Geodinámica Terrestre: Estructura Interna y Tectónica de Placas

La Estructura Interna de la Tierra y la Dinámica de Placas

1. Modelos de la Estructura Terrestre

La Tierra, nuestro planeta, posee una compleja estructura interna que puede ser estudiada y comprendida a través de diferentes modelos. Principalmente, se distinguen dos enfoques:

1.1. Modelo Geoquímico: Composición Química

Este modelo clasifica las capas de la Tierra según su composición química. Se diferencian las siguientes capas principales, separadas por discontinuidades:

• Corteza: Es la capa más externa y delgada. Se extiende desde la superficie hasta la discontinuidad de Mohorovičić. Se distinguen dos tipos:
  • Corteza Continental: Es gruesa y muy heterogénea, con un espesor que oscila entre 25 y 70 km. Está formada por rocas poco densas, predominando las rocas metamórficas, como el gneis y los esquistos. Entre ellas se sitúan grandes macizos de granito, y en la zona superficial abundan los sedimentos y las rocas sedimentarias. Las edades de sus rocas están comprendidas entre 0 y 4000 millones de años (M.a.).
  • Corteza Oceánica: Es más delgada, con un espesor entre 5 y 10 km. Presenta una densidad media mayor que la corteza continental (aproximadamente 3 g/cm³). Está compuesta por una capa superficial de sedimentos, bajo ella una capa de basaltos y por último una capa de gabros. Su edad está comprendida entre 0 y 180 M.a.
• Manto: Se extiende desde la base de la corteza (discontinuidad de Mohorovičić) hasta los 2900 km de profundidad, donde se encuentra la discontinuidad de Gutenberg. Representa más del 80% del volumen de la Tierra. Está formado principalmente por una roca llamada peridotita. El manto superior presenta menor densidad que el inferior debido a la mayor presión que soporta este último, que se encuentra más comprimido.
• Núcleo: Es la esfera central del planeta, situada por debajo de la discontinuidad de Gutenberg. Representa el 16% del volumen terrestre. Está formado principalmente por hierro, níquel y sideritas. Dentro del núcleo, se reconoce la discontinuidad de Lehmann, que separa el núcleo externo del interno.

1.2. Modelo Dinámico: Comportamiento Mecánico

Este modelo clasifica las capas de la Tierra según su comportamiento mecánico y propiedades físicas. Se diferencian las siguientes capas:

• Litosfera: Es la capa más externa y rígida de la Tierra, y está fragmentada en las llamadas placas tectónicas. Incluye la corteza y parte del manto superior. Se distinguen dos tipos:
  • Litosfera Oceánica: Compuesta por la corteza oceánica y parte del manto, tiene un espesor de 50 a 100 km.
  • Litosfera Continental: Compuesta por la corteza continental y parte del manto, oscila entre los 100 y 200 km de grosor.
• Mesosfera: Se encuentra entre la litosfera y el núcleo. Aunque en estado sólido, las elevadas presiones y temperaturas hacen que su comportamiento sea plástico y deformable, actuando como un fluido muy viscoso. Esto permite que sus materiales estén sometidos a corrientes de convección. En la base de la mesosfera se encuentra la capa D, que es una capa discontinua e irregular donde se depositan los materiales más densos y donde probablemente se originan las plumas convectivas. Estas son corrientes ascendentes de materiales de la mesosfera, originadas por el calor del núcleo con el que están en contacto. Estos materiales ascienden a la superficie, dando lugar a lo que se conoce como puntos calientes.
• Endosfera: Es la capa más interna y densa. Está situada debajo del manto. Se diferencia en:
  • Núcleo Externo: Se encuentra en estado líquido y está agitado por corrientes de convección, las cuales son fundamentales para la existencia del campo magnético terrestre.
  • Núcleo Interno: Es sólido.

2. Ondas Sísmicas

Las ondas sísmicas son vibraciones que se propagan a través del interior de la Tierra, generadas por terremotos u otras fuentes. Su estudio es fundamental para comprender la estructura interna del planeta. Se distinguen principalmente dos tipos:

• Ondas P (Primarias): Son las primeras que se detectan. Se desplazan en la misma dirección del movimiento (ondas longitudinales). Avanzan mediante compresión y expansión del material que atraviesan. Se transmiten en medios sólidos y líquidos. Son paralelas a la dirección de propagación.
• Ondas S (Secundarias): Son ondas transversales que se propagan perpendicularmente a la dirección del movimiento. A diferencia de las ondas P, las ondas S solo se transmiten en medios sólidos.

3. Límites de Placas Tectónicas

Las interacciones entre las placas litosféricas en sus bordes dan lugar a la mayor parte de la actividad geológica del planeta. Se clasifican en tres tipos principales:

3.1. Límites Divergentes

Son zonas de separación de placas litosféricas. En ellos se genera nueva litosfera oceánica, por lo que también se les denomina bordes constructivos. En estas zonas podemos encontrar dos estructuras geológicas características:

• Las dorsales oceánicas: si el límite de placas se encuentra en un océano.
• Los rift continentales: si el límite de placas se encuentra en un continente.

