J.Antonio Morgado

TEMA 3: EL PLANETA TIERRA
EL ORIGEN DEL PLANETA TIERRA. SU ESTRUCTURA. TEORÍAS OROGÉNICAS. LA TECTÓNICA
DE PLACAS COMO TEORÍA GLOBAL DE LA TIERRA. VULCANISMO Y MOVIMIENTOS SÍSMICOS.
Relación con el currículo oficial.
Este tema desarrolla el siguiente punto del currículo propuesto para la
asignatura:

La formación de la Tierra y la diferenciación en capas. La tectónica global.
Objetivos
El tema se relaciona con los siguientes objetivos propuestos en el currículo
oficial:
1. Conocer el significado cualitativo de algunos conceptos, leyes y teorías, para
formarse opiniones fundamentadas sobre cuestiones científicas y tecnológicas, que
tengan incidencia en las condiciones de vida personal y global y sean objeto de
controversia social y debate público.
2. Plantearse preguntas sobre cuestiones y problemas científicos de actualidad
y tratar de buscar sus propias respuestas, utilizando y seleccionando de forma crítica
información proveniente de diversas fuentes.
3. Obtener, analizar y organizar informaciones de contenido científico, utilizar
representaciones y modelos, hacer conjeturas, formular hipótesis y realizar reflexiones
fundadas que permitan tomar decisiones fundamentadas y comunicarlas a los demás
con coherencia, precisión y claridad.
5. Argumentar, debatir y evaluar propuestas y aplicaciones de los
conocimientos científicos de interés social relativos a la salud, el medio ambiente, los
materiales, las fuentes de energía, el ocio, etc., para poder valorar las informaciones
científicas y tecnológicas de los medios de comunicación de masas y adquirir
independencia de criterio.
6. Poner en práctica actitudes y valores sociales como la creatividad, la
curiosidad, el antidogmatismo, la reflexión crítica y la sensibilidad ante la vida y el
medio ambiente, que son útiles para el avance personal, las relaciones interpersonales
y la inserción social.
8. Reconocer en algunos ejemplos concretos la influencia recíproca entre el
desarrollo científico y tecnológico y los contextos sociales, políticos, económicos,
religiosos, educativos y culturales en que se produce el conocimiento y sus
aplicaciones.
Criterios de evaluación
1. Obtener, seleccionar y valorar informaciones sobre distintos temas científicos
y tecnológicos de repercusión social y comunicar conclusiones e ideas en distintos
soportes a públicos diversos, utilizando eficazmente las tecnologías de la información
y comunicación, para formarse opiniones propias argumentadas.
2. Analizar algunas aportaciones científico-tecnológicas a diversos problemas
que tiene planteados la humanidad, y la importancia del contexto político-social en su
puesta en práctica, considerando sus ventajas e inconvenientes desde un punto de
vista económico, medioambiental y social.
4. Valorar la contribución de la ciencia y la tecnología a la comprensión y
resolución de los problemas de las personas y de su calidad de vida, mediante una
metodología basada en la obtención de datos, el razonamiento, la perseverancia y el
espíritu crítico, aceptando sus limitaciones y equivocaciones propias de toda actividad
humana.
9. Analizar las sucesivas explicaciones científicas dadas a problemas como el
origen de la vida o del universo; haciendo hincapié en la importancia del razonamiento
hipotético-deductivo, el valor de las pruebas y la influencia del contexto social,
diferenciándolas de las basadas en opiniones o creencias.
Desarrollo de los contenidos
Para un desarrollo adecuado del tema que resulte ameno para los alumnos se
propondrán a los alumnos una serie de cuestiones relacionadas con el mismo que
servirán de punto de partida para el desarrollo de los contenidos que dan respuesta a
cada una de ellas.
1. ¿Cuál es el origen de la Tierra? ¿Cómo se ha formado?
2. ¿Cómo podemos conocer la estructura y composición de la Tierra?
3. ¿Cuál es la estructura de la Tierra?
4. ¿Cuál es el origen de las montañas?
5. ¿Han existido siempre los mismos continentes y en los mismos lugares?
6. ¿Cuál es el origen de los movimientos sísmicos y del vulcanismo?
Objetivos específicos
 Describir las teorías acerca del origen de la Tierra. Distinguir la teoría
nebular de la catastrofista.
 Conocer los diferentes métodos para el estudio del interior de la Tierra.
 Explicar las diferentes capas que se distinguen en el interior terrestre,
teniendo en cuenta tanto consideraciones químicas como dinámicas.
 Distinguir los tipos de teorías orogénicas y explicar la deriva continental de
Wegener.
 Explicar los fundamentos de la teoría tectónica de placas. Para ello se
deben describir la expansión del fondo marino y los arcos volcánicos y la
subducción con detalle.
 Enumerar las ideas que resumen la teoría tectónica de placas.
 Explicar el vulcanismo y los movimientos sísmicos como consecuencia de
la actividad de la litosfera.
