La Estructura en Capas de la Tierra

La Tierra se organiza en capas concéntricas dispuestas de manera ordenada, estratificadas según una densidad creciente hacia el interior. Esta estratificación ocurre en etapas muy tempranas de la evolución planetaria.

1. Diferenciación de las Capas Globales

Las principales capas que interactúan en el sistema terrestre son:

• Geosfera: La parte sólida del planeta.
• Hidrosfera: El conjunto de agua.
• Atmósfera: La capa gaseosa.
• Biosfera: El conjunto de seres vivos.

2. Diferenciación de las Capas Sólidas

La Tierra se formó por acreción de fragmentos o planetesimales de distinta composición (silicatados y metálicos). El calor generado por los choques y la desintegración radiactiva fundió parcialmente el planeta. Durante este proceso:

• Los materiales más densos (principalmente hierro y níquel) migraron hacia el centro, formando el núcleo.
• Los silicatos formaron el manto y la primitiva corteza.

3. Esferas Interconectadas y en Continua Interacción

Aunque la masa de la geosfera es muy superior a la de la atmósfera y la hidrosfera, el carácter fluido y dinámico de estas últimas las convierte en protagonistas muy activas de los procesos superficiales. La energía que impulsa estos sistemas proviene de dos fuentes principales: la energía solar y el calor interno del planeta.

Métodos de Estudio del Interior Terrestre

4. Métodos Directos

Los métodos directos permiten obtener muestras e información tangible del interior de la Tierra:

• Simas y Minas: Permiten la observación directa. El gradiente geotérmico es el aumento de temperatura, que oscila entre 25 y 30 °C por kilómetro de profundidad.
• Sondeos Mecánicos: Se utilizan para extraer muestras por trituración o mediante la recuperación de testigos (cilindros de roca).
• Actividad Geológica de la Tierra: Una forma natural de obtener muestras es esperar a que la Tierra las expulse. Los procesos naturales incluyen la erosión, la actividad tectónica y las erupciones volcánicas (que expulsan magma, rocas fundidas). Ejemplos de rocas profundas que afloran son las ofiolitas, los xenolitos y las peridotitas.

5. Métodos Indirectos

5.1. Simulaciones en Laboratorio

El yunque de diamante permite reproducir en el laboratorio, a escalas muy reducidas, las condiciones extremas de presión y temperatura existentes en el interior terrestre.

5.2. Método Magnético

El estudio del campo magnético terrestre y sus variaciones aporta información sobre el núcleo externo.

5.3. Estudio de los Meteoritos

Los meteoritos son materiales primigenios a partir de los cuales se formaron los planetas. Su composición es semejante a las peridotitas y su edad marca la edad del sistema solar. Otros meteoritos, como los sideritos, se cree que proceden del núcleo de asteroides ya destruidos.

5.4. Estudio de los Terremotos (Sismología)

Cada año, los sismógrafos registran cerca de un millón de terremotos. Aquellos de magnitud superior a 6 son lo suficientemente potentes para que sus vibraciones se propaguen por todo el planeta. Estas vibraciones u ondas sísmicas atraviesan las capas del interior terrestre, aportando información crucial sobre sus propiedades físicas: la densidad, la elasticidad y la rigidez.

La sismología es la rama de la geofísica que estudia los terremotos. Los sismógrafos son aparatos que registran las vibraciones en un registro llamado sismograma.

Ondas Sísmicas Internas o de Cuerpo

Se distinguen dos tipos principales:

Onda	Origen del Nombre	Medios que Atraviesa	Velocidad (Aprox.)	Movimiento de Partículas
P	Primarias	Todos (sólidos y fluidos)	6 a 13 km/s	Longitudinal (hacia adelante y atrás)
S	Secundarias	Solo sólidos	Inferior a 7 km/s	Transversal (perpendicular a la dirección de la onda)

Las ondas P hacen oscilar a las partículas en el mismo sentido en que se mueve la onda (ondas longitudinales). Las ondas S hacen oscilar a las partículas en una dirección perpendicular a la de la onda (ondas transversales).

Ondas Superficiales

Son aquellas que alcanzan la superficie (Ondas R y L).

