Evolución Geológica: Del Origen del Sistema Solar a la Tectónica de Placas

Origen de la Tierra y del Sistema Solar

Formación del Sistema Solar

1. La materia se concentró hacia el núcleo de la nebulosa debido a su propia atracción gravitatoria.
2. A causa de la rotación y contracción gravitatoria, la nebulosa se fue aplanando hasta adquirir forma de disco.
3. En el centro de este disco se acumuló la mayor parte de la masa de hidrógeno y helio. Estas condiciones propiciaron reacciones de fusión nuclear entre átomos de hidrógeno para dar helio: es el origen del Protosol, a partir del cual se originó el Sol. En la periferia del Protosol se diferenciaron anillos de materia, en los que la unión de partículas de gas y polvo dio lugar a cuerpos cada vez mayores, llamados planetesimales. La atracción gravitatoria entre planetesimales permitió su crecimiento por acreción, dando origen a pequeños protoplanetas de forma más o menos esférica, a consecuencia de su movimiento giratorio.
4. La naturaleza rocosa o gaseosa de los planetas quedó determinada por su distancia al Sol: los planetas más rocosos están más cerca del Sol y los planetas menos rocosos están más alejados.

La diferenciación de la Tierra

Tras su formación, la Tierra era una masa incandescente que lentamente se fue enfriando. Durante este proceso se produjo su diferenciación gravitatoria en capas concéntricas, de densidad creciente hacia el interior del planeta: atmósfera, hidrosfera y geosfera (dividida en partes diferenciadas: corteza, manto y núcleo).

El interior de la Tierra: La Geosfera

Métodos de estudio

Métodos directos

Se basan en el estudio de los materiales arrojados en las erupciones volcánicas o extraídos mediante sondeos. Estos materiales proceden de localizaciones situadas, como máximo, a unos 10 km de profundidad, por lo que resultan insuficientes si tenemos en cuenta que el radio terrestre es de casi 6.400 km.

Métodos indirectos

Permiten deducir las características de las capas de la geosfera sin necesidad de su observación directa. El más empleado es el método sísmico, que estudia el comportamiento de las ondas sísmicas al propagarse por el interior de nuestro planeta.

Métodos sísmicos

Los sismos o terremotos tienen su origen en sacudidas bruscas de la corteza terrestre al liberarse la energía acumulada en zonas de fricción y fractura. Esta energía se propaga por la superficie y por el interior del planeta en forma de ondas sísmicas.

Existen dos tipos de ondas sísmicas que se propagan en profundidad y, por tanto, aportan información sobre la estructura interna de la Tierra:

• Ondas primarias (P)
• Ondas secundarias (S)

Cuando las ondas pasan de una capa de la Tierra a otra de diferente composición química o estado físico, se refractan, lo que provoca cambios en su velocidad y dirección de propagación. La superficie de separación entre capas se denomina discontinuidad sísmica. El análisis de estos cambios ha permitido determinar la existencia de tres discontinuidades principales:

• Discontinuidad de Mohorovicic (o de Moho)
• Discontinuidad de Gutenberg
• Discontinuidad de Lehmann

Criterio dinámico de la estructura terrestre

• Litosfera: Es una capa relativamente rígida y fría. Su espesor es irregular y comprende la corteza más el manto litosférico (primeros 100 km a 150 km del manto superior). Existe una litosfera oceánica, más densa, y una litosfera continental, menos densa.
• Mesosfera: Comprende el resto del manto, bajo la litosfera. Su parte superior (manto superior sublitosférico) destaca por su plasticidad. Su región inferior, en contacto con el núcleo, se denomina nivel D”. Esta franja irregular contiene materiales fundidos. La mesosfera presenta corrientes de convección que originan el ascenso de plumas o penachos térmicos y el descenso de materiales fríos en forma de cascadas subductivas.
• Endosfera: Corresponde al núcleo (externo e interno). El núcleo externo es fluido y sus corrientes de convección metálica son responsables del campo magnético terrestre.