Recursos
 Vídeos didácticos sobre el universo y el sistema solar.
 Videos didácticos sobre dinámica terrestre.
 Textos históricos relacionados con las teorías fijistas y movilistas.
 Mapas del fondo oceánico con distribución de anomalías magnéticas y
de edades absolutas.
 Mapas de distribución de placas, reales o hipotéticos.
 Recortes de prensa.
 Textos científicos.
 Enlaces de Internet:
 Videos sobre el origen de la Tierra:
http://es.youtube.com/watch?v=qLajDOqpCUc
http://es.youtube.com/watch?v=XOBor4iJJQM
 Videos sobre las capas de la Tierra:
http://es.youtube.com/watch?v=c18kG3tQJEo
 Videos sobre tectónica de placas:
http://es.youtube.com/watch?v=8YC1gzPHC1M
http://es.youtube.com/watch?v=lfmFpIxuW_M
http://es.youtube.com/watch?v=kYWPv_Nbmqc
 Vídeo sobre Pangea:
http://es.youtube.com/watch?v=pwB9F8Nl6zM&feature=related
 Vídeos sobre terremotos:
http://es.youtube.com/watch?v=Di9BWPynbqQ&feature=related
http://es.youtube.com/watch?v=s8ZoMmxtpbc
 Vídeos sobre vulcanismo:
http://es.youtube.com/watch?v=pnkzo4krhs8
http://es.youtube.com/watch?v=ESXWanLH7mU
 Fuentes de información:
Wikipedia: http://es.wikipedia.org/wiki/Portada
Página del CNICE sobre tectónica de placas:
http://w3.cnice.mec.es/eos/MaterialesEducativos/mem2000/tectonica/in
dex.htm
Secuencia de actividades.
Este tema se impartiría a lo largo de seis sesiones, distribuidas del siguiente
modo:
1ª Sesión: Presentación del tema. Detección de ideas previas e introducción a
las teorías sobre el origen de la Tierra. Actividad para la siguiente sesión: leer la
primera lectura complementaria para comentar en la misma.
2ª Sesión: Comentario de la primera lectura complementaria. Explicación del
punto: “Estructura interna de la tierra”.
3ª Sesión: Explicación de los puntos: “Teorías orogénicas. Deriva continental.
Teoría tectónica de placas.”
4ª Sesión: Explicación de los últimos puntos: “Vulcanismo y movimientos
sísmicos.” Propuesta para la siguiente sesión: leer las lecturas complementarias
segunda y tercera.
5ª Sesión: Debate en clase acerca de las lecturas complementarias
propuestas. Corrección de actividades propuestas a lo largo del tema.
6ª Sesión: Realización de prueba de evaluación.
Además, a lo largo de las sesiones se propondrán y corregirán diversas
actividades y se utilizarán los enlaces de Internet para aclarar algunos conceptos.
1. EL ORIGEN DE LA TIERRA
El desarrollo del conocimiento científico ha conducido, progresivamente, a la
necesidad de una definición más clara del origen de la Tierra, haciéndose necesaria
una teoría más lógica y coherente con la propia realidad sobre su verdadero origen.
No vamos hacer aquí referencia de ninguna clase sobre las viejas teorías, hipótesis o
leyendas de cómo fue la creación, formación o nacimiento de la Tierra, ya que para
cada pueblo, civilización o cultura, hay una historia, teoría o relato diferente de cómo
fue su formación o nacimiento, aunque, en conjunto, ninguna de estas historias o
hipótesis tenga nada que ver con la realidad. Desde luego no han faltado nunca
tentativas de solucionar el problema, creando nuevas teorías más o menos plausibles,
aunque sin un mínimo de coherencia entre las partes que pueda relacionar o
transformar los distintos datos y confusos hechos, en parte de un todo amplio y
coherente consigo mismo.
Hoy estamos completamente seguros de que la Tierra no ha existido siempre.
Si fuese eterna, hace mucho tiempo que los diversos elementos radiactivos presentes
en su corteza se habrían transmutado totalmente, por desintegración atómica, en otros
elementos inertes. Es lo que hoy se conoce como transmutación atómica de la
materia.
En la actualidad existen dos teorías diferentes entre sí y algunas variantes que
la ciencia acepta para explicar el origen de la Tierra y del Sistema Solar.
1.1. Teoría nebular de Kant-Laplace
A pesar de ser la primera teoría científica acerca del origen del Sistema Solar y,
por ello, también de la Tierra, de ella parte la más aceptada por la comunidad científica
en la actualidad.
En 1775, el filósofo alemán Emmanuel Kant propuso la idea sobre el origen de
los planetas y del Sol a partir de una gran nebulosidad que el achatarse y contraerse
formó los meteoros que originaron a los planetas. De la concentración central de esa
nebulosa se formó nuestro sol. En 1776, el astrónomo y matemático francés Pierre
Simon Laplace, propuso su teoría sobre el origen del Sol y los planetas, también
basada sobre una gran nebulosa. Por esta razón, ha sido identificada como teoría de
Kant y Laplace.
Esta teoría explica que el sistema solar se origino por condensación de una
nebulosa de rotación que se contrajo por la acción de la fuerza de su propia gravedad,
adoptando la forma de un disco con una concentración superior en el núcleo. La
nebulosa se torno inestable al adquirir mayor velocidad de rotación y en las capas