5.5. Las Discontinuidades Sísmicas

Las variaciones en la velocidad de las ondas P y S suelen ser progresivas, pero otras son bruscas y se conocen como discontinuidades sísmicas. Estas reflejan la existencia de un límite neto entre dos capas bien diferenciadas en cuanto a su composición, densidad o estado físico.

Las zonas de sombra son lugares de la superficie a los que no llegan las ondas P, las S, o ambas, durante grandes terremotos.

Principales Discontinuidades

Discontinuidad (Descubrimiento)	Profundidad (Aprox.)	Cambio Geológico
Moho (Mohorovičić, 1909)	35-70 km	Cambio composicional: de rocas ligeras (silicio y aluminio) a otras más densas (hierro y magnesio, peridotitas). Límite Corteza-Manto.
Gutenberg (1914)	2900 km	Cambio composicional y de estado físico: del manto rocoso y sólido al núcleo externo metálico y fundido. Límite Manto-Núcleo.
Lehmann (1936)	5150 km	Cambio de estado físico: del núcleo externo fundido al núcleo interno sólido.

Capas de la Tierra: Criterios Composicionales y Dinámicos

6. Criterios de Clasificación

La geosfera se divide en capas concéntricas según dos criterios:

• Composición Química (Capas Geoquímicas): Corteza, Manto y Núcleo.
• Comportamiento Mecánico (Capas Dinámicas): Determinado por las condiciones físicas (presión y temperatura): Litosfera, Astenosfera, Mesosfera y Endosfera.

7. La Corteza

La corteza actual es la capa más delgada de la geosfera, representando solo el 1% de su volumen. Se distinguen dos tipos:

• Corteza Continental: Más gruesa y menos densa.
• Corteza Oceánica: Más delgada y más densa.

8. El Manto

Representa el 83% del volumen terrestre. Hay evidencias de que está formado por peridotitas (silicatos de hierro y magnesio, sobre todo olivino). La corteza oceánica se origina por la fusión parcial del manto.

Se divide en:

• Manto Superior: Desde el Moho hasta unos 410 km.
• Zona de Transición: Entre 410 km y 660 km. El olivino sufre cambios de fase, adoptando una estructura tipo perovskita.
• Manto Inferior: Desde la Zona de Transición hasta la Discontinuidad de Gutenberg. Constituye más de la mitad del volumen del manto. Su composición es similar a la del manto superior, pero es más denso y rígido.

9. El Núcleo

Representa el 16% del volumen y un tercio de la masa terrestre. El hierro es el elemento químico mayoritario. Se cree que en el núcleo externo, además de hierro, hay níquel y elementos ligeros (como azufre u oxígeno).

El núcleo interno no existía al inicio; se formó por cristalización del hierro conforme la Tierra se fue enfriando. Desde entonces, crece lentamente a expensas del núcleo externo.

10. Capas Dinámicas de la Tierra

• Litosfera: Es la capa rígida superficial de la Tierra. Incluye la corteza y los primeros 100 a 200 km del manto superior. Puede moverse y deslizarse con respecto a la astenosfera.
• Astenosfera: Capa sólida con comportamiento plástico o dúctil. Se extiende desde la base de la litosfera hasta la zona de transición del manto.
• Mesosfera: Abarca el resto del manto (manto inferior). Presenta un comportamiento menos viscoso y dúctil que la astenosfera y se encuentra en convección.
• Capa D» (D doble prima): Últimos cientos de kilómetros del manto, justo encima del núcleo. Es irregular tanto en su temperatura como en su grosor. Desde aquí ascienden algunas plumas o penachos de material caliente que atraviesan el manto.
• Endosfera (Núcleo): La zona externa, de hierro fundido, está animada por rápidas corrientes convectivas controladas por la rotación terrestre y responsables del campo magnético de la Tierra.

11. Litosfera, Corteza y Astenosfera

El límite litosfera-astenosfera marca una transición de un comportamiento más rígido a otro más dúctil, sin que la composición sufra modificaciones bruscas (Zona de Transición Mecánica). Se distinguen dos tipos de litosfera:

• Litosfera continental.
• Litosfera oceánica.

