Estructura y Dinámica de la Tierra: Composición, Procesos y Recursos

Modelo Estático y Dinámico de la Tierra

Modelo Estático

Basado en la composición química de las capas.

Modelo Dinámico

Basado en el comportamiento mecánico de los materiales.

• Corteza oceánica - Corteza continental (zona de transición). Discontinuidad de Mohorovicic.
• Litosfera: comprende la corteza y el manto superior.
• Manto superior - Manto inferior. Discontinuidad de Wiechert-Gutenberg.
• Astenosfera - Mesosfera (Nivel D).
• Núcleo externo. Discontinuidad de Lehmann.
• Endosfera: comprende el núcleo externo (zona de transición) y el núcleo interno.

Discontinuidades Terrestres

Discontinuidad: Capa de la estructura de la Tierra que separa los distintos sectores de la corteza terrestre cuyas propiedades físicas difieren; las modificaciones en sus propiedades físicas se traducen en modificaciones de la velocidad de las ondas sísmicas que las atraviesan.

• Discontinuidad de Gutenberg: es la división entre el manto y el núcleo de la Tierra, situada a unos 2900 km de profundidad. Se caracteriza por no ser atravesada por las ondas sísmicas S y hacer disminuir la velocidad de las ondas sísmicas P.
• Discontinuidad de Mohorovicic: es una zona de transición entre la corteza y el manto terrestre. Se pone de relieve cuando las ondas P y S aumentan bruscamente su velocidad. Delimita las zonas del núcleo terrestre (interno y externo).

Origen y Tipos de Ondas Sísmicas

Origen de las ondas S y P: está relacionado con los movimientos sísmicos. El movimiento sísmico se propaga mediante ondas elásticas (similares al sonido), a partir del hipocentro.

• Ondas longitudinales, primarias o P: tipo de ondas de cuerpo que se propagan en el mismo sentido que la vibración de las partículas. Circulan por el interior de la Tierra, atravesando tanto líquidos como sólidos.
• Ondas transversales, secundarias o S: son ondas de cuerpo más lentas que las anteriores y se propagan perpendicularmente al sentido de vibración de las partículas. Atraviesan únicamente los sólidos y se registran en segundo lugar en los aparatos de medida.

Utilidades del Método Sísmico

• Prospección minera.
• Prospección arqueológica.
• Prospección de petróleo.
• Detección de acuíferos.

Tipos de Corteza Terrestre

• Corteza continental: es de naturaleza menos homogénea, ya que está formada por rocas con diversos orígenes. En ella predominan las rocas ígneas intermedias-ácidas (como el granito, por ejemplo) acompañadas de grandes masas de rocas metamórficas y sedimentarias muy variadas.
• Corteza oceánica: el nivel más inferior, llamado nivel III, está formado por rocas plutónicas básicas y gabros. Sobre los gabros se sitúa el nivel II de basaltos, rocas volcánicas de la misma composición que los gabros, básicos como ellos. Sobre los basaltos se asienta el nivel I, formado por los sedimentos. Las rocas más abundantes de esta capa son los piroxenos y los feldespatos.

Gases Tóxicos: Causas, Efectos y Soluciones

Causas generadoras de gases tóxicos

• Consumo de combustibles fósiles como el petróleo, el carbón o el gas (genera dióxido de carbono).
• Otras causas: el uso del automóvil, el aire acondicionado, la calefacción, las industrias siderúrgicas, refinerías petroleras o industrias cementeras.

Efectos negativos

• Emisión de CO2.
• Efecto invernadero.
• Emisión de gases tóxicos (nocivos para la salud).

Soluciones alternativas al impacto de gases nocivos

• Prevención y sustitución de modelos clásicos de producción por modelos sostenibles.
• Uso de energías alternativas limpias.
• Fuertes sanciones a los emisores de gases tóxicos (legislación).
• Sistemas de producción más limpios.
• Reciclado.

Recursos Naturales y su Utilización

Utilización de recursos: Sí, ya que los mismos (alimentos) forman parte de esas cantidades de materia y energía necesarias para la vida. Desde la perspectiva biológica del hombre se consideran los principales recursos el agua, los alimentos y el oxígeno.

