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Como la mayor parte del interior de la tierra es desconocido, se han planteado varios modelos que explican su estructura. Todos ellos coinciden en que el interior de nuestro planeta se encuentra organizado en capas. La variación y/o interrupción en la velocidad de ciertas ondas sísmicas es una forma indirecta para establecer las distintas capas que forman el interior de la tierra. Las investigaciones realizadas al respecto se han centrado en dos aspectos; en la composición de los materiales que forman las distintas capas y en el comportamiento mecánico de dichos materiales. Es así que se distinguen dos modelos, que representan diferentes capas (pero que coinciden en muchos aspectos), el estático y dinámico.
MODELO ESTÁTICO DEL INTERIOR DE LA TIERRA
Considera la composición química del planeta.
- Corteza:
La capa exterior delgada de la superficie de la Tierra, cuyo espesor promedio es de 10 kilómetros bajo los océanos y de 50 kilómetros bajo la corteza continental. Ésta es la única capa de la Tierra que los humanos realmente hayan visto.
Es la capa más externa y representa el 0,5% de la masa total de la tierra. La corteza se divide en oceánica y continental. Si bien presentan los mismos elementos, se encuentran combinados en diferentes proporciones. La corteza continental es menos densa y más gruesa que la oceánica. La corteza continental está formada principalmente por aluminio, silicio y magnesio; en cambio, la corteza oceánica está compuesta por aluminio, hierro, magnesio, calcio y potasio. Es la región más superficial de nuestro planeta y por ello la parte con menor temperatura. Está formada por rocas en fase sólida. Su espesor fluctúa entre los 6 Km bajo el suelo marino y los 60 Km bajo las regiones montañosas. Su densidad media es de 2800 Kg/m3- Manto: Se encuentra en estado sólido, pero este se comporta como un fluido. En él podemos diferenciar dos partes; Manto superior y Manto inferior. El manto superior está compuesto principalmente por olivino y piroxeno; sin embargo, en el manto inferior predominan el silicio, magnesio y oxígeno. El manto en su totalidad representa más de 60% de la masa de la tierra.
Esta región se extiende bajo la corteza hasta unos 2900 Km de profundidad. Las temperaturas en su interior oscilan entre los 1500 y los 3000 K. Su densidad media es de unos 4500 Kg/m3. La corteza y la parte superior del manto forman la litosfera. El manto superior contiene minerales sólidos. Parte de esta zona se conoce como Astenosfera, la que está formada por roca fundida conocida como magma. La litosfera flota sobre la Astenosfera.
El manto inferior se extiende entre el manto superior y el núcleo. En esta región la fase de los materiales es sólida, pero tiene temperaturas tan elevadas que se comporta como una masa líquida de gran viscosidad.
- Núcleo: Es la capa más interna de la Tierra y está compuesta principalmente por hierro y níquel. Contiene, además; cobre, oxígeno y azufre. El núcleo se divide en núcleo externo, el cual se encuentra en estado líquido, y el núcleo interno, que es sólido. Aunque las temperaturas en el núcleo interno alcanzan los 5000º C, es sólido, debido a las altas presiones a las que se encuentra sometido. El núcleo constituye poco más del 30% de la masa terrestre.
Se extiende desde la base del manto hasta el centro de la Tierra. Su espesor aproximado es de 3500 Km. Su densidad media sería de unos 10720 Kg/m3. El núcleo externo se extiende desde los 2900 Km hasta los 5000 km de profundidad. En su interior la temperatura alcanza unos 6000 K, razón por la cual la materia se presenta como un fluido.