12. Visión Actual del Manto Terrestre

Con el nacimiento de la tectónica de placas, se concibió inicialmente la astenosfera como una capa delgada y parcialmente fundida, sometida a intensas corrientes de convección que desplazaban las placas.

La visión moderna ha evolucionado:

• Se ha desechado la existencia de una capa continua semifundida bajo la litosfera. No obstante, sí existe bajo ella un manto más plástico, al que se sigue llamando astenosfera.
• La convección no estaría restringida a la astenosfera, sino que afectaría al conjunto del manto.
• Se observan penachos o plumas que ascienden, a veces desde la Capa D», dando lugar a los puntos calientes, que son áreas de vulcanismo activo.
• También existen losas más frías, es decir, las propias placas que subducen y que, a menudo, descienden hasta la misma base del manto, engrosando la Capa D».

La convección del manto, de la que forman parte las propias placas, constituye el motor del movimiento. Este se debe al fuerte contraste de temperatura entre el núcleo y la superficie.

Tectónica de Placas: Fijismo, Movilismo y Evidencias

13. Fijismo y Movilismo

Hasta 1960, el fijismo había dominado el pensamiento geológico. Según esta hipótesis, los continentes y océanos habían permanecido en sus posiciones actuales a lo largo del tiempo geológico, por lo que el aspecto de nuestro planeta (la faz de la Tierra) había sido siempre aproximadamente el mismo.

Con la teoría de la tectónica de placas se impulsó el movilismo. Ahora sabemos que la disposición de las placas cambia: no solo se desplazan, sino que también se reúnen o se separan. Estos movimientos hacen surgir nuevos océanos mientras otros se cierran, al tiempo que la litosfera oceánica es reciclada continuamente.

14. Pruebas Continentales del Movilismo

Al reunir los continentes en el supercontinente Pangea, se observó que algunas estructuras geológicas se continuaban de unos a otros. También se encontraron fósiles de seres vivos con escasa movilidad en continentes actualmente muy alejados.

15. Pruebas del Movilismo en los Océanos

El estudio de los fondos oceánicos fue crucial, utilizando herramientas como:

• El Sonar: Para cartografiar y reconocer los principales relieves submarinos (dorsales y fosas).
• Buques Oceanográficos: Para obtener muestras de los fondos y conocer su edad y composición.
• Red Mundial de Sismógrafos: Para localizar con precisión la posición de los epicentros de los terremotos y su profundidad.

Este trabajo reveló un panorama completamente nuevo:

• Los fondos oceánicos son de naturaleza volcánica y mucho más jóvenes que los continentes.
• Los fondos muestran en sus zonas centrales unos relieves amplios, las dorsales oceánicas, que son áreas de elevado flujo térmico, correspondientes a relieves volcánicos activos. En el centro de la dorsal hay un surco, debajo del cual la astenosfera se encuentra a escasos kilómetros de profundidad.
• El espesor de los sedimentos aumenta al alejarnos a ambos lados del eje de la dorsal, al igual que lo hace la edad del fondo oceánico.
• Las dorsales activas presentan terremotos muy superficiales, que dibujan el eje de la dorsal y las fallas transformantes.
• Las fosas oceánicas suelen situarse cerca de los bordes continentales, sobre todo en el Pacífico. Poseen los fondos marinos más antiguos, fríos y densos. Paralelas a ellas, se localizan las zonas volcánicas emergidas más activas del planeta.
• Las fosas son las áreas sísmicas más activas del planeta. Producen terremotos superficiales, medios y profundos que describen un plano inclinado, conocido como el Plano o Zona de Wadati-Benioff.

Hipótesis de la Extensión del Fondo Oceánico: Los fondos oceánicos se crean continuamente a partir de magmas que surgen por la dorsal, al tiempo que otros se destruyen en las fosas, hundiéndose en el manto.

16. El Magnetismo Confirma la Extensión del Fondo Oceánico

Al pasar un magnetómetro sobre el fondo marino, se observó una serie de anomalías. En unos lugares el valor era superior al campo magnético actual (anomalías positivas), mientras que en otros era inferior (anomalías negativas).

Los perfiles magnéticos realizados perpendicularmente a una dorsal muestran una simetría perfecta en sus anomalías con respecto a su eje. Esto demuestra que el fondo se va superponiendo y extendiendo hacia ambos lados conforme sale nuevo magma por el eje de la dorsal.

