Origen de la Tierra y Estructura Interna: Procesos Geológicos y Tectónica de Placas

Origen de la Tierra y el Sistema Solar

Nuestro planeta y el resto del sistema solar deben su existencia a una primitiva supernova (fase explosiva y terrible estallido final de una estrella gigante). En el holocausto nuclear de la supernova se sintetizan los elementos químicos más pesados, se dispersan por el espacio intergaláctico, junto con el resto de elementos originados en el interior de la estrella, y constituyen el polvo cósmico.

El Sol y el Sistema Solar

Hace unos 4667 millones de años, la Tierra se formó en el sistema solar a partir de partículas de polvo cósmico generadas por una supernova.

La onda expansiva generada por la explosión de una supernova situada en el extremo de uno de los brazos de nuestra galaxia, la Vía Láctea, originó la compactación de una inmensa nebulosa de gas y la enriqueció con polvo cósmico. La nebulosa comenzó a girar y se transformó en un gigantesco disco de materia aplanado y comprimido. Más tarde aparecieron turbulentos remolinos, causados por inestabilidades gravitatorias, que dividieron el excepcional y primitivo disco aplanado de gas y polvo:

• El remolino central capturó la mayor parte de la materia de la nebulosa y se convirtió en el protosol (bola de gas, hidrógeno y helio) que se fue compactando y calentando cada vez más. El protosol llegó a alcanzar temperaturas tan elevadas que comenzaron las reacciones de fusión termonuclear del hidrógeno para formar helio: en ese instante, el Sol se encendió y comenzó a emitir gran cantidad de energía radiante.
• Las regiones del disco se desgajaron y formaron turbulentos remolinos que atraparon el polvo cósmico (gases, hielo y partículas rocosas). La fuerza de la gravedad provocó el impacto de unos cuerpos contra otros y favoreció la construcción gradual de estructuras cada vez mayores (planetesimales). La aglomeración de estos cuerpos mediante un proceso de impactos sucesivos (acreción de planetesimales) dio lugar a la formación de los planetas, satélites y demás astros.

Estudio de la Tierra: Métodos Indirectos y Ondas Sísmicas

Terremotos y Maremotos

Algunos sismos están provocados por erupciones volcánicas o el hundimiento de cavernas, pero la mayor parte se debe a sacudidas brutales del suelo a causa de la fracturación de las rocas en la profundidad, que liberan súbitamente grandes cantidades de energía lentamente acumulada a lo largo de los años.

Los sismos que tienen lugar en la tierra se denominan terremotos y los que tienen lugar en los fondos marinos reciben el nombre de maremotos. Pueden ocasionar enormes y destructivas olas (tsunamis) que forman una pared de agua hasta de 50 m de altura y arrasan las costas a una velocidad que puede superar los 100 km/h.

Las vibraciones originadas se propagan en forma de ondas sísmicas que forman frentes de ondas esféricos y recorren el interior del globo terráqueo de parte a parte, en todas las direcciones.

Las ondas sísmicas se generan en una zona puntual denominada foco o hipocentro, que se localiza a varios kilómetros de profundidad. Al cabo de un tiempo se pueden captar mediante receptores denominados sismógrafos, que registran la llegada de las ondas mediante unos gráficos llamados sismogramas.

El epicentro es la zona de la superficie terrestre situada directamente sobre el foco.

Tipos de Ondas Sísmicas

Ondas materiales, como las ondas sonoras, que necesitan medios físicos para propagarse. Cuando se produce un terremoto se generan 3 tipos principales de ondas sísmicas:

• Ondas P (Primarias): Son ondas de compresión que provocan en las rocas una sucesión de compresiones y expansiones, hacia atrás y hacia delante, en la misma dirección en que se mueve la onda. Son las primeras en llegar a un punto determinado y las que se registran en primer lugar en el sismograma. Se propagan a través de todos los medios (sólidos, líquidos y gaseosos).
• Ondas S (Secundarias): Son ondas transversales que provocan movimientos de arriba a abajo, perpendicularmente a la dirección en que se desplaza la onda. Se registran en segundo lugar en el sismograma y no se propagan a través de los medios fluidos.
• Ondas L (Superficiales): Cuando las ondas P y S alcanzan el epicentro, generan ondas superficiales, también llamadas L o lentas porque son las últimas en llegar. Son las causantes de los mayores desastres en los terremotos.

La Sismicidad en el Interior de la Tierra

Cuando los geólogos interpretan los sismogramas obtienen información indirecta de la naturaleza rocosa del interior de la Tierra y de su estado físico.