Alfred Wegener y la Deriva Continental

Pruebas de la teoría

• Pruebas geográficas: Coincidencia de costas y plataformas continentales, como las de África y Sudamérica.
• Pruebas geológicas: Continuidad en formaciones geológicas, tipos de rocas y edades al reunir los continentes.
• Pruebas paleontológicas: Fósiles de las mismas especies terrestres en continentes hoy separados.
• Pruebas paleoclimáticas: Presencia de tillitas (sedimentos glaciares) de la misma edad en áreas con climas actuales incompatibles, sugiriendo una unión previa cerca del Polo Sur.

El motor de los continentes

Wegener justificó el desplazamiento por la fuga de los polos (fuerza centrífuga de la rotación), pero este fue el punto débil de su teoría, ya que dicha fuerza es insuficiente. Más tarde, Harry Hess postuló la expansión del fondo oceánico en 1962.

Hess propuso la existencia de células convectivas en el manto superior:

1. Las corrientes emergen por el rift de las dorsales, creando nuevo fondo oceánico.
2. Las ramas descendentes se sitúan en las fosas oceánicas, donde se destruye la corteza, explicando por qué el fondo oceánico es más joven que los continentes.

Paleomagnetismo y bandeo del fondo oceánico

El paleomagnetismo en los basaltos del fondo oceánico reveló un patrón de bandas simétricas de polaridad normal e invertida a ambos lados de la dorsal. Esto confirmó la expansión del fondo oceánico, ya que los magmas se magnetizan según el campo terrestre del momento y luego se alejan de la dorsal.

La Teoría de la Tectónica de Placas

Las placas litosféricas resultan de la fragmentación de la litosfera. Pueden ser:

• Placas mixtas: Integradas por litosfera continental y oceánica (ej. Euroasiática, Africana).
• Placas oceánicas: Formadas casi íntegramente por litosfera oceánica (ej. Pacífica, Nazca, Cocos).

Movimientos de las placas tectónicas

El flujo de calor genera movimientos verticales y horizontales sobre el manto superior.

Movimientos verticales: La isostasia

La isostasia es el equilibrio de elevación o hundimiento de la litosfera en función del peso de los materiales, gracias a la plasticidad del manto.

Movimientos horizontales y tipos de bordes

• Movimiento divergente (Bordes constructivos): Las placas se separan en las dorsales oceánicas, generando vulcanismo y nueva litosfera. Ejemplo: Dorsal Mesoatlántica.
• Movimiento de cizalla (Bordes pasivos o conservativos): Las placas se deslizan lateralmente a lo largo de fallas transformantes. No se crea ni destruye litosfera, pero hay fuerte sismicidad. Ejemplo: Falla de San Andrés.
• Movimiento convergente (Bordes destructivos): Las placas se aproximan.

Tipos de convergencia

• Oceánica-Oceánica: Forma fosas profundas, arcos insulares (islas volcánicas) y mares interiores.
• Continental-Oceánica: La placa oceánica subduce, formando fosas y orógenos térmicos o pericontinentales (cordilleras con vulcanismo).
• Continental-Continental: Produce obducción o colisión continental. La litosfera se engrosa y forma orógenos de colisión (ej. el Himalaya).

Procesos Intraplaca

En el nivel D”, las altas temperaturas provocan la fusión de materiales que ascienden como penachos o plumas térmicas. Al alcanzar la litosfera, originan:

• Puntos calientes (Hotspots): Zonas volcánicas en la litosfera oceánica que forman hileras de islas (ej. Hawái, Canarias).
• Rifting continental: La litosfera continental se abomba, se estira y se fractura, formando una fosa tectónica o rift.

El Ciclo de Wilson y la Geología Histórica

Tuzo Wilson propuso que el rifting es la fase inicial de un ciclo continuo: fracturación de un continente, formación de un océano, subducción y colisión final. Esto explica la fragmentación de Pangea.

Corrientes de pensamiento geológico

• Catastrofismo (Barón de Cuvier): Postulaba que la Tierra se formó por enfriamiento repentino y grandes catástrofes que extinguieron especies.
• Uniformismo (James Hutton y Charles Lyell): Considera que los procesos geológicos son lentos y graduales. La escala del tiempo geológico es inmensa.
• Neocatastrofismo: Modelo actual que sintetiza ambos. Admite el gradualismo, pero reconoce procesos rápidos y catastróficos (terremotos, inundaciones, vulcanismo).