La Teoría de la Tectónica de Placas

17. Definición y Límites

Una vez que se confeccionaron mapas mundiales con los registros sísmicos recogidos durante varios años, resultó evidente que dicha actividad no estaba repartida al azar, sino concentrada en estrechas bandas: los cinturones sísmicos.

La litosfera está dividida en fragmentos o placas litosféricas delimitados por estos cinturones sísmicos. Los límites laterales de las placas son las dorsales, las fosas, las fallas transformantes y las cordilleras jóvenes.

18. Tipos de Placas

Existen 8 grandes placas, además de placas medianas y microplacas. La mayoría son mixtas (continentales y oceánicas). Las principales placas litosféricas son:

• Pacífica
• Norteamericana
• De Nazca
• Sudamericana
• Africana
• Antártica
• Euroasiática
• Indoaustraliana

19. Bordes Pasivos: Las Fallas Transformantes

En estos límites, una placa se desliza lateralmente respecto a otra, generando fuerzas de cizalla. Ni se crea ni se destruye litosfera oceánica. No hay volcanismo, pero sí terremotos superficiales.

Las fallas transformantes son fracturas que conectan otros dos límites. La mayoría se encuentran bajo los océanos, atravesando perpendicularmente los ejes de las dorsales.

20. Bordes Divergentes: Fragmentación de Continentes y Apertura de Océanos

Dos placas se separan y alejan, creándose entre ellas litosfera oceánica. Son conocidos como Límites Constructivos.

El proceso implica:

• Los esfuerzos de distensión adelgazan la litosfera y dan lugar a fracturas escalonadas que crean un surco central.
• La astenosfera asciende y se forman magmas basálticos que salen al exterior aprovechando las fracturas.
• Esos magmas van rellenando el hueco que la separación progresiva de las placas va dejando, creando nueva litosfera oceánica.

Se generan terremotos superficiales. Se distinguen dos escenarios:

1. Rifts Continentales: Los continentes se fragmentan y escinden, formando un mar estrecho en medio.
2. Dorsal Oceánica: Tiene lugar la extensión del fondo oceánico.

21. Bordes Convergentes: Cierre de Océanos y Formación de Cordilleras

Las placas se acercan y convergen. Se destruye en el manto una porción de fondo oceánico equivalente a la generada en las dorsales. Son conocidos como Límites Destructivos.

Al alejarse de la dorsal, la litosfera se hace progresivamente más fría, densa y rígida. Esto facilita su hundimiento o subducción.

Características Generales de los Bordes Convergentes

• Son áreas donde predominan los esfuerzos de compresión, lo que a menudo se traduce en un engrosamiento de la litosfera.
• Son las zonas sísmicamente más activas del planeta.
• Son áreas de elevado metamorfismo y vulcanismo.

Tipos de Convergencia (Zonas de Subducción)

La litosfera oceánica, al ser más densa, se hunde o subduce en la fosa oceánica.

• Convergencia Oceánica-Oceánica: Forma un arco de islas volcánicas.
• Convergencia Oceánica-Continental: Forma una cadena volcánica continental (ej. Andes).
• Convergencia Continental-Continental (Colisión Continental): Dado que la gruesa y ligera litosfera continental no se hunde en el manto, el acercamiento continúa hasta detenerse por completo, deformando los bordes de ambos continentes y dando lugar a una cordillera de colisión (ej. Himalaya).

22. El Motor de las Placas Tectónicas

La fuerza principal que actúa en el movimiento de la placa es su propio peso o el tirón que ejerce cuando subduce (slab pull).

Otros factores que influyen en el movimiento son:

• Empuje de Dorsal (ridge push): Al estar las dorsales elevadas con respecto al resto de la placa, esta tiende por gravedad a deslizarse hacia ambos lados.
• Rozamiento: El rozamiento que existe entre la base de la placa y la astenosfera, en las fallas transformantes y en las zonas de subducción, se opone al movimiento de la placa.
• Corrientes de Convección: Las corrientes de convección aceleran el movimiento si tienen el mismo sentido en el que se mueve la placa, o la frenan si tienen sentido opuesto.