El núcleo interno se extiende desde los 5000 Km hasta los 6370 Km de profundidad. Está formado principalmente por material en fase sólida debido a las enormes presiones existentes (unas 106 veces mayor que la presión atmosférica). La temperatura es más elevada que en el núcleo externo, formado preferentemente por níquel, hierro y azufre.MODELO DINÁMICO DEL INTERIOR DE LA TIERRA
- Litosfera: Capa sólida de estructura rígida de grosor aproximado de 100 km dividida en 8 grandes placas las que se encuentran sobre el manto que es un fluido más denso por lo tanto flotan moviéndose lo que explica la variación de formas de los continentes y cadenas montañosas; generándose a su vez una gran cantidad de efectos de tipo geológico como existencia de volcanes, terremotos, etc.
Es la capa más externa. Está formada por la corteza y una parte externa del manto. La litósfera se encuentra sobre una capa fluida. Su espesor varía de los 100 a los 150 Km. Se encuentra fragmentada en placa, llamadas placas tectónicas o litosferitas.
- Astenosfera: Capa formada por el manto. Debido a las elevadas temperaturas, está en constante movimiento, produciendo el desplazamiento de las placas que se encuentran sobre ella. En esta placa encontramos el magma, material que es expulsado en las erupciones volcánicas. Es una zona menos sólida debajo de la litósfera, de alta temperatura donde se propagan las ondas sísmicas con menor velocidad dada la viscosidad que presenta.- Mesosfera: Está formada por el resto del manto, es decir, es la porción de manto que se encuentra entre la Astenosfera y el núcleo. Esta capa se distingue por no presentar el comportamiento plástico que tiene la Astenosfera, ya que aquí el manto vuelve a comportarse de manera rígida, Alcanza hasta los 2900 Km. de profundidad.
Núcleo: Corresponde al núcleo interno y externo. A esta capa también se le llama Endosfera. El núcleo interno se encuentra en estado sólido y el núcleo externo en estado líquido. Es la fuente de calor interno del planeta. En el núcleo interno el calor se trasmite por conducción. Se ha estudiado una diferencia entre la velocidad de rotación de ambos núcleos.SUELOS
El suelo es la capa más superficial de la corteza terrestre, que se forma a partir de la desintegración de las rocas (por la acción del agua, los cambios de temperatura y el viento) y de los residuos de las actividades de seres vivos que se asientan sobre ella.
Están compuestos de materia orgánica e inorgánica, aire y agua. Un buen suelo contiene, aproximadamente, 45% de materia inorgánica, 5% de materia orgánica, 25% de agua y 25% de aire.
Los componentes de los suelos se pueden clasificar en:
• Inorgánicos, como la arena, la arcilla, el agua y el aire
• orgánicos, como los restos de plantas y animales.TIPOS DE SUELOS
• Suelos arenosos: son aquellos que están formados principalmente por arena. Este tipo de suelo no retiene el agua y, al poseer poca materia orgánica, no es apto para la agricultura.
• Suelos calizos: son aquellos que poseen abundantes sales calcáreas. Este tipo de suelo es de color blanco, seco y árido, por ende no es apto para la agricultura.
• Suelos humíferos (también llamados tierra negra): son aquellos que poseen gran cantidad de materia orgánica en descomposición. Este tipo de suelo es de color oscuro, retiene el agua y es excelente para la agricultura.
• Suelos arcillosos: son aquellos que están formados principalmente por arcilla, de granos muy finos color amarillento. Este tipo de suelo retiene el agua formando charcos, y si se mezcla con humus puede ser apto para la agricultura.• Suelos pedregosos: son aquellos formados por rocas y piedras de todos los tamaños. Este tipo de suelo no retiene el agua, por ende no son buenos para la agricultura.
• Suelos mixtos: son aquellos suelos que tienen características intermedias entre los suelos arenosos y los suelos arcillosos, es decir, de los dos tipos.LAS ROCAS Y SUS PROCESOS DE FORMACIÓN
La Tierra es un planeta rocoso: la mayor parte de su masa se encuentra en forma de rocas. El hombre ha estado en contacto con ellas desde siempre; hace milenios se conocen rocas como el mármol, el granito o las calizas, pero existe poco conocimiento general sobre su formación.
