Dinámica Interna de la Tierra: Procesos Geológicos y Tectónica

1. La dinámica interna de la Tierra

El campo magnético terrestre tiene una potencia suficiente para desviar las tormentas solares; esto indica que la Tierra posee una gran actividad en su interior. Marte tiene un campo magnético mucho más débil y, a pesar de la distancia con el Sol, la superficie del planeta es barrida intensamente por las tormentas solares. La actividad interna de la Tierra se debe a la gran cantidad de energía térmica acumulada en su interior, lo que produce movimientos convectivos.

Convección en el interior terrestre

Los movimientos de convección consisten en corrientes ascendentes y descendentes en el interior de un fluido, que se forman cuando este fluido se vuelve inestable al tener la parte superior más densa, tendiendo a hundirse, mientras que la parte inferior es menos densa y flota. Las corrientes se originan cuando el fluido es calentado por abajo. El fluido caliente se expande, su densidad disminuye y tiende a flotar formando corrientes ascendentes, mientras que el fluido situado más arriba está más frío y su mayor densidad le empuja a hundirse, formando corrientes descendentes. El planeta está separado en dos fases de muy distinta densidad que no pueden mezclarse: el núcleo metálico y el manto rocoso. El núcleo metálico es más denso que el manto rocoso, por eso no se mezclan aunque ambos están en convección.

2. Las manifestaciones de la convección

Los movimientos convectivos en el interior de la Tierra se muestran de diversas formas:

• Magnetismo terrestre: Tiene su origen en las violentas corrientes de convección que agitan el hierro líquido del núcleo externo. A temperaturas de varios miles de grados, originan corrientes eléctricas que causan el campo magnético.
• Movimiento de continentes: Se debe a los movimientos convectivos que tienen lugar en el manto terrestre. La parte superficial de las corrientes de convección se desplaza horizontalmente en la parte más superficial del manto, empujando a los continentes, separándolos o colisionándolos entre sí. Estas colisiones son el origen de muchas cordilleras.
• Vulcanismo: El calor transportado desde la base del manto hasta la parte más superficial de la Tierra da lugar a las dorsales oceánicas. En las zonas de subducción, donde las corrientes de convección se sumergen de nuevo, se produce la fusión del material de la corteza arrastrado hacia el interior del manto, lo que origina vulcanismo.
• Sismicidad: Los movimientos de los continentes y de los fondos oceánicos producen en la litosfera grandes fracturas, en las que el movimiento de los bloques produce fuertes terremotos. Las zonas de subducción presentan también una intensa actividad sísmica.
• Segregación de materiales por densidades: Los materiales menos densos van siendo llevados hasta la superficie, donde difícilmente pueden volver a hundirse; así se ha originado la corteza continental granítica. Este también ha sido el origen de la atmósfera y la hidrosfera terrestres.

3. La convección del manto y los relieves

El relieve más alto que se conoce en el Sistema Solar está en Marte y es el volcán Monte Olimpo, un gigantesco edificio de basalto de más de 24 km de altura. En Marte no hay cordilleras y en la Tierra sí. Sin embargo, en nuestro planeta no existe ningún volcán tan grande.

Explicación

En Marte no hay placas litosféricas. Las cordilleras que nos resultan tan familiares en la Tierra son el resultado de que la litosfera esté rota en fragmentos que se mueven, separándose o colisionando entre sí, hundiéndose por subsidencia bajo el peso de los sedimentos o levantándose isostáticamente cuando son empujadas por abajo.

Penachos térmicos y puntos calientes

Los penachos son columnas de material rocoso caliente que ascienden desde la base del manto hacia la superficie, donde originan una zona de intenso vulcanismo, llamado punto caliente. La solifluxión es el comportamiento de un material aparentemente sólido que puede fluir lentamente como un fluido muy viscoso. El manto presenta solifluxión. En su interior se forman penachos térmicos de roca caliente que ascienden a velocidades de pocos cm por año. Al llegar a la superficie originan puntos calientes con vulcanismo activo. Hay 3 tipos de relieves asociados a los puntos calientes: dorsales oceánicas, mesetas continentales elevadas y archipiélagos volcánicos.

4. Las dorsales oceánicas y las mesetas continentales

Las zonas volcánicas más activas del mundo son las dorsales oceánicas. Son cordilleras volcánicas de miles de km de longitud y con una altitud media de 2500 m. Presentan dos elevaciones paralelas con un valle central llamado rift. Aparecen además cortadas perpendicularmente por grandes fracturas, algunas de ellas de cientos de km de longitud llamadas fallas transformantes.