El movimiento opuesto de estas placas abre fracturas entre ambas, que son rellenadas por rocas fundidas procedentes del manto. Estos materiales se solidifican y forman nueva litosfera oceánica. Como consecuencia del proceso, las placas crecen y se produce la expansión del fondo de los océanos.

3.2. Límites Convergentes

En estas zonas se produce el acercamiento entre dos placas, impulsado por corrientes de convección descendentes. Se genera una intensa sismicidad y magmatismo por fusión de rocas de la litosfera. Los bordes convergentes llevan también asociados la formación de orógenos (cordilleras) o islas volcánicas alineadas (arcos de islas). Los bordes convergentes pueden ser:

• Bordes Destructivos (Subducción): Ocurren cuando se destruye la litosfera oceánica por procesos de subducción. En estas regiones, una placa oceánica, más densa, se introduce o subduce por debajo de otra placa (oceánica o continental). La placa que subduce, debido a la fricción, se funde, originando magma que tiende a subir a la superficie, creando volcanes. Además, en las zonas de subducción se registran una serie de terremotos con hipocentros progresivamente más profundos conforme nos alejamos de la costa. Uniendo los hipocentros con una línea, se define el plano de Benioff, que indica la inclinación de una placa al hundirse debajo de otra. El hundimiento de una placa también genera la presencia de fosas oceánicas, que pueden alcanzar gran profundidad en las zonas de subducción.
• Bordes de Colisión (Obducción): Ocurren cuando no hay destrucción de litosfera, por el choque entre continentes. La litosfera continental es demasiado gruesa y poco densa para sumergirse en el manto, por lo que las dos placas chocan y se produce el cabalgamiento de una sobre la otra (obducción), deteniéndose el movimiento convergente. Este tipo de convergencia continental-continental da lugar a orógenos de colisión o de tipo alpino. Si la placa que subduce tiene un tramo oceánico y otro continental tras él, una vez que se ha introducido toda su litosfera oceánica, se produce el encuentro de los continentes. Dado que la litosfera continental es ligera y gruesa, ninguna de los continentes subduce, sino que tras la colisión, se incrustan y cabalgan uno sobre otro. El grosor de la litosfera continental se incrementa muchísimo, llegando a duplicarse. En este tipo de orógenos, a diferencia de los anteriores, el proceso predominante no es el vulcanismo, sino la tectónica; es decir, el relieve no se forma por una alineación de volcanes, sino que está formado por el plegamiento de los materiales de ambas placas y de los sedimentos que se habían acumulado entre ellas antes de que se produjera la colisión.

3.3. Límites Pasivos (Fallas Transformantes)

Además de las dorsales y zonas de subducción, las placas litosféricas pueden tener un tercer tipo de margen. En él se produce un desplazamiento lateral de una placa con respecto a otra, a través de las fallas transformantes. En estos límites de placa no se crea ni se destruye litosfera, por lo que se les denomina bordes conservativos. Hay dos tipos de bordes conservativos:

• El primero y más frecuente corresponde a las fallas que cortan transversalmente a las dorsales oceánicas, produciendo un desplazamiento lateral de la dorsal de hasta varios cientos de kilómetros.
• El segundo incluye las fracturas que conectan dos límites diferentes de placa.

No hay vulcanismo asociado a los bordes conservativos. Sin embargo, los terremotos son frecuentes, aunque solo aquellos que tienen un foco sísmico poco profundo.

4. Procesos Intraplaca

La mayoría de los procesos geológicos están ligados a las interacciones producidas en los bordes de las placas. Sin embargo, hay algunos acontecimientos que tienen lugar en zonas muy alejadas de estos bordes. Como ejemplos podemos observar los archipiélagos de islas oceánicas volcánicas, alineadas y ordenadas según su edad, como las islas Hawái.

La explicación más común para estos procesos de intraplaca es la existencia de puntos calientes en las zonas del interior de la Tierra situadas bajo las citadas formaciones. Un punto caliente es una zona donde se produce el ascenso de materiales muy calientes, sólidos pero muy plásticos, en forma de penachos, desde el manto profundo hasta la litosfera. Cuando este chorro de material ascendente alcanza la litosfera, provoca la fusión de rocas de la región y se forman magmas. Si las rocas fundidas atraviesan la litosfera oceánica, generalmente en una zona intraplaca, aparecen islas volcánicas. Si atraviesan la litosfera continental, se forma un vulcanismo intenso que da lugar a mesetas de lava. Como el penacho permanece en el mismo punto durante un largo período, mientras que la placa se mueve sobre él, el resultado es la formación de islas en cadena con diferente antigüedad.