Geología de la Tierra: Estructura Interna y Dinámica Tectónica

1. Métodos de Estudio del Interior de la Tierra

El estudio del interior de la Tierra se realiza mediante dos tipos de métodos:

Métodos Directos

• Los sondeos han alcanzado profundidades de hasta 12 km (el radio de la Tierra es de aproximadamente 6371 km).
• Algunos procesos geológicos, como el vulcanismo o la erosión, permiten obtener materiales de más de 100 km de profundidad.

Métodos Indirectos

• El estudio de meteoritos, que se formaron a partir de los mismos componentes que la Tierra.
• El estudio de las ondas sísmicas provocadas por terremotos.

2. Estudio de las Ondas Sísmicas y Discontinuidades Terrestres

Los terremotos son movimientos de rocas en las capas superficiales de la Tierra, que ocurren a lo largo de fracturas. Estos generan vibraciones que se propagan como ondas sísmicas. Existen dos tipos principales:

Ondas Primarias (Ondas P)

• También conocidas como ondas longitudinales: las partículas vibran en la misma dirección que la transmisión de la onda.
• Poseen la mayor velocidad: son las primeras en llegar a las estaciones sismográficas.
• Se transmiten tanto en sólidos como en líquidos.

Ondas Secundarias (Ondas S)

• También conocidas como ondas transversales: las partículas vibran perpendicularmente a la dirección de transmisión de la onda.
• Poseen menor velocidad: llegan después de las ondas P.
• Se transmiten únicamente en sólidos.

El estudio de las ondas sísmicas, especialmente las ondas S, revela cambios bruscos de velocidad, lo que indica la presencia de discontinuidades sísmicas. Las más importantes son:

• Mohorovičić (Moho): Separa la corteza del manto. Marca un cambio significativo en la composición de las rocas.
• Gutenberg: Separa el manto del núcleo externo. Se caracteriza porque las ondas S dejan de transmitirse, lo que indica que el núcleo externo es líquido.
• Lehmann: Separa el núcleo externo del núcleo interno (aproximadamente a 5000 km de profundidad). El núcleo interno es sólido debido a la altísima presión.

3. Capas Composicionales de la Tierra

Según su composición y el tipo de rocas, la Tierra se divide en las siguientes capas:

• Corteza: Es la capa más superficial y está compuesta por rocas ligeras. La corteza continental es más gruesa y está formada por rocas menos densas que la corteza oceánica.
• Manto: Compuesto por rocas más densas que la corteza. La discontinuidad de Mohorovičić separa la corteza del manto.
• Núcleo: Compuesto por rocas muy densas, ricas en hierro y níquel. El núcleo externo es líquido, lo que se evidencia porque las ondas S no se transmiten a través de él. El núcleo interno es sólido.

4. Capas Dinámicas de la Tierra

Según su estado físico y comportamiento mecánico, la Tierra se divide en:

• Litosfera: Es la capa rígida más superficial, que incluye la corteza y la parte superior y rígida del manto.
• Astenosfera: Capa del manto situada debajo de la litosfera, formada por rocas que están cerca de su punto de fusión, lo que le confiere un comportamiento muy plástico.
• Mesosfera: Corresponde al resto del manto, por debajo de la astenosfera. La capa de transición con el núcleo se denomina "Capa D" y se cree que acumula calor proveniente del núcleo.
• Endosfera: Corresponde al núcleo terrestre. Se subdivide en el núcleo externo (líquido) y el núcleo interno (sólido).

5. Principio de Isostasia

La isostasia es el equilibrio de flotación que se establece entre la litosfera rígida y la astenosfera plástica. Este principio implica que las grandes masas de la litosfera (como las cadenas montañosas o los continentes) "flotan" en la astenosfera, ajustando su nivel para mantener el equilibrio. Si este equilibrio se altera (por ejemplo, por erosión o acumulación de hielo), se producen reajustes isostáticos, que pueden manifestarse como hundimiento o elevación del terreno.

