Geología Fundamental: Origen, Estructura Interna y Dinámica de la Tierra

Origen y Evolución de la Tierra: Desde el Big Bang hasta la Geodinámica Actual

La Teoría del Big Bang

Concepto Inicial

Toda la materia estaba concentrada en un punto de densidad infinita, sin tiempo ni espacio definidos.

Evidencias de su Existencia

• Ley de Hubble: Las galaxias se alejan unas de otras a velocidades directamente proporcionales a su distancia.
• El Big Bang fue una explosión cuyos restos, que consistían en hidrógeno (H) y helio (He), comenzaron a enfriarse y a formar las primeras estrellas y galaxias.

Formación del Sistema Solar y la Tierra

La Nebulosa Primitiva

Los cuerpos del sistema solar se formaron a partir de una nube en rotación llamada nebulosa solar. Esta se contrajo y giró cada vez más rápido hasta alcanzar un equilibrio entre la fuerza gravitacional y la centrífuga. La materia se concentró en el centro, formando el protosol.

Evolución Temprana de la Tierra

El material de la nebulosa se condensó. La energía gravitacional se transformó en calor, lo que provocó que los materiales se fundieran y se separaran según su densidad: los materiales metálicos se dirigieron al centro y los más ligeros a la superficie.

Desarrollo de la Atmósfera y la Vida

Atmósfera Primitiva

Gases del interior de la Tierra (carbono, nitrógeno, azufre y vapor de agua) fueron liberados. A medida que el planeta se enfrió, el vapor de agua formó los océanos. Posteriormente, aparecieron moléculas orgánicas (aminoácidos, proteínas y lípidos).

Origen de la Vida y la Atmósfera Actual

Los primeros organismos, bacterias, realizaron fotosíntesis, liberando oxígeno y transformando la atmósfera primitiva en la atmósfera actual.

La Tierra como Planeta Activo y Sistema Interconectado

Fuentes de Energía Terrestre

• Energía Solar: Actúa en la superficie, impulsando interacciones entre la atmósfera, hidrosfera y corteza, y generando procesos geológicos externos.
• Energía Interna: Responsable de los procesos geológicos internos. Se clasifica en:
  • Almacenada: Desde la formación del planeta.
  • Generada: Por la desintegración de elementos radiactivos.

La Tierra como Sistema Interconectado

• Atmósfera: Capa gaseosa que envuelve la Tierra, protege de las radiaciones, y sus intercambios con la superficie crean el tiempo y el clima.
• Hidrosfera: Comprende toda el agua presente en la Tierra.
• Biosfera: Incluye toda la vida. Los seres vivos dependen del medio para sus procesos básicos y, a través de sus interacciones, lo mantienen y alteran.
• Geosfera: La parte sólida de la Tierra, compuesta por rocas, y dividida en corteza, manto y núcleo.

Estructura Interna y Dinámica Terrestre: Ondas Sísmicas y Zonas Geológicas

Ondas Sísmicas: Ventana al Interior Terrestre

Tipos de Ondas Sísmicas

• Ondas Superficiales: Conllevan consecuencias desastrosas en la superficie.
• Ondas Profundas o Volumétricas: Se transmiten por el interior de la Tierra y se utilizan para su estudio.
  • Ondas P (Longitudinales o Primarias): Son las más rápidas, de compresión y dilatación.
  • Ondas S (Transversales o Secundarias): Se propagan perpendicularmente a la dirección de propagación y no se transmiten en líquidos.

Comportamiento de las Ondas Sísmicas

• Trayectoria: Cambia en medios de distinta composición, donde se refractan.
• Velocidad: Depende de la densidad, rigidez y elasticidad del medio. La velocidad aumenta con la rigidez y disminuye con la densidad.

Discontinuidades y Capas de la Tierra

Principales Discontinuidades

• Moho (Mohorovičić): Separa la corteza del manto.
• Gutenberg: Separa el manto del núcleo.
• Lehmann: Separa el núcleo externo del núcleo interno.

Estructura Interna de la Tierra

• Corteza: Capa rígida externa, fina y de composición diversa.
  • Continental: Compuesta principalmente por rocas metamórficas y graníticas.
  • Oceánica: Compuesta por rocas basálticas, generalmente más joven.
• Manto: Sólido hasta los 2900 km de profundidad, compuesto por rocas silicatas. Se divide en manto superior e inferior.
• Núcleo:
  • Externo: Fundido.
  • Interno: Sólido.
  Ambos compuestos principalmente por sulfuros de hierro y níquel.

La Tierra como Máquina Térmica

Gradiente Geotérmico y Fuentes de Calor Interno

El aumento de temperatura con la profundidad se conoce como gradiente geotérmico. El calor interno proviene de:

• La formación del planeta.
• La cristalización del núcleo interno de hierro.
• La desintegración de elementos radiactivos.

Mecanismos de Liberación de Calor

• Conducción: En el núcleo metálico (buen conductor) y en la corteza (mal conductor, actúa como aislante).
• Convección: En el manto, donde la roca caliente asciende y la fría se hunde.
• Plumas Térmicas: Ascenso de material caliente y menos denso hacia la superficie.

Zonas Geológicas de la Tierra

Zonas Continentales

No se definen únicamente por la costa.

• Continentes: Lugares constituidos por una gruesa corteza continental que incluye zonas sumergidas que enlazan con los fondos oceánicos.
• Cratones: Regiones planas, con rocas antiguas y grandes deformaciones, que forman la base de los continentes más jóvenes.
• Cordilleras: Unidades montañosas lineales, con rocas modernas y plegamientos.

Zonas Oceánicas

• Llanuras Abisales: Fondos oceánicos amplios y planos.
• Dorsales Oceánicas: Sucesivas capas de lava, fracturadas y elevadas, con una depresión central (rift) simétricamente alrededor de la dorsal.
• Fosas Oceánicas: Surcos profundos y estrechos en los márgenes continentales, junto a cadenas montañosas jóvenes o arcos de islas volcánicas.

Zonas de Transición

Entre las zonas emergidas y oceánicas.

• Plataforma Continental: Zona de suave pendiente desde la línea de costa hacia el mar, donde se acumulan sedimentos.
• Talud Continental: La plataforma termina en un brusco escarpe que la comunica con las cuencas oceánicas.
• Borde Continental: Continuación del talud, con una pendiente más suave.

Tectónica de Placas: Dinámica Global y Límites Divergentes

Fundamentos de la Tectónica de Placas

Se basa en el comportamiento rígido de la litosfera y en la creación/destrucción del fondo oceánico. La litosfera está dividida en placas que rotan y se mueven debido al calor interno de la Tierra.

Las placas se mueven a velocidades lentas pero constantes, cambiando de forma y tamaño. Existen placas continentales y oceánicas.

Límites Divergentes o Constructivos

Caracterizados por la rotura de continentes y la creación de nueva corteza oceánica.

Anatomía de una Dorsal Oceánica

Es una elevación lineal y extensa formada a lo largo de una placa divergente.

Las dorsales oceánicas presentan fosas en su eje, limitadas por una falla de rift. Cuando las placas se separan, el material fundido asciende y crea nueva corteza oceánica. A medida que la litosfera se aleja de la dorsal, se enfría, aumenta su densidad y se hunde por debajo de la superficie de los océanos.