Mesetas continentales elevadas y rifting

La litosfera continental es gruesa, rígida y fría, y conduce muy mal el calor. Cuando bajo ella se sitúa un penacho térmico, el calor se acumula en su base, las rocas se dilatan, se hacen menos densas y experimentan un empuje hacia arriba, con lo que el continente empieza a abombarse y a fracturarse. Esto creó las mesetas elevadas, llanuras levantadas por la presión de un penacho térmico situado bajo la litosfera. El rift se puede convertir en una dorsal oceánica, separando los continentes y creando un océano en medio. La subsidencia térmica sucede cuando una zona calentada por un penacho térmico comienza a hundirse debido a que el penacho pierde actividad.

5. Los archipiélagos volcánicos

Los archipiélagos volcánicos se forman debido al calentamiento de una placa litosférica oceánica en una zona producida por un penacho térmico; este produce un abombamiento que es el archipiélago. Los puntos calientes de la litosfera oceánica originan archipiélagos volcánicos como Hawái, las Azores, etc. Pero no todos los archipiélagos volcánicos están relacionados con puntos calientes. El vulcanismo de un punto caliente en la litosfera oceánica vierte grandes volúmenes de basalto, pero no puede llegar a formarse un volcán gigante como el Monte Olimpo de Marte, porque en la Tierra las placas están en movimiento y no permanecen estáticas sobre el penacho térmico, por lo que en vez de formarse un único edificio volcánico de grandes dimensiones, se va formando un rosario de volcanes que se van extinguiendo a medida que se alejan del foco térmico.

Corrientes convectivas descendentes

Las imágenes sísmicas del interior terrestre muestran que los penachos térmicos forman columnas ascendentes bien organizadas. Cuando alcanzan la base de la litosfera se abren como un paraguas o más bien como el yunque que corona las nubes de tormenta; el flujo deja de ser ascendente y se hace radial. El penacho térmico se enfría mediante dos procesos:

• Conducción del calor a la litosfera: En ella se produce magmatismo que da lugar al vulcanismo.
• Expansión de los materiales: Las rocas forman zonas de menor presión y su expansión las enfría.

Cuando el material se hunde de nuevo en el manto forma corrientes descendentes que son más difusas que las ascendentes porque el flujo radial disgrega el penacho térmico. En su descenso, los fragmentos procedentes del penacho llegan a la discontinuidad de Repetti, pero no se hunden fácilmente en el manto inferior que es más denso y pueden quedar apoyados sobre la discontinuidad hasta que la presión los va compactando. Cuando su densidad ha aumentado lo suficiente, acaban por hundirse en el manto inferior.

6. La subducción

La litosfera oceánica, formada en las dorsales, es delgada y no muy densa debido a su alta temperatura, pero a medida que se aleja de la dorsal se va enfriando y también experimenta subsidencia térmica. Al mismo tiempo, se va volviendo más gruesa a medida que el material del manto superior se adhiere a su base. Finalmente, puede ocurrir que su peso la empuje a hundirse en el manto, formando una corriente convectiva descendente. Se origina entonces una zona de subducción, que es la zona en la que la placa oceánica se dobla y se hunde en el manto. La litosfera continental granítica no puede hundirse en el manto porque es menos densa.

Características de las zonas de subducción

• Se encuentran en los océanos, puesto que siempre es una placa oceánica la que subduce.
• La placa que permanece sin subducir, llamada placa cabalgante, puede ser oceánica o continental.
• En la zona donde la placa subducente se dobla, se forma una fosa oceánica profunda y alargada.
• En la fosa oceánica se acumula un gran espesor de sedimentos.
• Si los sedimentos son comprimidos contra la placa cabalgante, quedan adheridos a ella formando un prisma de acreción.
• Son zonas de intensa sismicidad, debido al rozamiento. Los seísmos están distribuidos según un plano inclinado, llamado plano de Benioff.
• La placa subducente experimenta una fusión parcial, que aporta magmas a la base de la placa cabalgante, produciendo manifestaciones magmáticas, como vulcanismo e intrusiones plutónicas.
• El empuje de la placa subducente sobre la placa cabalgante la comprime, aumentando su grosor y originando un relieve, un orógeno volcánico.