externas se originaron anillos concéntricos que al separarse formaron los planetas y
los satélites, en tanto que el centro de las nubes se formó el Sol. Dado que la nebulosa
giraba en una misma dirección alrededor de su eje, todos los planetas quedaron
girando alrededor del Sol en ese mismo sentido.
1.2. Teoría catastrofista de Chamberlain y Moulton
Fue desarrollada por estos dos científicos hacia el año 1900 para perfeccionar
la teoría de Kant-Laplace. Esta teoría defiende que la Tierra, junto con el Sistema
Solar, se originó al pasar una estrella cerca del Sol, produciendo movimientos de
materia a modo de remolinos, sobre ciertas zonas de la superficie del astro rey, debido
a la contrapuesta fuerza gravitatoria que ejercía entre ambos cuerpos. Como
consecuencia, se podrían haber producido gigantescos chorros de gas, algunos de los
cuales pudieron escapar de dicha superficie, quedando libre de las fuerzas
gravitatorias de ambas estrellas para empezar a moverse a su alrededor, según
órbitas elípticas de gran excentricidad que, al enfriarse, habrían dado lugar a los
planetas con sus satélites.
1.3. Teoría actual
Según los científicos, hace unos 15.000 millones de años se produjo una gran
explosión,
el
Big
Bang.
La
fuerza
desencadenada
impulsó
la
materia,
extraordinariamente densa, en todas direcciones, a una velocidad próxima a la de la
luz. Con el tiempo, y a medida que se alejaban del centro y reducían su velocidad,
masas de esta materia se quedaron más próximas para formar, más tarde, las
galaxias. No sabemos qué ocurrió en el lugar que ahora ocupamos durante los
primeros 10.000 millones de años, si hubo otros soles, otros planetas, espacio vacío o,
simplemente, nada. Hacia la mitad de este periodo, o quizás antes, debió formarse
una galaxia.
Cerca del límite de esta galaxia, que hoy
llamamos Vía Láctea, una porción de materia se
condensó en una nube más densa hace unos
5.000 millones de años. Las fuerzas gravitatorias
hicieron que la mayor parte de esta masa
formase una esfera central y, a su alrededor,
quedasen girando masas mucho más pequeñas.
La masa central se convirtió en una esfera incandescente, una estrella, nuestro
Sol. Las pequeñas también se condensaron mientras describían órbitas alrededor del
Sol, formando los planetas y algunos satélites. Entre ellos, uno quedó a la distancia
justa y con el tamaño adecuado para tener agua en estado líquido y retener una
importante envoltura gaseosa. Naturalmente, este planeta es la Tierra.
Después de un periodo inicial en que la Tierra era una masa incandescente, las
capas exteriores empezaron a solidificarse, pero el calor procedente del interior las
fundía de nuevo. Finalmente, la temperatura bajó lo suficiente como para permitir la
formación de una corteza terrestre estable. Al principio no tenía atmósfera, y recibía
muchos impactos de meteoritos. La actividad volcánica era intensa, lo que motivaba
que grandes masas de lava saliesen al exterior y aumentasen el espesor de la corteza,
al enfriarse y solidificarse.
Esta actividad de los volcanes generó una gran cantidad de gases que
acabaron formando una capa sobre la corteza. Su composición era muy distinta de la
actual, pero fue la primera capa protectora y permitió la aparición del agua líquida.
Algunos autores la llaman "Atmósfera I".
En las erupciones, a partir del oxígeno y del hidrógeno se generaba vapor de
agua, que al ascender por la atmósfera se condensaba, dando origen a las primeras
lluvias. Al cabo del tiempo, con la corteza más fría, el agua de las precipitaciones se
pudo mantener líquida en las zonas más profundas de la corteza, formando mares y
océanos, es decir, la hidrosfera.
2. ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA
La estructura interna del planeta Tierra es algo que no podemos conocer de
forma directa. Sin embargo, disponemos de algunas evidencias directas y de muchas
indirectas que nos permiten elucubrar acerca de la misma. Veremos a continuación
cuáles son esas fuentes de información para después describir la estructura del
planeta tal y como se propone en la actualidad.
2.1. Métodos para el estudio del interior de la Tierra.
En la actualidad se puede conocer el interior de la Tierra más de forma
indirecta que de forma directa. Esto se debe a que no disponemos de la capacidad
tecnológica necesaria para realizar una exploración en profundidad de la misma. Se
pueden distinguir dos tipos de métodos.
a) Métodos directos:
Se basan en la observación directa de los materiales que componen la Tierra.
Sólo proporcionan información de los primeros kilómetros (la mayor profundidad a la
que se ha conseguido llegar mediante sondeos es de unos 15 km, frente a los 6.378
de media del radio terrestre), por lo que su aportación es muy limitada.
Entre ellos se encuentran:

