Métodos de Estudio Geológico

Directos: estudio de los materiales extraídos de la superficie de la Tierra o mediante sondeos. Perforaciones. Estudio de los materiales volcánicos.

Indirectos: se apoyan en las propiedades físicas y químicas de las rocas del interior de la Tierra, a partir de las cuales se deduce la estructura y composición de estos. Método sísmico: método principal.

Las Ondas Sísmicas

Internas: Ondas P (primarias o longitudinales) [4-7 km/s]: vibración en el mismo sentido que el desplazamiento, como un muelle. Se desplazan tanto por medios sólidos como líquidos. Ondas S (secundarias o transversales) [2-5 km/s]: la vibración es perpendicular al sentido del desplazamiento. No atraviesan medios fluidos.

Superficiales: provocan los destrozos en un terremoto. Pueden ser de 2 tipos: Love o Rayleigh.

Evolución de las Teorías Orogénicas

Un orógeno es una estructura montañosa de carácter lineal (una cordillera montañosa u orogénica) situada en el límite entre una placa tectónica continental y otra oceánica, o entre dos placas continentales. La orogénesis es el proceso responsable de la formación de montañas y cordilleras que se produce por la deformación compresiva de los sedimentos depositados en una cuenca sedimentaria o geosinclinal.

Modelos Orogénicos Fijistas

• Hipótesis geosinclinal: explicó la formación de montañas a partir de fuerzas verticales. En cuencas (geosinclinales) se acumulan grandes cantidades de sedimentos, por el peso se hunden hasta que se elevan por rebote.
• Contraccionismo: debido al enfriamiento que sufre la Tierra, se produce una pérdida de su volumen, a consecuencia de la cual se generan los orógenos.

Modelos Orogénicos Movilistas

Todos los hechos geológicos en la Tierra son debidos a movimientos verticales y horizontales.

La Teoría de la Deriva Continental:

• Hipótesis: (1) Al final del Paleozoico, todos los continentes estaban unidos en uno llamado Pangea. (2) Los continentes se desplazaron deslizándose sobre el fondo oceánico. (3) Pangea se separó hasta llegar a la distribución actual. (4) Los continentes se movieron gracias a la fuerza centrífuga originada por la rotación de la Tierra y por la atracción gravitacional del Sol y la Luna, y chocaron con los materiales depositados en sus márgenes, plegándolos y dando lugar a las cordilleras.

Pruebas:

• (1) Los continentes encajan entre sí. (Pruebas geográficas)
• (2) Las cordilleras están alineadas a ambos lados del Atlántico, con rocas de composición y edad similares. (Pruebas geológicas).
• (3) Existen los mismos fósiles de animales incapaces de cruzar largas distancias en áreas separadas por océanos. (Pruebas paleontológicas).
• (4) Se han encontrado sedimentos de origen glaciar de misma edad en África, Sudamérica, India y Australia. Indica que en un momento estuvieron unidos. (Pruebas paleoclimatológicas).

Errores de la teoría:

• (1) La fuerza centrífuga que causa la rotación es mucho menor que la gravedad, por lo que no es posible que esta fuerza provoque el movimiento de las masas continentales.
• (2) Si los continentes se desplazan suavemente sobre los océanos, no se puede explicar la deformación de sus frentes.

Teoría de Tectónica de Placas

La tectónica de placas es una teoría enunciada por varios científicos en los años 60 (s. XX), que integra la hipótesis de la deriva continental y de la expansión del fondo oceánico, además del análisis de la distribución de terremotos y volcanes. Así, explica la dinámica de la Tierra y el origen de los fenómenos geológicos.

La Expansión del Fondo Oceánico

El campo magnético de la Tierra se originó al girar la parte sólida interna del núcleo dentro de la parte externa fundida de este. Este campo orienta los minerales ferromagnéticos cuando se forman las rocas volcánicas del fondo oceánico. Si se produce una inversión del campo magnético, también se invierte la orientación de estos minerales en las rocas en formación.

La Distribución de Volcanes y Terremotos

La superficie de la Tierra está siempre en movimiento. Al representar en un mapa epicentros de terremotos y volcanes, se observa que siguen un patrón siguiendo unas estrechas bandas denominadas cinturones sísmicos. Las zonas de actividad sísmica y volcánica coinciden y se concentran a lo largo de las dorsales oceánicas, en torno a fosas oceánicas y orógenos de reciente formación. Esos sucesos geológicos coinciden con los límites de placas tectónicas, que en total son 8.

La Litosfera

Superficie sólida de la Tierra, engloba la corteza terrestre y parte del manto. Existen 2 tipos:

• Litosfera continental: incluye tierras emergidas y la plataforma continental. Las rocas sedimentarias se disponen sobre los granitos, que es la roca predominante. Bajo los granitos existen otras rocas magmáticas. Tiene una densidad menor que la litosfera oceánica. Parte inferior poco rígida, terremotos escasos en esta zona.
• Litosfera oceánica: incluye los fondos oceánicos. Rocas más modernas que en la continental y se disponen en capas de densidad creciente. El basalto es la roca predominante. Tiene mayor densidad que la litosfera continental, por lo que se hunde bajo esta. Es frágil, lo que ocasiona terremotos en zonas de tensión.