7. La formación de cordilleras: Los orógenos

Los orógenos son alineaciones montañosas y su origen está ligado a las zonas de subducción y a los movimientos de las placas. Según su origen:

• Arcos de islas: Cuando la placa cabalgante está formada por litosfera oceánica, el orógeno que se forma en su borde da lugar a un archipiélago lineal de islas volcánicas. Son zonas volcánicas y de intensa sismicidad. Las islas se forman por el engrosamiento de la placa cabalgante al ser comprimida por la placa subducente. Las fosas que se forman junto a los arcos de islas son las más profundas de la Tierra (fosa de las Marianas con 11.032 m de profundidad).
• Orógenos térmicos: Si la placa cabalgante está formada por litosfera continental, se origina en su borde un relieve volcánico (ej. Los Andes). En la zona de subducción también se forma una fosa oceánica, pero menos profunda que en los arcos de islas, ya que en estas se acumula un gran espesor de sedimentos procedentes de la erosión del continente.
• Orógenos de colisión: Cuando se produce el choque entre dos placas continentales, ninguna puede subducir y se produce un orógeno de colisión. El proceso predominante no es el vulcanismo sino la tectónica: el relieve está formado por el plegamiento de los materiales de ambas placas y de los sedimentos acumulados entre ellas.
• Orógenos de intraplaca: Cuando se produce una colisión entre continentes, la compresión se transmite hacia el interior de ambos. Es frecuente que se formen grandes fallas, causantes a su vez de terremotos. La sismicidad del sur de China es una consecuencia de la colisión entre Asia y la India, que levantó la cordillera del Himalaya.

8. La tectónica: Deformaciones de las rocas

Los esfuerzos compresivos y distensivos a los que está sometida la corteza producen tres tipos de deformaciones en las rocas:

• Deformación elástica: Es una deformación reversible. Las rocas se deforman al experimentar una sacudida brusca, pero después recuperan su forma inicial.
• Deformación plástica: Consiste en el plegamiento de las rocas y es irreversible; normalmente se produce cuando están sometidas a esfuerzos de compresión intensos durante millones de años.
• Deformación frágil: Corresponde a la rotura de las rocas. Ocurre cuando éstas soportan un esfuerzo compresivo o distensivo superior al que pueden absorber con una deformación elástica o plástica.

Pliegues

Los pliegues son deformaciones plásticas de las rocas. En ellos se pueden identificar 4 elementos: charnela (mayor curvatura), flancos (lados), núcleo (parte central) y plano axial (plano de simetría).

Tipos de pliegues

:•Anticlinales:Las capas mas modernas quedan envolviendo a ls mas antiguas.Si el plano axial está vertical,los flancos apuntan hacia abajo y la charnela está arriba.Su nucleo está formado por las capas mas antiguas.•Sinclinales:Las capas más antiguas quedan envolviendo a las mas modernas.Si el plano axial está vertical, los flancos apuntan hacia arriba y la charnela esta abajo.Su nucleo está formado por las capas mas modernas.  Segun la posicion del plano axial y de los flancos,los pliegues se pueden clasificar en diversos topos,tanto si son anticlinales como si son sinclinales.

DEFORMACION FRÁGIL.DIACLASAS.Las diaclasas y las fallas son deformaciones fragiles de las rocas.Las diaclasas son roturas de las rocas en las que los freagmentos no se han desplazado sino que se mantienen en su posicion inicial.Se pueden  producir por diversas causas:•Grietas de retracción:Se originan en las arcillas y lodos al secarse.•Grietas de gelifraccion:Son debidos al efecto de cuña del agua al helarse en las fisuras de las rocas.•Disyuncion columnar.Se produce en las coladas de lava al enfriarse.•Lajamiento por descompresion:Las rocas que se han originado en el interior de la corteza a altas presiones se explanden y fracturan al ascender hasta la superficie terrestre debido a la erosion del relieve.

FALLAS.ELEMENTOS GEOMETRICOS Y TIPOS DE FALLAS.Las fallas son roturas de las rocas en las que hay una dislocacion de los bloques o labios.El plano de fractura se llama plano de falla.Dependiendo de como se produzca la dislocacion de los labios se diferencian 3 tipos de fallas:•Directas o de gravedad:Se forman por esfuerzos distensivos,El labio hundido está apoyado sobre el plano de falla y ha resbalado sobre él .•Inversas:Se originan por esfuerzos compresivos.El labio hundido está bajo el plano de falla.•De rumbo o desgarre:La falla se forma por esfuerzos de cizalla.No hay movimiento vertical de los bloques,sino solo horizontal.este plano suele ser casi vertical.

MANTOS DE CORRIMIENTO.Un manto de corrimiento es una falla inversa casi horizontal, en la que el labio levantado, llamdo alóctono,se ha desplazado desde centenares de metros a decenas de Km.Se suelen formar en los orógenos de colision,debido a la fuerte compresion a la que son sometidos los materiales que quedan entre ambas placas.