Análisis de rocas existentes en la superficie, tanto formadas en la superficie
como en el interior.

Análisis de rocas extraídas en sondeos.

Análisis de los materiales sólidos expulsados durante las erupciones
volcánicas. En ocasiones, entre la lava expulsada por los volcanes se
encuentran materiales procedentes directamente del manto, mucho más
profundo, cuyo análisis nos permite obtener información.
b) Métodos indirectos.
Se basan en cálculos y deducciones obtenidos al estudiar las propiedades
físicas y químicas que posee la Tierra. Se trata de métodos geofísicos y geoquímicos
que aportan una información que, una vez analizada, permite proponer hipótesis sobre
la composición y estructura del interior de la Tierra.
Podemos destacar:

Estudio de rocas extraterrestres: Se trata de rocas formadas en el exterior
del planeta, que llegan a la superficie de la Tierra en forma de meteoritos
Los meteoritos son cuerpos celestes que se han formado junto con el resto
del Sistema Solar, a partir de la misma nebulosa, hace unos 4.500 millones
de años, por lo que su composición debe ser similar. Su estudio aporta
información sobre: abundancia de los elementos químicos que existen en el
Sistema Solar, composición de las capas internas de la Tierra y edad del
Sistema solar

Gravimetría: estudia la gravedad terrestre en distintos puntos del planeta.
Las anomalías registradas indican permiten calcular la densidad y el
espesor de la corteza terrestre.

Geomagnetismo: investiga el comportamiento del campo magnético
terrestre. El análisis del magnetismo de las rocas permite compararlo con el
actual y determinar su antigüedad.

Métodos sísmicos: estudian el comportamiento de las ondas sísmicas
liberadas
en
los
terremotos
o
en
explosiones
controladas.
Las
características físicas de las ondas, como la velocidad a la que se
propagan, permiten deducir la composición y las características de los
materiales que atraviesan.
2.2. Estructura de la Tierra.
Toda la información recabada ha permitido elaborar teorías acerca de la
estructura del interior terrestre. Vamos a ver a continuación los modelos aceptados en
la actualidad, denominados modelo estático y modelo dinámico.
2.2.1. Modelo estático
Este modelo se basa en la composición química de cada capa. Se distinguen la
corteza, el manto superior, el manto inferior, el núcleo externo y el núcleo interno. La
separación entre la corteza y el manto se debe a la discontinuidad1 de Mohorovicic,
mientras que el manto y el núcleo están separados por la discontinuidad de
Gutenberg. A su vez, el manto superior y el inferior están separados por la
discontinuidad de Repetti y el núcleo externo y el interno están separados por la
discontinuidad de Lehman-Wiechert.
Capa interna
Espesor aproximado Estado físico
Corteza
7-70 km
Sólido
Manto superior
650-670 km
Plástico
Manto inferior
2.230 km
Sólido
Núcleo externo
2.220 km
Líquido
Núcleo interno
1250 km
Sólido
2.2.2. Modelo dinámico.
Se basa en el comportamiento físico de las diferentes capas, distinguiéndose:

Litosfera: formada por la corteza y una pequeña franja del manto superior,
se comporta como un sólido rígido.