Las rocas son agregados de minerales sólidos de origen natural, cuyos componentes son definidos y se encuentran ordenados en su interior formando cristales.
Los minerales y, por lo tanto, las rocas, tienen un origen muy diverso. Según este parámetro, existen tres categorías, cuyos procesos de formación son bien distintivos: las rocas pueden ser ígneas, sedimentarias o metamórficas.
Las rocas ígneas (del latín ignius, “fuego”) se originan a partir de un líquido compuesto principalmente por roca fundida, gases disueltos y cristales en suspensión, al que llamamos magma. Los magmas, a su vez, provienen de zonas profundas de la Tierra, donde las rocas calientes, pero sólidas del manto terrestre pueden derretirse parcialmente. El magma se abre camino hacia arriba, dado que es más liviano que las rocas que lo rodean, y es muy rico en elementos pesados, que abundan en las capas más internas de la Tierra. Así, a medida que asciende por la corteza, se va enfriando dando origen a cristales los que al ser más pesados que la parte líquida, se depositan al fondo. De esta forma, el líquido restante se hace cada vez más liviano y puede seguir subiendo.Debido a este proceso, la composición del magma cambia y se pueden ir generando diferentes minerales, dependiendo de la temperatura y de la profundidad a la que este se encuentre. Las rocas ígneas poseen componentes más pesados y suelen ser de color oscuro, mientras que aquellas que poseen minerales más livianos, como el cuarzo, suelen ser claras.
El curso que sigue el magma también permite clasificar las rocas. Cuando este se abre paso a través de algún cuerpo de roca da origen a rocas intrusivas, mientras que aquel que sale y se enfría en la superficie produce rocas extrusivas. Para que se forme una roca intrusiva, una posibilidad es que el magma se estacione en algún lugar profundo de la corteza y se enfríe allí lentamente, lo que facilitará la formación de cristales grandes, pues estos tendrán tiempo de crecer y solidificarse completamente, formando una roca plutónica. Otra posibilidad es que el magma siga ascendiendo, colándose entre las fracturas de las rocas más superficiales, donde el contacto con estas hace que el enfriamiento sea algo más rápido.
Por su parte, las rocas extrusivas son las que se forman debido a las erupciones volcánicas. Cuando el magma asciende y se estaciona en la corteza, eventualmente puede salir a la superficie durante una erupción debido al aumento de la presión dentro la cámara que lo alberga. En estos eventos, se generan rocas a partir de lava –nombre que recibe el magma al salir a la superficie–una vez que esta ha perdido parte de sus gases. La lava que emana de un cráter puede fluir, enfriándose rápidamente al exponerse a la temperatura ambiente formando una roca volcánica, compuesta de cristales muy pequeños y de vidrio; o bien puede ser expulsada violentamente hacia el aire en columnas que se elevan a veces kilómetros hacia arriba, donde se enfrían extremadamente rápido y se llenan de burbujas. Estas se encuentran compuestas principalmente por vidrio y reciben el nombre de rocas piroclásticas, un ejemplo es la famosa piedra pómez.Otro tipo de roca lo constituyen las rocas sedimentarias. Estas están constituidas por fragmentos de cualquier otra roca que se encuentre en la superficie terrestre, ya sea ígnea, sedimentaria o metamórfica, y que por efecto del agua, el viento o el hielo, entre otros factores, ha sido partida, molida, desintegrada o disuelta, para ser luego transportada por estos agentes.
Esta acumulación de fragmentos de roca que puede tener tamaños muy variados, recibe el nombre de sedimento. Los sedimentos pueden depositarse y con el paso del tiempo ser compactados y pegados por una especie de cemento formado por algún mineral que se cristalice entre los granos, originando una roca sedimentaria clástica. Los sedimentos también pueden ser solo una precipitación de material disuelto en agua, tal como ocurre cuando se tiene agua con mucha sal y esta se deposita en el fondo. Si el agua finalmente se evapora, se obtendrá un agregado de cristales unidos entre sí, que dará origen a una roca sedimentaria química.