Recursos alimenticios

• Recursos agrícolas.
• Recursos ganaderos.
• Recursos pesqueros.
• Generación de nuevas tecnologías en la producción de alimentos y nuevos recursos.

Pesca término sustentable: Sí, utilizando piscifactorías (piscicultura).

Conceptos Clave en Ciencias Ambientales

Medio ambiente: Conjunto de componentes físicos, químicos, biológicos y sociales capaces de causar efectos directos o indirectos, en un plazo corto o largo, sobre los seres vivos y las actividades humanas.

Sistema: es un conjunto organizado de cosas, partes o elementos interactuantes e interdependientes que se relacionan formando un todo unitario y complejo.

• Sistemas abiertos: reciben entradas del ambiente exterior y las modifican para generar salidas. Intercambian materia y energía regularmente con el ambiente.
• Sistema cerrado: no presentan intercambios con el entorno; están cerrados a cualquier influencia ambiental.

Entropía: es una medida del desorden de los sistemas termodinámicos en términos de la cantidad de energía irrecuperable.

Homeostasis: propiedad de los sistemas (especialmente de los sistemas vivientes) que se refiere a su capacidad permanente de respuesta y adaptación al entorno.

Recursos naturales: se refiere a las cantidades totales de los materiales existentes en la Tierra que pueden llegar a tener un valor económico. Ej: recursos forestales, minerales, energéticos, etc.

Impacto ambiental: es el efecto, positivo o negativo, que tiene una cierta actividad humana sobre el entorno.

Riesgo: la probabilidad de perder vidas humanas, propiedades o capacidad productiva debido a algún tipo de fenómeno natural o provocado por el ser humano.

Tecnologías de Posicionamiento y Observación

GPS: es un sistema compuesto por una red de 24 satélites denominada NAVSTAR que permite determinar nuestra posición en cualquier lugar del planeta, de día o de noche y bajo cualquier condición meteorológica. Los 24 satélites están distribuidos en 6 órbitas polares. Cada satélite da dos vueltas a la Tierra cada 24 horas.

Teledetección: es la técnica que permite obtener información a distancia acerca de la superficie de la Tierra o de otros objetos, sin que haya contacto físico. Esto se consigue detectando y grabando la energía emitida o reflejada (radiación) mediante un sensor y procesando, analizando y aplicando esa información.

Atmósfera, Clima y Energía

Estructura de la atmósfera: la división de la atmósfera se realiza en función de los cambios de temperatura que presenta en su zonación vertical. Se distinguen cuatro capas: troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera.

Clima: conjunto de fenómenos meteorológicos que caracterizan una zona en un período de tiempo amplio. En otros términos, es el promedio del tiempo atmosférico que reina en una zona durante varios años.

Energía solar: llega a la Tierra en forma de radiaciones electromagnéticas (sobre todo luz y calor) constituye una fuente energética que el ser humano puede utilizar directamente o mediante sistemas especiales de captación y conversión en otras formas de energía.

Energía eólica: es la energía cinética del viento. Los desplazamientos de las masas de aire que tienen lugar en la atmósfera son una fuente de energía renovable que el ser humano puede aprovechar directamente o transformar en otras formas de energía.

Contaminación del Aire y Lluvia Ácida

Contaminación del aire: condiciones atmosféricas en la que ciertas sustancias o formas de energía alcanzan concentraciones elevadas sobre su nivel ambiental normal como para producir un efecto nocivo en los seres humanos, los animales, la vegetación o los materiales.

• Causa natural: arrojan contaminantes a la atmósfera, actividades volcánicas, incendios naturales, actividades de algunos seres vivos, etc.
• Causas humanas: procesos industriales, la quema de combustibles fósiles para la generación de energía o para el transporte, la quema de otras sustancias, como los residuos o el tabaco, etc.