Astenosfera: incluye una parte del manto superior que se encuentra
parcialmente fundida y que actúa como un material plástico. Hoy en día hay
teorías que consideran que no aparece en todas las partes del manto sino
sólo en algunas.

Mesosfera: está formada por una parte del manto superior y todo el manto
inferior. Se trata de una capa rígida.

Endosfera: comprende el núcleo externo, fluido, y el interno, sólido, dado
que el conjunto se comporta como un material plástico.
1
La velocidad de propagación de las ondas sísmicas sufre variaciones graduales, y a veces,
cambios bruscos. A estos cambios bruscos en la velocidad se le denomina discontinuidades.
3. TEORÍAS OROGÉNICAS. DERIVA CONTINENTAL.
La orogenia es el proceso por el cual se forman las montañas. Se forman,
sobre todo, por plegamiento y fracturación. Las teorías orogénicas formuladas a lo
largo de la historia se pueden dividir en dos grandes grupos:

Teorías fijistas o verticalistas, que negaban que lo continentes pudieran
desplazarse horizontalmente.

Teorías movilistas u horizontales, que sostenían el desplazamiento de los
continentes, como la teoría de la deriva continental.
Las evidencias experimentales han llevado a descartar las teorías fijistas, por lo
que nos detendremos a explicar, a grandes rasgos, la teoría de la deriva continental.
En 1915 Wegener publicó su obra El origen de los continentes y los océanos,
donde formulaba la hipótesis de la deriva continental, primera teoría movilista bien
fundamentada. Esta hipótesis postula que los continentes se separan debido a que se
encuentran flotando sobre una zona interior fundida.
Lo que Wegener quería demostrar era que todos los continentes de la Tierra
habían estado unidos en algún momento en un único supercontinente al que llamó
Pangea, pues reunía toda la Tierra; que Pangea se había escindido en fragmentos en
algún momento del pasado y que estos grandes fragmentos —los actuales
continentes— fueron alejándose poco a poco hasta
alcanzar la posición actual. La mayor parte de los
geólogos de la época rechazaron esta idea. Hasta
entonces, siempre se había supuesto que los
continentes ocupaban posiciones fijas, y resultaba
inaceptable pensar que esa hipótesis fuese errónea.
Además, argumentaban los geólogos, ¿cómo podían
las masas de tierra continentales moverse sobre el
fondo oceánico? No había en la Tierra ninguna
fuerza capaz de semejante cosa.
La teoría de Wegener tenía precedentes. A principios del siglo XIX Alexander
von Humboldt observó la semejanza entre las costas atlánticas de Suramérica y África
y, en 1910 Frank Taylor público un trabajo donde exponía la hipótesis de la movilidad
continental, que Wegener conocía.
La deriva continental viene apoyada por argumentos geofísicos, geológicos,
paleontológicos y paleoclimáticos. Pero, con todo, Wegener fue incapaz de hallar las
fuerzas que hacían que los continentes se desplazaran, lo que impidió la aceptación
de su teoría. El sugirió como causa posible la fuerza centrífuga debida a la rotación
terrestre, que desplazaría los continentes hacia el Ecuador y en sentido oeste (fuga
polar). El movimiento de avance de los continentes, provocaría que el frente de avance
del continente se arrugara, mientras por el otro extremo irían quedando restos que
darían lugar a islas. Pero aún admitiendo posible tal movimiento, al ser más densa la
capa interior, impediría su movimiento. Otra objeción a esta teoría es que si hubiera
pasado un continente sobre la placa oceánica, el fondo marino quedaría totalmente
liso, cosa que no ocurre.
Los fallos de la teoría de Wegener se debieron a que aún se desconocía como
eran los fondos oceánicos y el interior de la tierra. Su conocimiento era imprescindible
para elaborar una teoría sobre la dinámica terrestre que iba a revolucionar la geología:
la tectónica de placas.
4. TECTÓNICA DE PLACAS.
La teoría de la Tectónica de placas ha servido de paradigma en la geología
moderna, para la comprensión de la estructura, historia y dinámica de la corteza de la
Tierra. La teoría se basa en la observación de que la corteza terrestre sólida está
dividida en unas veinte placas semirrígidas. Las fronteras entre estas placas son
zonas con actividad tectónica donde tienden a producirse sismos y erupciones
volcánicas.
4.1. Expansión del fondo marino
En el siglo XIX se descubrió la existencia de una dorsal en medio del océano
Atlántico. Hacia la década de 1920, los científicos llegaron a la conclusión que esta
dorsal se extendía dando casi una vuelta completa a la Tierra.
El estudio de los lechos marinos progresó cuando el sonar, dispositivo de
sondeo con eco, fue modificado para medir las profundidades oceánicas. Así pudo
medirse la topografía submarina y establecerse su cartografía. Más tarde, los
geofísicos adaptaron los magnetómetros aéreos para poder medir variaciones de
intensidad y orientación geomagnética. Las mediciones realizadas en las dorsales
oceánicas mostraron que las rocas de un lado de la dorsal producían un motivo
reflejado del las del otro lado y que la materia más cercana a la dorsal era mucho más
joven que la lejana; de hecho, era relativamente reciente. Además, no se encontraron
capas de sedimentos marinos en la cumbre de la dorsal.