Tipos de Placas Tectónicas

• Placas continentales: formadas solo por litosfera continental. Poco frecuentes y pequeñas. (Ej: Placa Iraní).
• Placas oceánicas: formadas solo por litosfera oceánica, completamente sumergidas. (Ej: Placa Pacífica).
• Placas mixtas: las más frecuentes. Contienen litosfera continental y oceánica. (Ej: Placa Africana).

Causas del Movimiento de las Placas Tectónicas

Las corrientes de convección: el primer modelo sobre el motor de movimiento de las placas litosféricas suponía la existencia de corrientes de convección poco profundas. No obstante, se demostró más tarde que esas corrientes tienen lugar en toda la mesosfera.

Primer modelo:

1. La rama ascendente de la corriente coincide con la dorsal oceánica, salida de magma a la superficie.
2. La parte superior de la cédula convectiva fuerza el desplazamiento de la placa en el sentido de la corriente.
3. La rama descendente de la corriente arrastra la placa y la hunde en la mesosfera.

Segundo modelo: Actual

1. La litosfera se enfría en la superficie, se hunde en la zona de subducción.
2. La litosfera pierde rigidez y sus rocas se separan, desplazándose hacia el fondo.
3. El magma sale a través de las grietas de la dorsal oceánica y forma nueva litosfera oceánica.
4. Las rocas del nivel “D”, se calientan y ascienden hacia la superficie, formando plumas térmicas.

El Ciclo de Wilson

Propuesto por Tuzo Wilson, describe los procesos de apertura y cierre de los océanos, así como la fragmentación y unión de los continentes, que resultan en la formación de cordilleras. Resume los eventos que ocurren en los bordes constructivos y destructivos de la litosfera. El ciclo se compone de varias fases:

1. Fragmentación del continente: el continente se fragmenta debido a la actividad de puntos calientes que debilitan y rompen la corteza, formando un rift continental. Si la separación continúa, el rift puede ser invadido por el mar y convertirse en una dorsal oceánica, dejando una pequeña cuenca oceánica entre los fragmentos continentales.
2. Subducción y borde de destrucción: a medida que la cuenca oceánica se amplía y envejece, los bordes de contacto con los fragmentos continentales se vuelven fríos y densos, y comienzan a hundirse debajo de los continentes. Esto da lugar a una zona de subducción y a la formación de una cadena montañosa a lo largo del borde del continente.
3. Estrechamiento de la cuenca oceánica: debido a la forma esférica de la Tierra, otros bordes constructivos pueden empujar los fragmentos continentales en sentido contrario, lo que provoca el estrechamiento de la cuenca oceánica.
4. Colisión y formación de un supercontinente: cuando la cuenca oceánica desaparece por completo, los dos fragmentos continentales chocan y se produce una obducción. Esto da lugar a la formación de un continente único, conocido como supercontinente, y una cordillera a lo largo de la sutura que cerró el océano.

El desplazamiento de las placas sobre la superficie esférica de la Tierra hace que los continentes choquen y se unan, formando un supercontinente. Sin embargo, debido a la acumulación de calor interno, el supercontinente se fractura y comienza un nuevo ciclo.

Estudio Geoquímico y Dinámico de la Tierra

Modelo geoquímico: se planteó a partir del análisis de la velocidad de propagación de las ondas sísmicas en el interior terrestre. Partes (de fuera a dentro): Corteza oceánica (5-10 km), Corteza continental (20-70 km), discontinuidad de Mohorovicic, manto superior, zona de transición (670 km), manto inferior, discontinuidad de Gutenberg (2900 km), núcleo externo, discontinuidad de Lehmann (5155 km), núcleo interno.

Modelo dinámico: describe la estructura interna de la geosfera a partir del movimiento de los materiales, que está determinado por su rigidez o plasticidad. Partes (de fuera a dentro): Litosfera, manto superior sublitosférico (670 km), manto inferior (superior + inferior –> mesosfera), nivel D» (2700 km), núcleo externo, núcleo interno (externo + interno –> endosfera).

Bordes de Placas Litosféricas

Subducción: es un proceso en el cual una placa tectónica se hunde debajo de otra placa en una zona de convergencia. (Ejemplo: Los Andes).

Obducción: es el proceso contrario a la subducción. Ocurre cuando una placa tectónica se desplaza y se empuja hacia arriba sobre otra placa durante un evento de colisión. (Ejemplo: Cordillera del Himalaya).

Pliegues y Fallas

Pliegues: deformaciones plásticas de las rocas estratificadas, en forma de ondulaciones, que se deben a esfuerzos de compresión.