En los sismogramas se comprueba que las ondas sísmicas que atraviesan la Tierra se reflejan y se refractan, experimentando cambios en la velocidad y en la dirección de propagación, relacionados con la naturaleza y las propiedades de las rocas que atraviesan.

Estructura Interna de la Tierra

Modelo Geoquímico

Considera que el interior de la Tierra es una enorme estructura rocosa distribuida en capas concéntricas (manto, corteza y núcleo) separadas por discontinuidades. Las discontinuidades son cambios bruscos en la velocidad de propagación de las ondas sísmicas, y señalan zonas de separación entre capas que presentan distinta composición química, mineralógica o diferente estado físico. Las principales discontinuidades son:

• Discontinuidad de Mohorovičić: Separa la corteza del manto.
• Discontinuidad de Gutenberg: Separa el manto del núcleo.
• Discontinuidad de Wiechert-Lehman: Separa el núcleo externo del núcleo interno.

La Corteza

Es la capa externa y está situada por encima de la discontinuidad de Mohorovičić. Químicamente está formada por silicatos de aluminio, calcio, sodio y potasio. En ella distinguimos la corteza continental y la corteza oceánica:

• Corteza continental: Tiene un espesor entre 6 y 70 km. Las rocas más importantes en ella son sedimentarias, metamórficas y magmáticas, pero destaca el granito. Tiene una antigüedad aproximada de 3800 millones de años.
• Corteza oceánica: Es una capa más delgada, con un espesor de 6 a 12 km. Está formada por rocas magmáticas volcánicas como el basalto. Es más densa que la corteza continental y mucho más joven, ya que su antigüedad es de unos 180 millones de años.

El Manto

Es la zona comprendida entre la discontinuidad de Gutenberg y la de Mohorovičić. Está formado por un tipo de rocas oscuras llamadas peridotitas, cuyo mineral principal es el olivino. Distinguimos entre un manto inferior y un manto superior. La presión y la temperatura en el interior del manto son elevadas, por lo que los materiales se organizan para ser muy compactos y densos. La profundidad del manto llegaría a los 2900 km.

El Núcleo

Se extiende desde la discontinuidad de Gutenberg hasta el centro de la Tierra (6371 km de profundidad). Distinguimos entre:

• Núcleo externo: Está muy líquido y formado por hierro, níquel, azufre, silicio y oxígeno.
• Núcleo interno: Es sólido; debido a las grandes presiones y temperaturas, los materiales no se funden y se mantienen sólidos. Ambos núcleos están separados por la discontinuidad de Lehman.

Modelo Dinámico

Representa la estructura de la Tierra dividida en sucesivas capas según su comportamiento mecánico y térmico. Las capas más calientes generan corrientes de convección que impulsan la dinámica terrestre desde las capas más internas hasta la litosfera.

• Endosfera: Es la zona más interna de la Tierra, constituida por el núcleo. El campo magnético terrestre rodea la Tierra y se extiende hasta el espacio exterior; constituye un invisible escudo protector de líneas curvadas de fuerza magnética que desvía el incesante bombardeo de las partículas energéticas procedentes del Sol.
• Capa D' (Capa D): Se pone en manifiesto por una pequeña disminución de la velocidad de las ondas sísmicas en el límite de separación entre el núcleo externo y el manto inferior. Se trata de una de las zonas más dinámicas del planeta, ya que acumula calor procedente del núcleo externo. Parte de este calor se escapa poco a poco y genera corrientes de convección en la mesosfera.
• Mesosfera: Comprende la región del manto inferior y superior, situada por encima de la capa D' y hasta la litosfera.
• Litosfera: Es la capa más externa, compuesta por materiales rocosos de la corteza y una parte del manto superior. Su espesor medio es de unos 100 km (es menor en la litosfera oceánica que en la continental). Está fragmentada en trozos llamados placas litosféricas que encajan entre sí como un puzle y flotan sobre el manto superior.

La Tectónica de Placas y el Relieve Submarino

El desarrollo tecnológico permitió a los oceanógrafos cartografiar el fondo de los océanos y comprobar que estos poseen un complejo relieve.

El Relieve Submarino

• Dorsales oceánicas: Cordilleras de gran longitud elevadas de 2000 a 3000 m sobre la llanura abisal.
• Volcanes submarinos: El fondo del océano tiene grietas por las que afloran materiales incandescentes que, al emerger, forman islas volcánicas.
• Guyots: Montes submarinos de cima plana erosionados.
• Fosas oceánicas: Zonas profundas y estrechas que pueden alcanzar hasta 11 000 metros bajo el nivel del mar.