Estas observaciones, añadidas a las del gran flujo de calor, sugerían que la
dorsal es el lugar donde se crea la corteza oceánica; el material llega por corrientes de
convección de lava caliente, pero se enfría y solidifica con rapidez al contacto con el
agua fría del fondo oceánico. Para dejar sitio a esta suma continua de nueva corteza,
las placas deben separarse lenta pero de forma constante a una velocidad de unos
centímetros al año. Este movimiento, impulsado por corrientes de convección térmicas
originadas en las profundidades del manto terrestre, es el que ha generado, en el
curso de millones de años, el fenómeno de la deriva continental.
En la década de 1960, los datos detallados del suelo oceánico fueron
agrupados e incorporados en mapas fisiográficos mostrando que la cresta de las
dorsales oceánicas tiene la forma de una rendija, o
grieta, de unos pocos kilómetros de ancho, situada
en el centro de la dorsal. También descubrieron que
en el mar Rojo la dorsal penetra en el continente
africano para convertirse en el famoso valle del Rift,
que llega desde el valle del Jordán y el mar Muerto a
Etiopía y al este de África. Resulta evidente que la
dorsal marca una división en la corteza terrestre
como lo hace en la oceánica.
Los nuevos mapas fisiográficos del fondo del
océano también revelan que las crestas de las
dorsales tienen muchas grietas, llamadas zonas de
fractura. Estas grietas señalan la dirección de las
fallas de transformación que se han desarrollado
para compensar las tensiones generadas por
velocidades distintas de expansión del suelo marino.
Aunque la mayoría de estas fallas están ocultas bajo
el océano, una de ellas, la falla de San Andrés
conocida por su propensión a los terremotos,
emerge del océano Pacífico, cerca de San Francisco
y atraviesa cientos de kilómetros de tierra.
4.2. Arcos volcánicos y subducción.
El estudio de la distribución geográfica de volcanes y terremotos muestra que
no se distribuyen uniformemente por el planeta. La actividad sísmica y la volcánica
coinciden con frecuencia. Estas zonas geológicamente muy activas son franjas
estrechas y alargadas. Así, se descubrió que hay terremotos asociados a las zonas de
tipo pacífico en puntos de baja profundidad en el lado exterior (u oceánico) de los
arcos de islas volcánicas, cuya profundidad crecía con la distancia hacia tierra.
Como los terremotos suponen el movimiento de un bloque de materiales con
respecto a otro, H. Benioff concluyó que esta geometría representa un plano de falla
que se extiende a través de la corteza hasta el manto superior, inclinado hacia abajo
con un ángulo de unos 45°.
Este proceso se conoce como
subducción. Se ha probado la existencia
de planos de subducción similares a lo
largo de casi todas las costas de tipo
pacífico. Muchas de estas zonas revelan
un sistema de fallas mayor que corre
paralelo al sistema montañoso general.
Durante
la
subducción,
la
corteza
oceánica penetra en el manto y se funde.
Al reciclarse de forma continua, no hay zonas de la corteza moderna de los
océanos que tengan más de 200 millones de años de antigüedad. Los bloques
corticales se mueven y chocan constantemente cuando son transportados por las
distintas placas.
Una consecuencia importante de la fusión de la corteza oceánica subducida es
la producción de magma nuevo. Cuando la corteza se funde, el magma que se forma
asciende desde el plano de subducción, en el interior del manto, para hacer erupción
en la superficie terrestre. Estas erupciones han creado cadenas largas y arqueadas de
islas volcánicas, como Japón o Filipinas. Allí donde una placa tectónica oceánica es
subducida bajo corteza continental, el magma producido hace erupción en los
volcanes situados a lo largo de cadenas montañosas lineales hasta una distancia de
unos 100 km tierra adentro desde la zona de subducción. Además la fusión de la
corteza oceánica subducida es responsable de la formación de algunos tipos de
yacimientos de minerales metálicos valiosos.
4.3. Teoría integrada de la tectónica de placas.
Con todos estos conocimientos sobre la expansión del fondo marino y sobre las
zonas de subducción, sólo faltaba combinarlos en un sistema integrado de
geodinámica. En la década de 1950, el canadiense J. Tuzo Wilson demostró la
continuidad global de las zonas de subducción, bastante parecida a los pespuntes de
una pelota de fútbol. H. H. Hess señaló que, si el fondo oceánico se separaba en un
lado del globo, debía producirse subducción en el otro; si no, el tamaño de la Tierra
aumentaría sin parar. Robert S. Dietz reconstruyó las posiciones de los continentes y
de las placas continentales en fases sucesivas desde la actualidad hasta hace unos
200 millones de años. Desde entonces, la teoría de la tectónica de placas ha sido
debatida, probada y extendida; se ha convertido en un nuevo paradigma y en el centro
de la controversia de las ciencias geológicas.
La teoría de la tectónica de placas no sólo explica los movimientos de los
continentes y los océanos; también explica otros procesos geológicos como el origen y
la distribución de los volcanes y los terremotos o el origen de las cordilleras,
relacionando todos estos procesos en una dinámica global del planeta.
La teoría puede resumirse en las siguientes ideas:

