Estudi de la geosfera i dinàmica litosfèrica

Mètodes d'estudi de la Terra

• Observació directa de les capes externes: l’atmosfera, la hidrosfera i la part superficial de la geosfera.
• Mètodes indirectes: algunes parts de la Terra no són accessibles i han de ser deduïdes a partir de dades obtingudes amb mètodes d’estudi indirectes.

L'estudi directe de la geosfera

L’estudi directe inclou l’observació de les roques superficials, els sondejos, les fotografies aèries i de satèl·lits, el radar i el sonar.

L'exterior de la geosfera

• El relleu dels continents: presenten zones més o menys planes i serralades on s’alternen muntanyes i valls; també presenta les línies de costa.
• El relleu dels fons oceànics: en general són plans, amb dorsals i fosses.

El mètode sísmic

És un mètode d’estudi indirecte que utilitza les variacions en la velocitat de propagació que experimenten les ones sísmiques quan travessen els diferents materials de l’interior de la geosfera.

Tipus d'ones sísmiques

Les ones sísmiques són vibracions que es propaguen en totes direccions i més ràpidament com més rígid és el medi que travessen:

• Ones P: es comprimeixen i es dilaten alternativament. Es propaguen tant per medis sòlids com líquids.
• Ones S: oscil·len perpendicularment a la direcció de propagació. Són més lentes que les ones P i no poden travessar líquids.
• Ones superficials: no s’usen en el mètode sísmic.

Les discontinuïtats sísmiques

En els terratrèmols, les ones sísmiques que es generen es propaguen en totes direccions a través de la geosfera. En arribar a la superfície terrestre, els sismògrafs les detecten i les registren en gràfics.

Les ones canvien de direcció i velocitat a unes profunditats molt concretes. Són les discontinuïtats, límits entre capes de diferent composició, estat físic o comportament mecànic.

Models d'estructura interna

El model geoquímic

La geosfera té una estructura interna formada per capes i subcapes de diferent composició:

• L’escorça: és la capa més superficial (des de la superfície fins als 20 km).
  • L’escorça continental: forma els continents i les plataformes continentals submergides (varia entre els 30 i els 40 km).
  • L’escorça oceànica: forma la resta de les zones cobertes pels oceans (varia entre els 5 i els 15 km).
• El mantell: es divideix en la zona externa (entre els 30 i els 100 km) i la zona interna (dels 30-100 km fins als 2.900 km).
• El nucli: s’estén des dels 2.900 km fins al centre del planeta.
  • Nucli extern: entre els 2.900 km i els 5.100 km.
  • Nucli intern: dels 5.100 km fins al centre terrestre; és metall sòlid.

El model geodinàmic

Proporciona informació sobre si els materials són fluids, plàstics o rígids, i si poden moure’s o no:

• La litosfera i les plaques: capa més superficial de la geosfera. S'estén des de la superfície fins a uns 100 km (zones continentals) o 30 km (zones oceàniques) de profunditat. Té un comportament rígid. Està dividida en plaques connectades amb límits ben definits; no és contínua.
• La mesosfera: les altes pressions i temperatures fan que les roques del mantell siguin blanes i tinguin un comportament plàstic. En les zones més profundes hi ha masses de roques molt calentes que són menys denses que les del voltant i que ascendeixen pel mantell fins a la litosfera.
• L’endosfera: la part externa és líquida. L’interna, coincident amb el nucli, és una esfera de metall sòlid.

La tectònica de plaques

La primera hipòtesi mobilista dels processos tectònics fou la «deriva dels continents» d'Alfred Wegener. En el passat, hi hagué un supercontinent (Pangea) que es fragmentà en els continents actuals. En moure’s, empenyeren, plegaren i elevaren els sediments dels llits marins, provocant d’aquesta manera l’aparició de serralades.

Actualment sabem que:

• La litosfera està dividida en plaques tectòniques.
• Les plaques són dinàmiques: es desplacen, augmenten o redueixen la mida i canvien de forma.
• Les plaques interactuen, sobretot a les vores o límits, on té lloc una intensa activitat geològica.
• La dinàmica de les plaques litosfèriques permet explicar la totalitat dels processos geològics.

Tipus de vores de placa

Les vores divergents

Dues plaques que se separen. La separació fa que entre ambdues es formin escletxes on el magma se solidifica a l’exterior, omple el buit i forma litosfera nova.

• Els rifts intercontinentals: així es formà la zona d’Àfrica oriental.
• Les dorsals: com la que recorre de nord a sud el centre de l'Atlàntic.

Les vores transformants

Dues plaques que freguen en créixer o desplaçar-se en la mateixa direcció, però en sentit contrari. La litosfera ni es crea ni es destrueix. Solen aparèixer en les dorsals, encara que algunes estan a la litosfera continental.

Les vores convergents

Límits de dues plaques que es mouen una cap a l’altra. Produeix una reducció de les plaques implicades (una destrucció de litosfera):

• Convergència entre placa continental i oceànica: produeix la subducció, una introducció de l'oceànica (més densa) sota la continental. Per la pressió entre les plaques, es pleguen i s’eleven les roques de la continental (ex: serralada dels Andes).
• Convergència entre dues plaques oceàniques: la més densa se subdueix sota l'altra amb un angle pronunciat i a més velocitat. Aquesta fon les roques del mantell i origina magmes que pugen, donant lloc a conjunts d’illes volcàniques agrupades en forma d’arc (ex: illes Aleutianes).
• Convergència entre dues plaques continentals: cap de les plaques s’enfonsa. Els dos blocs s’empenyen i les roques es pleguen i s’eleven, formant una serralada (ex: Himalaia).

L’activitat intraplaca

Manifestacions volcàniques i sísmiques que es produeixen en zones allunyades de les vores actives. El principal exemple són els punts calents. Ex: la cadena hawaiana, on les illes es disposen en filera i ordenades segons l’edat.