6. Hipótesis de la Deriva Continental

Esta hipótesis fue desarrollada por Alfred Wegener y se apoyaba en varias pruebas. Establecía lo siguiente:

• Los continentes se desplazan lentamente sobre el fondo oceánico.
• En el pasado, todos los continentes estuvieron unidos en un supercontinente llamado Pangea.

Inicialmente, esta hipótesis fue rechazada por la comunidad científica debido a la falta de un mecanismo convincente que explicara el movimiento de los continentes. Sin embargo, las pruebas presentadas por Wegener eran sólidas:

Pruebas de la Deriva Continental

• Pruebas Geográficas: La forma de los continentes encaja si se utiliza la línea de la plataforma continental, como un rompecabezas.
• Pruebas Geológicas: Las formaciones rocosas y estructuras geológicas presentan continuidad entre continentes que se supone estuvieron unidos.
• Pruebas Paleontológicas: Se han encontrado fósiles de las mismas especies en continentes actualmente separados por océanos, lo que sugiere que estas especies no habrían podido cruzar grandes masas de agua.
• Pruebas Paleoclimáticas: Se han hallado evidencias de climas pasados (como glaciaciones o zonas tropicales) en continentes que hoy se encuentran en latitudes muy diferentes, lo que solo se explica si su posición geográfica ha cambiado.

7. Hipótesis de la Expansión del Fondo Oceánico

El estudio del relieve de los fondos oceánicos reveló la existencia de dos estructuras principales:

• Dorsales Oceánicas: Largas cordilleras submarinas que recorren el área central de los océanos.
• Fosas Oceánicas: Trincheras oceánicas muy profundas (algunas superan los 11 km), ubicadas junto a algunos bordes continentales (ej., la costa oeste de América).

Las rocas magmáticas que forman el fondo oceánico son mucho más jóvenes (hasta 180 millones de años) en comparación con las rocas continentales (que pueden ser miles de millones de años más antiguas). Se observó que las rocas en las dorsales oceánicas son muy recientes, y cuanto más nos alejamos de ellas, más antiguas son. Además, la cantidad de sedimentos acumulados también aumenta con la distancia a la dorsal.

Con base en esta información, se propuso la Hipótesis de la Expansión del Fondo Oceánico:

• Los fondos oceánicos se forman en las dorsales a partir del ascenso de magma del manto.
• Mientras se crea nuevo fondo oceánico en las dorsales, los fondos más antiguos son destruidos al subducir y hundirse en el manto en las fosas oceánicas.

8. Mecanismos del Movimiento de Placas Tectónicas

Existen dos hipótesis principales, ampliamente aceptadas, que explican la causa del movimiento de las placas tectónicas:

• Corrientes de Convección en el Manto: El ascenso de materiales calientes del manto en las dorsales oceánicas y el descenso de materiales fríos en las fosas oceánicas generan un ciclo de convección que arrastra las placas.
• Fuerzas de Empuje y Tirón de la Placa:
  • El empuje de la dorsal: El material caliente que asciende en las dorsales empuja las placas hacia los lados.
  • El tirón de la placa (o slab pull): El peso de la parte de la placa que se hunde en el manto en las zonas de subducción (fosas oceánicas) tira del resto de la placa.

9. Pliegues Geológicos

Los pliegues son deformaciones en forma de dobleces que se producen en las rocas cuando estas son sometidas a esfuerzos compresivos y tienen un comportamiento plástico. Se forman típicamente en zonas de colisión o en bordes convergentes de placas, no en bordes constructivos.

Los pliegues se clasifican según diferentes criterios:

• Según la inclinación del plano axial:
  • Rectos: Plano axial vertical.
  • Inclinados: Plano axial inclinado.
  • Volcados: Plano axial muy inclinado, con una de las ramas invertida.
• Según el sentido de la curvatura:
  • Antiformes (o anticlinales): Pliegues con forma de "A", donde las capas más antiguas se encuentran en el núcleo.
  • Sinformes (o sinclinales): Pliegues con forma de "U", donde las capas más jóvenes se encuentran en el núcleo.