Lluvia ácida: se forma cuando ciertos contaminantes primarios emitidos a la atmósfera forman ácidos. Este fenómeno solo es posible cuando hay nubes con cuyas gotas de agua reaccionan estas sustancias contaminantes y en las que se disuelven. El resultado de la reacción son precipitaciones que contienen importantes concentraciones de ácidos o nieblas formadas por las nubes contaminadas de esta manera. En general, cualquier precipitación cuyo pH es inferior a 5 se considera "lluvia ácida".

Efecto de la lluvia ácida: en los ecosistemas inciden en el suelo, la vegetación natural, los cultivos y en las aguas continentales. Estas precipitaciones disuelven los nutrientes que son arrastrados por el agua de escorrentía.

Capa de Ozono y Efecto Invernadero

Capa de ozono: la mayor parte del ozono presente se encuentra en la estratosfera, a una distancia de entre 12 y 40 km de la superficie terrestre. Este ozono estratosférico se crea cuando la radiación ultravioleta disocia las moléculas de oxígeno (O2) a oxígeno atómico (O).

Efectos sobre la población

La disminución de ozono en la estratosfera hace que la población mundial se encuentre hoy más expuesta a la radiación UV. Esto incrementa la posibilidad de contraer enfermedades, en las personas que trabajan al aire libre. Las afecciones y enfermedades que pueden sobrevenir son cáncer de piel, cataratas y debilitamiento del sistema inmunológico.

Efectos sobre los ecosistemas

La radiación ultravioleta es dañina para el material genético y afecta a los procesos de crecimiento. En los ecosistemas marinos afecta especialmente, al ADN y al crecimiento y a la reproducción de aquellos organismos que se encuentran en la base de la cadena alimenticia.

Efecto invernadero: fenómeno natural mediante el cual la acción del vapor de agua, el CO2 y otros gases de la atmósfera impiden la salida de esa parte de la radiación del sol emitida por la Tierra en forma de ondas de radiación infrarroja (calor).

Hidrosfera y su Dinámica

Hidrosfera: capa formada por toda el agua de la Tierra. No es continua, pues aunque una parte ocupa aproximadamente un 71 % de la superficie terrestre con un espesor medio de alrededor de 4000 m, el resto se distribuye de forma irregular en el subsuelo y en la atmósfera. Tampoco es una capa estática, sino que presenta una dinámica que la somete a una permanente circulación por el planeta y a constantes cambios entre sus tres estados (sólido, líquido y vapor).

Dinámica hídrica: estudia el recorrido que sigue el agua en la hidrosfera, los cambios que experimenta en ella y los que genera en el terreno por el que circula.

Sequía: fenómeno hidrológico natural impredecible y extremo que implica una fuerte disminución de los recursos hídricos durante un tiempo lo suficientemente largo como para afectar a un área extensa con consecuencias socioeconómicas adversas.

Energía hidráulica: se obtiene al aprovechar la caída del agua desde una cierta altura.

Aprovechamiento de la energía hidráulica: la manera de aprovechar la energía cinética de un salto de agua es transformarla en energía mecánica y, posteriormente, en energía eléctrica. Estas transformaciones se realizan en una central hidroeléctrica.

Agua contaminada: cuando su composición o su estado natural se ven modificados, de tal modo que el agua pierde las condiciones aptas para los usos a los que estaba destinada.

Eutrofización: cambios que ocurren en un ecosistema acuático (río, estuario, bahía, lago, embalse, laguna, etc.) a causa del incremento de nutrientes (compuestos de fósforo y nitrógeno) en el agua.

Geosfera y su Estructura

Geosfera: esfera de rocas y metales que concentra casi toda la masa de la Tierra.

Estructura

• Corteza: parte exterior de la geosfera. Puede ser de dos tipos, caracterizados por su origen, composición, edad y espesor:
  • Corteza oceánica: más delgada y moderna, se está formando en las dorsales a partir de magmas basálticos procedentes del manto.
  • Corteza continental: más gruesa y antigua, es menos densa porque se compone de silicatos más ligeros y crece por sus bordes en las zonas de subducción.
• Manto: zona intermedia, está formado por silicatos de composición parecida a la del olivino.
• Núcleo: parte interna. Se supone constituido principalmente por hierro.
• Litosfera: es rígida y está formada por la corteza terrestre y el manto superior rígido.
• Mesosfera: sólida pero plástica. Permite el movimiento de masas de materiales a través de ella.
• Núcleo externo: es fluido. En su seno se producen corrientes de convección debidas a diferencias de temperatura o de densidad.
• Núcleo interno: sólido y muy denso.