La litosfera esta divida en un conjunto de fragmentos rígidos denominados
placas litosféricas.

Los bordes de las placas pueden ser de tres tipos
o
Dorsales, límites donde se genera nueva litosfera oceánica.
o
Zonas de subducción, donde se destruye litosfera.
o
Fallas transformantes, donde no se crea ni se destruye, solo una placa
se desplaza lateralmente con respecto a otra.

La litosfera oceánica se renueva constantemente, (creándose en dorsales y
muriendo en zonas de subducción, lo que explica su juventud) mientras la
continental tiene un carácter mas permanente.

Las placas se desplazan sobre los materiales plásticos de la astenosfera

Los desplazamientos de las placas son causados por la energía térmica del
interior de la tierra ayudado por la gravedad. La diferencia térmica entre el
núcleo muy caliente y la litosfera fría crean corrientes de convección en el
manto que condicionan la movilidad de las placas. La interpretación clásica
consideraba que las placas eran arrastradas por el movimiento de los
materiales de la astenosfera, como en una cinta transportadora. Sin
embargo, el fenómeno es más complejo, y la gravedad juega un papel clave
en el proceso, interviniendo en dos mecanismos complementarios.

La placa oceánica se encuentra levantada en las dorsales y hundida en las
zonas de subducción, lo que favorece su deslizamiento hacia abajo.