Las rocas sedimentarias muchas veces pueden albergar fósiles, restos de organismos del pasado que permiten conocer la historia y evolución de la vida y los ambientes de la Tierra.Por último, existen las rocas metamórficas (del griego meta, “cambio”, y morph, “forma”), las cuales se forman cuando una roca de cualquier tipo es sometida a altas presiones y/o temperaturas. Las rocas metamórficas son las más complejas de todas, ya que cualquier roca puede ser sometida a este proceso, por ende sus procesos de generación pueden ser muy variados. Estas pueden formarse cuando las rocas se entierran bajo la superficie, sufriendo gran presión debido al peso de las rocas sobre ellas, y temperaturas más calientes a medida que se ubican a mayor profundidad; pueden originarse cuando un magma que llega calienta la roca, o incluso debido al impacto de un meteorito.
De todos modos, algo que todas tienen en común es que sus componentes cambian. Se generan nuevos minerales y los que existían pueden desaparecer o recristalizarse, es decir, cambiar de forma, de tamaño, de orientación o de posición, dependiendo de las condiciones a las que se someta la roca y de cómo era esta originalmente. Incluso, cuando el metamorfismo alcanza niveles muy altos, la roca puede ser fundida y dar origen a magma, volviendo a comenzar el ciclo.
Las rocas pueden ser tan variadas como podamos imaginar y el ciclo que lleva a su formación ha estado repitiéndose por millones de años, del cual solo podemos observar sus productos: las rocas que existen hoy. La máquina de crear rocas que es la Tierra seguirá funcionando, y quizás los geólogos del futuro intentarán descifrar cómo se formaron aquellas que verán mañana, mientras el proceso se siga repitiendo bajo sus pies.
En síntesis, de acuerdo con su origen se pueden distinguir tres grupos de rocas, los cuales, a su vez, pueden presentar subcategorías.
• Las rocas ígneas se forman cuando el magma, o roca fundida al interior de la tierra, se enfría y se solidifica.
• Las rocas sedimentarias se forman cuando los sedimentos (materiales depositados) se comprimen y cementan en un proceso llamado litificación.
• Las rocas metamórficas se forman cuando los diferentes tipos de roca (sedimentarias, ígneas e incluso las metamórficas) sufren cambios físicos, químicos o mineralógicos debido a la acción de la temperatura y/o presión.DERIVA CONTINENTAL
Su teoría conocida como la deriva continental sostiene que la Pangea se habría comenzado a fracturar hace unos 200 millones de años y que los fragmentos habrían comenzado un lento movimiento alrededor de la superficie terrestre propulsados por sí mismos. Desde 1912 existe la teoría de deriva continental (ALFRED WEGENER), pero no fue aceptada en aquella época. En los años ´60 nuevas investigaciones del fondo del mar y de regiones montañosas como los Andes permitieron la postulación de una nueva teoría global geotectónica. Con la teoría nueva de la tectónica de placas desaparecieron las teorías antiguas como de los geosinclinales o la expansión o contracción de la tierra. La teoría de deriva continental contiene varios puntos nuevos o contrarios a las teorías antiguas:
1. Los continentes no son estables, se mueven horizontalmente.
2. Existen dos tipos de corteza: corteza continental y corteza oceánica.: La invariabilidad de los tipos de corteza.
3. La fuerza para mover los continentes viene de flujos de convección y de la rotación de la tierra.
4. En los lomos (cordilleras) centrales oceánicas se forma corteza oceánica nueva.
5. En algunos partes del mundo las placas se choquen y ese puede producir la formación de montañas.
6. La placa oceánica como corteza de mayor densidad algunas veces se hunde abajo de la placa continental (subducción)7. Algunas veces un continente se separa, para formar dos continentes (ejemplo: África y América del sur)
8. La configuración de los continentes estaba en los tiempos pasados totalmente diferente: como un continente grande de Antártica-América de sur-Australia- África-India (GONDWANA).9. Las rocas del fondo marino son relativamente jóvenes (no más como jurásico). Las rocas más antiguas se encuentran en los continentes.