Tectónica de Placas y Fenómenos Asociados

Tectónica de placas: explica gran parte de los fenómenos geológicos que tienen lugar en la Tierra como consecuencia de la evacuación de calor interno del planeta.

• Bordes divergentes: (situados entre dos placas que se separan) coinciden con dos tipos de estructuras geológicas características: las dorsales oceánicas y los valles de rift intracontinentales.
• Bordes convergentes: forman el límite entre dos placas que se aproximan y se empujan.
• Fallas transformantes: son fracturas que suelen intercalarse a lo largo de los bordes divergentes permitiendo la acomodación de fragmentos de placas que se mueven a diferente ritmo.

Terremotos o Seísmos

Terremotos o seísmos: se originan por la liberación brusca de la energía acumulada en una roca que sufre una deformación elástica, cuando esta vuelve a su estado inicial. La mayor parte de los terremotos se desencadenan en los límites de las placas litosféricas.

Efectos de los terremotos

• Sacudidas del suelo y de los edificios: la mayoría de las muertes ocurren al desplomarse las construcciones.
• Desplazamientos superficiales del suelo: tienen lugar a través de las líneas de falla preexistentes en el terremoto.
• Desplazamiento de tierras: un terremoto violento puede desencadenar miles de ellos, dependiendo de la naturaleza del terremoto.
• Tsunamis: series de olas marinas que se desplazan a gran velocidad y que llegan a alcanzar decenas de metros de altura al chocar contra las costas. Los originan los terremotos que se producen en el fondo marino (maremotos).

Factores que aumentan el riesgo sísmico

Grandes aglomeraciones humanas situadas en zonas de fallas, o sobre suelos poco consolidados. La mayor devastación se produce en los barrios superpoblados de las ciudades de los países pobres, donde hay construcciones de baja calidad. En los países ricos, son factores añadidos el envejecimiento de la población, el valor de los bienes naturales expuestos a los riesgos y la dependencia de las tecnologías, que quedan inservibles después de un terremoto.

Procesos Magmáticos y Tipos de Magmas

Procesos magmáticos: intervienen desde la génesis de los magmas hasta su consolidación en rocas magmáticas. Se denomina magmatismo y es el principal mecanismo generador de rocas en la litosfera.

Tipos de Magmas

• Basáltico o básico: proceden de la fusión de las rocas del manto superior, son ricos en olivino y pobres en cuarzo. Son muy fluidos y suelen llegar a la superficie y formar volcanes.
• Graníticos o ácidos: resultan de la fusión de las rocas de la corteza continental profunda y son ricos en cuarzo, consolidan a gran profundidad formando rocas plutónicas del tipo de los granitos.
• Andesíticos o intermedios: forman las rocas llamadas andesitas. Algunos se originan a partir de la fusión de la corteza oceánica que subduce (calcoalcalinos), otros son magmas derivados de magmas basálticos que se modifican al ascender a través de la litosfera continental.

Tipos de Erupciones Volcánicas

Índice de explosividad: porcentaje de material piroclástico en la cantidad total de materiales emitida por la erupción.

• Erupción efusiva: poco explosivas, los magmas que las provocan son muy fluidos. Se caracteriza por el flujo de lavas basálticas a través de fisuras (lineales o radiales) o desde un lago de lava en un cráter.
• Erupción mixta: explosiones moderadas que arrojan lava incandescente en pequeñas erupciones casi continuas. Otras generan explosiones de gas mezclado con cenizas, que forman grandes nubes que ascienden y se expanden con rapidez.
• Erupción explosiva: violentas explosiones que generan mezclas de gas y material volcánico fragmentado a altas temperaturas. Estas nubes ardientes pueden desplazarse ladera abajo a gran velocidad y son muy destructivas. Otras originan una columna gaseosa que se eleva a gran altura y desprende gran cantidad de fragmentos sólidos.

