Capas Terrestres, Ondas Sísmicas y Dinámica de Placas Tectónicas

Estructura Interna de la Tierra

Para conocer la estructura interna de la Tierra necesitamos distintas fuentes de información, como la sismología.

Sismología: ocurre un sismo o se induce de manera artificial. La onda sísmica viaja a través de la Tierra; parte de ella se refracta y parte se refleja, lo que permite obtener información de la zona que atraviesa.

• Ondas P (primarias): son compresionales; el material vibra hacia adelante y hacia atrás. Son las más rápidas y se transmiten tanto por sólidos como por líquidos.
• Ondas S (secundarias): presentan una vibración transversal a la dirección de propagación. Son más lentas y viajan únicamente por medios sólidos.

La velocidad de las ondas depende de la elasticidad y la densidad del material: esta aumenta con la profundidad al incrementarse la presión y al volverse el material más compacto y elástico (a mayor presión, mayor velocidad).

Modelos de la Estructura Interna

1. Estructura Geoquímica

Se basa en la composición química de los materiales y distingue tres capas principales:

• Corteza
• Manto
• Núcleo

El modelo geoquímico se fundamenta en el estudio de las ondas sísmicas: un cambio brusco de velocidad y dirección en las ondas equivale a una variación de la naturaleza o del estado físico de los materiales (discontinuidad sísmica).

• Discontinuidad de Mohorovičić: separa la corteza del manto.
• Discontinuidad de Gutenberg: separa el manto del núcleo.

2. Estructura Dinámica

Basada en el comportamiento mecánico y la teoría de la tectónica de placas, distingue cuatro capas:

• Litosfera: capa rígida que engloba la corteza y la parte superior del manto; está fragmentada en placas litosféricas.
• Astenosfera: capa plástica que coincide con el canal de baja velocidad; no es una capa continua sino discontinua.
• Mesosfera: comprende el manto intermedio y profundo hasta el límite con el núcleo externo.
• Endosfera: comprende el núcleo terrestre.

Teoría de la Tectónica de Placas

Esta teoría explica la movilidad de la corteza. Establece que la litosfera está fragmentada en una serie de placas o baldosas que se desplazan sobre el manto terrestre fluido.

Las placas se desplazan sobre la superficie finita de la Tierra y, a lo largo de sus fronteras o límites, se producen intensas deformaciones en la corteza y la litosfera. Esto da lugar a grandes cadenas montañosas (como los Andes y los Alpes) y grandes sistemas de fallas asociadas (como el sistema de la falla de San Andrés).

Este contacto por fricción es el responsable de la mayor parte de los terremotos, así como de la creación de volcanes y fosas oceánicas.

Origen del Movimiento de las Placas

El origen del movimiento de las placas se debe a las corrientes de convección en el interior del manto. Las corrientes de convección son patrones circulatorios que se presentan en fluidos que se calientan en su base. En el caso de la Tierra, la astenosfera se comporta como un fluido en escalas de tiempo de miles de años, considerándose que la fuente principal de calor es el núcleo. El papel de estas corrientes es liberar el calor original almacenado en el interior del planeta.

En las zonas donde dos placas se mueven en direcciones opuestas, las corrientes de convección forman nuevo piso oceánico, caliente y flotante, dando lugar a las cordilleras meso-oceánicas o centros de dispersión.

Dorsales Oceánicas y Zonas de Subducción

Dorsales oceánicas: son cordilleras submarinas formadas por el desplazamiento de las placas tectónicas. Conforme se alejan de los centros de dispersión, las placas se enfrían, tornándose más densas y hundiéndose en el manto a lo largo de zonas de subducción, donde el material litosférico es fundido y reciclado.

Zonas de subducción: son áreas de la superficie terrestre donde tiene lugar la convergencia de dos placas litosféricas, desarrollándose una intensa actividad tectónica, sísmica y volcánica. Se caracterizan, en general, por el deslizamiento de grandes bloques de litosfera oceánica hacia el interior del manto en un proceso llamado subducción. En ellas se encuentran los relieves más importantes del planeta, tanto negativos (en las fosas oceánicas) como positivos (en los cinturones montañosos).

Tipos de Convergencia entre Placas

Convergencia entre Placa Oceánica y Continental

• Fase I: la litosfera continental, al ser menos densa, se resiste a ser subducida y cabalga sobre la placa oceánica más densa, la cual es forzada a hundirse en el manto. Por calentamiento se generan magmas que ascienden a la superficie en el continente.
• Fase II: el choque puede deformar los márgenes continentales originando cinturones montañosos con abundantes plutones y metamorfismo; se conocen como márgenes continentales activos (como los Andes en América). En este tipo de subducción, la actividad sísmica es marcada y el vulcanismo es continental, explosivo y cinerítico (emisión de cenizas).

Convergencia de Dos Placas Oceánicas

• Fase I: una de las placas es cabalgada por la otra. El movimiento descendente de la placa hacia la astenosfera origina la zona de subducción: una fosa oceánica deprimida y profunda (alcanzando hasta 11 km de profundidad en la fosa de las Marianas, en el Pacífico).
• Fase II: la placa subducida se calienta en contacto con la astenosfera y facilita la formación de magmas que ascienden, dando lugar a erupciones volcánicas que forman arcos de islas (por ejemplo, las islas Aleutianas en el Pacífico Norte). Esta zona presenta gran actividad sísmica y un vulcanismo poco explosivo.

Convergencia de Dos Placas Continentales

• Fase I: cuando se consume totalmente la litosfera oceánica previa, se produce el encuentro directo de dos masas continentales. Esto provoca su colisión y obducción. Al tener ambas una densidad semejante e inferior a la del manto, ninguna subduce y chocan frontalmente. La compresión mutua termina por fusionarlas en un único bloque, originando un cinturón montañoso en el que a veces aparecen restos de litosfera oceánica.
• Fase II: la zona se caracteriza por estar intensamente deformada y metamorfizada, con presencia de intrusiones graníticas. La colisión de la corteza continental de la India con Asia, ocurrida hace aproximadamente 45 millones de años, produjo la cordillera del Himalaya.

Límites de Placas Tectónicas

Los límites son los bordes de una placa y corresponden a las zonas de mayor actividad tectónica debido a la interacción mutua. Existen tres clases principales:

• Límites divergentes o constructivos: bordes donde las placas se separan y emerge magma desde regiones más profundas. Se localizan en las dorsales oceánicas, donde el ascenso de material desde el manto crea nuevo suelo oceánico.
• Límites convergentes o destructivos: bordes en los que una placa colisiona contra otra, formando una zona de subducción (cuando la placa oceánica se hunde bajo la continental) o un cinturón orogénico (cuando dos placas continentales chocan y se comprimen). Se producen tanto entre placa oceánica y continental como entre dos placas continentales.
• Límites transformantes: bordes donde las placas se deslizan lateralmente una con respecto a la otra a lo largo de una falla de transformación. No producen ni destruyen litosfera. Debido a la gran acumulación de energía por fricción, estos desplazamientos generan terremotos de variada intensidad.