LOS CONTINENTES: UN GRAN ROMPECABEZAS
Alfred Wegener, geofísico y meteorólogo alemán, luego de investigar las similitudes entre las formas de las costas africanas y sudamericanas postuló, en 1912, que alguna vez hubo un único supercontinente al que denominó Pangea (toda la Tierra).
Tomó sus ideas del conocido hecho que África y Sudamérica parecían unirse como unas piezas de un rompecabezas. Recolectó datos de ambos continentes, y encontró que tipos de fósiles y de rocas en la costa Este de Sur América correspondían a los encontrados en la costa Occidental de África. Cuando añadió los continentes del Norte al rompecabezas, Wegener se dio cuenta que la cadena de las Montañas Apalaches en Norte América continuaba como las Montañas Caledonias en el Norte de Europa.PRUEBAS DE LA EXISTENCIA DE UN ÚNICO SUPERCONTINENTE
- Pruebas morfológicas, geográficas: Coincidencia entre las costas de continentes hoy en día separados. Ejemplo: África y Sudamérica. Coincidencia en la forma de la costa de continentes muy alejados.
- Pruebas biológicas / paleontológicas: La existencia de fósiles de animales y vegetales idénticos en continentes separados por océanos. Continentes separados tienen floras y faunas diferentes, pero fósiles idénticos. Ejemplo: marsupiales en Australia.
- Pruebas geológicas: Estructuras geológicas iguales en continentes separados. Ejemplo: diamantes en Brasil y Sudáfrica. Continuidad en las cadenas montañosas en continentes muy alejados, ejemplo la alineación de cadenas montañosas en la actualidad (Apalaches en Norteamérica y cadenas montañosas de Escocia y Escandinavia)
Similitud de formaciones de rocas sedimentarias y metamórficas de mayor antigüedad en América del sur y África.- Pruebas climáticas: Rocas indicadoras de climas iguales en zonas a distinta latitud en la actualidad. Ejemplo: depósitos glaciares de la misma época en la Patagonia y la India.
Hace 300 millones de años, un gran casquete polar cubrió una extensa área continental. Los restos de ese continente, con las señales de haber estado cubiertos de hielo, se encuentran muy alejados unos de otros.- Pruebas geomagnéticas: Minerales magnéticos en rocas de igual edad en distinto continente indican dos polos norte. Trasladando los continentes, apuntan a un único polo.
TECTÓNICA DE PLACAS
En la década de 1960, nace la teoría de la tectónica de placas, según la cual la litosfera se encuentra dividida en numerosas placas que se mueven unas respecto a otras "flotando" sobre la Astenosfera. Esta teoría plantea que dicho movimiento se debe a corrientes convectivas ascendentes que se producen en el manto externo. Investigaciones recientes han ratificado esta teoría al observar regiones del suelo oceánico donde aflora nuevo material y otras donde se consume el antiguo material producto del movimiento de las placas.
Distribución mundial de las placas tectónicas
Las placas sudamericana y africana se separan entre sí 5cm cada año, mientras que las placas de Nazca y sudamericana se acercan 9 cm al año.
Los movimientos que se suceden muy dentro de la Tierra y llevan calor desde el interior hasta una superficie más fría hacen que las placas se muevan muy lentamente a lo largo de la superficie. Existen diferentes hipótesis para explicar exactamente cómo es que estos movimientos permiten que las placas se muevan.El origen del calor de la Tierra viene explicado con el calor de formación de la tierra y el calor procedente de la desintegración de elementos radiactivos. Además, en el manto se producen movimientos: llamamos corrientes de convección.