Procesos Metamórficos y Meteorización

Procesos metamórficos: las rocas magmáticas o sedimentarias son sometidas a condiciones termodinámicas distintas de las de sus ambientes de formación, experimentan un conjunto de procesos denominados metamorfismo, que las transforma en rocas diferentes, con características propias; las rocas metamórficas.

Meteorización: cambios físico-químicos que sufren las rocas, que las disgregan y que alteran su composición mineral (los minerales originales de las rocas se transforman en otros más estables).

Mecanismos de meteorización

Los cambios que tienen lugar en las rocas como consecuencia de la meteorización se deben a sus interacciones con la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera.

• Acciones mecánicas: afectan a las características texturales de las rocas, a las que desintegran en pequeños fragmentos. Las provocan las variaciones bruscas de temperatura o las presiones ejercidas en las grietas y poros de las rocas por el agua al congelarse, por las sales al cristalizar, por la actividad de los seres vivos.
• Reacciones químicas: el agua, las sustancias que lleva disueltas y los gases de la atmósfera reaccionan con los minerales y los disuelven, los transforman o los descomponen.
• Meteorización mecánica o física: aquella que tiene lugar a través de un conjunto de mecanismos que fragmentan las rocas, pero que no alteran su composición mineralógica.

Procesos Periglaciares y Glaciares

Procesos periglaciares: conjunto de acciones geológicas sobre la superficie del terreno que se producen como consecuencia de los cambios de fase del agua (de sólido a líquido, y viceversa).

Glaciar: gran acumulación natural de hielo capaz de desplazarse por gravedad. Al hacerlo, induce en las rocas del entorno una serie de efectos conocidos como procesos glaciares, cuyas consecuencias en el relieve son características.

Movimiento de los glaciares: se debe a la gravedad, que actúa sobre la masa de hielo, y a la existencia de un desnivel entre la zona de acumulación y la de ablación, lo que puede deberse a una posición elevada de la zona de acumulación (en una cordillera) o a la propia forma de la masa de hielo (más gruesa en el centro que en la periferia). Es la suma de un deslizamiento basal (de toda la masa de hielo sobre el lecho de roca) y de la deformación interna de la masa de hielo, causada por el deslizamiento de las capas planares de las que se componen, unas sobre otras; por el reajuste de los cristales o por fenómenos de compresión-distensión derivados de cambios de fase.

Recursos, Reservas y Yacimientos Minerales

Recurso: se refiere a la cantidad total de un material que existe en la geosfera (un elemento, un mineral o un líquido como el agua o el petróleo, etc.) y que puede llegar a tener valor económico.

Reserva: se usa para hacer referencia solo a la parte de dicho recurso que puede ser explotada con la tecnología actual para obtener un beneficio económico.

Yacimientos minerales: concentraciones de algunos minerales que se forman en las rocas y que se aprovechan una vez sometidos a una mayor o menor transformación.

Recursos Energéticos

Recurso energético no renovable: son aquellos que, al igual que los recursos minerales, no se regeneran o lo hacen a un ritmo infinitamente más lento que el de su consumo, a un ritmo que se puede considerar inexistente en la realidad. Suelen ser materiales que contienen energía almacenada y que se encuentran en la Tierra en cantidades limitadas, como son los combustibles fósiles o los "combustibles" nucleares.

Recurso energético renovable: aquellos cuya regeneración se produce a un ritmo ligeramente inferior o igual al de su consumo, lo que los hace teóricamente inagotables, al menos en la escala de tiempo humana. Estos consisten en flujos de energía que tienen lugar de forma constante en los procesos terrestres (energía solar, hidráulica, el viento, geotérmica o la de los océanos) o energía almacenada pero de rápida regeneración, como la biomasa.

Hidrocarburos

Hidrocarburos: moléculas compuestas principalmente por carbono e hidrógeno combinados de diversas formas. Los principales yacimientos de hidrocarburos naturales son los de petróleo y gas natural.