Tierra. Esta nueva corteza empuja a la existente, provocando la expansión del fondo oceánico y, como consecuencia, el movimiento de los continentes. Hess sugirió que las dorsales son los centros de creación de litosfera y las fosas las zonas de destrucción (subducción).

Ciclo de Wilson y Tectónica de Placas

En 1965, John Tuzo Wilson integró las ideas de la deriva continental y la expansión del fondo oceánico en la teoría de la Tectónica de Placas. Postuló que la litosfera no es una capa continua, sino que está dividida en varias grandes piezas rígidas llamadas placas tectónicas, que se mueven sobre la astenosfera. Además, propuso el Ciclo de Wilson, que explica cómo los océanos se abren y cierran, y cómo los continentes se fragmentan y colisionan a lo largo de cientos de millones de años.

Sismos (Terremotos)

Los sismos se producen principalmente por un reacomodo súbito de las placas tectónicas en sus bordes o fallas. Cuando las placas interactúan (se comprimen, se separan o se deslizan lateralmente), acumulan tensión y energía elástica en las rocas. Cuando esta energía supera la resistencia de las rocas, se libera bruscamente en forma de ondas sísmicas, provocando el movimiento del terreno.

Conceptos Clave en Sismología

• Hipocentro (o Foco): Punto en el interior de la Tierra donde se origina la ruptura y comienza el movimiento sísmico.
• Epicentro: Punto de la superficie terrestre ubicado directamente sobre el hipocentro. Es generalmente donde la intensidad del sismo es mayor.
• Plano de Falla: Superficie a lo largo de la cual se produce el desplazamiento relativo de los bloques de roca durante un terremoto.
• Zona de Ruptura: Área del plano de falla que se desliza durante un sismo.

Tipos de Ondas Sísmicas

Ondas Internas (o de Cuerpo)

• Ondas P (Primarias): Se originan en el foco (hipocentro). Son ondas de compresión-dilatación que se propagan de forma longitudinal (como el sonido). Son las más rápidas y las primeras en llegar a los sismógrafos. Pueden viajar a través de sólidos, líquidos y gases. En algunos casos, pueden ser audibles como un estruendo sordo antes de sentir el temblor.
• Ondas S (Secundarias): Se producen al mismo tiempo que las P en el foco, pero son más lentas. Son ondas de cizalla o transversales (el movimiento de las partículas es perpendicular a la dirección de propagación). Solo pueden propagarse a través de sólidos.

Ondas Superficiales

Se generan cuando las ondas P y S alcanzan la superficie terrestre (epicentro) y se propagan por ella.

• Ondas Rayleigh (R): Se propagan por toda la superficie terrestre. Provocan un movimiento elíptico retrógrado del suelo, similar a las olas del mar. Son percibidas después de las ondas S.
• Ondas Love (L): Son las últimas en percibirse en un sismograma. Producen un movimiento horizontal del suelo, perpendicular a la dirección de propagación. Suelen ser las más destructivas para las estructuras.

Medición de Sismos

Los sismos se registran mediante instrumentos llamados sismógrafos.

• La intensidad de un sismo describe los efectos y daños causados en la superficie. Se mide utilizando escalas cualitativas como la Escala de Mercalli Modificada (MMI).
• La magnitud mide la cantidad de energía liberada en el foco del sismo. Se mide utilizando escalas cuantitativas como la Escala de Richter (ML) (históricamente importante, pero menos usada hoy para sismos grandes) y, de forma más precisa y universal, la Escala de Magnitud de Momento (Mw).