Este movimiento se produce cuando entran en contacto el manto y el núcleo externo, el núcleo externo al estar en estado líquido calienta a las rocas y les hace perder densidad, esto hace que las rocas ahora calientes y menos densas, asciendan hacia la corteza. Una vez en contacto con la corteza las rocas se enfrían y aumentan su densidad por lo tanto vuelven a bajar, y así sucesivamente generando las corrientes de convección. Estas corrientes a su vez generan el movimiento de las placas tectónicas.
¿QUÉ OCURRE ENTRE LAS PLACAS?
La dinámica de las placas puede someter a las rocas a esfuerzos que pueden ser decompresión, distensión y cizalladura. Ante ellos, las rocas pueden sufrir plegamientos, roturas o dislocaciones. Cuando esto ocurre se dice que la roca se ha deformado.
Los límites o fronteras entre las placas pueden ser clasificados en divergentes, transformantes y convergentes de acuerdo a su comportamiento.
- Las fronteras divergentes, se presentan entre dos o más placas que se separan. La Tierra es un planeta cambiante gracias a la energía que proviene del interior terrestre. Las corrientes de convección transmiten la energía desde el Núcleo a la Litosfera provocando cambios en ésta. Las corrientes de convección arrastran materiales y energía que poco a poco adelgazan y rompen la placa litosférica. Esta separación origina el constante afloramiento de material como ocurre en los grandes sistemas montañosos de las profundidades oceánicas. En esas zonas se acumulan tensiones y se producen terremotos hasta que se forma una gran fractura llamada RIFT. Los materiales salen por grandes grietas del interior terrestre y se pegan a la zona de rotura donde se construye placa. Este borde se denomina Límite Constructivo. Se forman elevaciones a ambos lados de la rotura que se conocen con el nombre de Dorsales Oceánicas.Al romperse la placa en dos, los materiales que se depositan separan las nuevas placas; por eso, a estos límites también se les conoce como Límites Divergentes.
Ejemplo: Islandia se habría formado por este tipo de fronteras.
- Las fronteras convergentes, se dan entre placas que se acercan. Por acción de las corrientes de convección las placas pueden chocar, en esos casos se destruye una placa. Se forma un Límite Destructivo entre ellas. También se le da el nombre de Límite Convergente.
Si las placas tienen diferente densidad se produce el fenómeno de subducción: la placa de mayor densidad se introduce por debajo de la placa de densidad menor.
Una placa se introduce por debajo de otra, entre ellas se produce un fuerte rozamiento en la Zona de Subducción.
El rozamiento es tan fuerte que puede provocar terremotos, volcanes o incluso formar grandes cadenas montañosas. Es decir, si ambas placas poseen similar densidad, su colisión origina grandes deformaciones o plegamientos en las zonas de contacto, fenómeno responsable de la formación de montañas (orogénesis) como el Himalaya.- Las fronteras transformantes, se encuentran entre placas en contacto que se mueven una respecto a la otra en forma paralela al límite de contacto.
Los límites pasivos son zonas de rotura donde no se construye ni se destruye placa. Son zonas muy inestables donde hay un fuerte rozamiento entre dos placas que se mueven. Esto provoca frecuentes los terremotos.
El caso más conocido es el de la falla de San Andrés en California. Es una falla que discurre por unos 1300 km a través del estado de California. Forma el límite tectónico entre la placa Norteamericana y la placa del Pacífico. Esta falla es famosa por producir grandes y devastadores terremotos. El sistema de fallas de San Andrés termina en el golfo de California. Debido al movimiento de la placa del Pacífico, que penetra por el golfo de California y hacia el norte de la falla de San Andrés, en los próximos 50000 años la península de Baja California se desplazará hacia el norte, separándose de México y convirtiéndose en una isla. Se calcula que llegará frente a Alaska en unos 50 millones de años.
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