La litosfera subducida es densa y fría, y las altas presiones del manto
aumentan su densidad, lo que hace que tire del resto de la placa,
arrastrándola en su caída como una toalla que resbala dentro del agua y se
empapa, cogiendo peso.
5. VULCANISMO Y MOVIMIENTOS SÍSMICOS
Entre los fenómenos catastróficos más temidos por el ser humano se
encuentran las erupciones volcánicas y los movimientos sísmicos. Las razones son
variadas, aunque podríamos apuntar entre las principales su impredecibilidad y la
enorme cantidad de energía liberada en un corto espacio de tiempo que provocan
enormes daños tanto humanos como materiales.
Pues bien, la tectónica de placas, como teoría global, permite explicar cuál es
su origen y deducir evidencias acerca de en qué lugares son más probables. El poder
predecir cuándo se podrían producir es algo en lo que hoy en día se trabaja
intensamente y, si bien se puede aventurar la posibilidad de que sucedan, es
imposible con los medios actuales predecir el instante exacto.
5.1. Los movimientos sísmicos.
Los terremotos se originan por el
desplazamiento de las placas de la corteza
terrestre,
que
en
sus
movimientos
de
reacomodamiento liberan energía. Esta se
transmite por medio de ondas que llegan a la
superficie provocando la actividad sísmica u
originando manifestaciones volcánicas. Por
ello estos procesos se presentan en las zonas de contacto entre las placas.
A fin de perfeccionar la protección antisísmica en el mundo se deben instalar
más estaciones sismológicas. También resulta útil la preparación de un mapa de
zonas de mayor frecuencia de sismos para poder aplicar las ordenanzas de
construcción antisísmica o, por lo menos, métodos simples que permitan reforzar las
viviendas existentes. Para ello se necesita la ayuda internacional, sobre todo en los
países en desarrollo.
Los observatorios registran más de 100.000 temblores cada año, es decir, un
promedio de uno cada cinco minutos, pero no se da alerta porque la gran mayoría no
causa daños a la población. Se consideran como de riesgo sólo los movimientos
bruscos de mayor intensidad que se producen en la corteza terrestre. Si su epicentro
se localiza en los continentes, se los denomina terremotos. Si la sacudida es en los
fondos marinos se origina un maremoto, que es una agitación muy violenta de las
aguas del mar.
El aumento de la población y la tendencia a la concentración urbana en áreas
vulnerables a estos fenómenos incrementan los riesgos, especialmente en el cinturón
de fuego del Pacífico. Se denomina así al cinturón de volcanes y movimientos
sísmicos que rodean a la placa pacífica. En éste, y en menor medida en la cuenca
mediterránea, se libera el 80% de energía sísmica total
La intensidad de los sismos se mide con el sismógrafo y se utiliza la escala de
Richter (1 a 9). Indica por medio de ondas la cantidad de energía liberada desde el
hipocentro, (el foco real del movimiento, situado en el interior terrestre). Existe otra
escala denominada Mercalli modificada o MSK, que va de 0 a 12 y evalúa la
intensidad del sismo de acuerdo con los daños causados.
Los terremotos destructivos son aquellos que registran una intensidad de grado
8 a 10, pero el daño provocado depende en gran parte del desarrollo económico de la
región, de acuerdo con la calidad de los materiales de construcción utilizados.
5.2. Los tsunamis
Los tsunamis se originan, generalmente,
por el desplazamiento de placas de la corteza
terrestre en el fondo marino. También se pueden
presentar por la caída de meteoritos. Se han
registrado en todos los océanos, aunque la
mayoría de ellos se presentan en el Pacífico. El tsunami de 1896 en la costa japonesa
de Sanriko, levantó olas enormes que arrasaron el litoral a lo largo de más de 1.000
kilómetros, y ocasionaron la muerte a más de 27.000 personas.
Hasta la fecha, la serie más devastadora de maremotos ocurrió el 26 de
diciembre de 2004 en el Océano Índico, con un número de víctimas directamente
atribuidas a la marejada superior a las 250 mil personas. Las zonas más afectadas
fueron Indonesia y Tailandia, aunque los efectos devastadores alcanzaron zonas
situadas a miles de kilómetros: Bangladesh, India, Sri Lanka, las Maldivas e incluso
Somalia, en el este de África. Esto dio lugar a la mayor catástrofe natural ocurrida
desde el Krakatoa, en parte debido a la falta de sistemas de alerta temprana en la
zona, quizás como consecuencia de la poca frecuencia de este tipo de sucesos en
esta región.
El fenómeno es registrado por los sistemas de detección y alerta con bastante
anticipación, lo que permite transmitir la información a la población. Estados Unidos
tiene colocado un sistema de alerta permanente contra los tsunamis en Honolulu (islas
Hawai) y controla toda la cuenca del Pacífico.
La potencia destructora de los tsunamis se debe a la velocidad con que se
desplazan (alrededor de 800 km/h), y a la altura que puede alcanzar la ola cuando
impacta contra las costas (de 20 a 30 metros), por lo que son muy peligrosas para las
poblaciones que allí residen. Al avanzar sobre el continente socavan edificios,
puentes, arrastran autos o embarcaciones, etcétera.
Entre los países más afectados por los tsunamis se encuentra Japón debido a
la alta densidad de población que habita en las zonas costeras bajas. Por este motivo
se construyeron rompeolas a la entrada de las bahías y puertos, además de realizar
plantaciones de pinos. Todas estas medidas son sólo paliativas, porque la fuerza que
hay detrás de estas olas es muy difícil y costosa de contrarrestar con medidas de
ingeniería.
5.3. Vulcanismo
Más de un 10% de la población mundial puede sufrir una catástrofe por
vulcanismo. Se calcula que en la superficie terrestre hay alrededor de 1.500 volcanes
potencialmente activos, de los cuales alrededor de 500 entraron en actividad en el
curso del siglo XX y cerca de 70 continúan en actividad, aunque son muy escasos los
que entran en erupción.
La erupción del volcán, o sea, el derrame de lava incandescente (entre 900 ºC
y 1.200 ºC), arrasa con todo lo que encuentra a su paso y provoca graves incendios.
Cuando la lava se enfría, se solidifica y forma las rocas ígneas. La superficie terrestre
queda petrificada y tarda muchos años en volver a formarse sobre ella la capa de
suelo donde el hombre pueda practicar la actividad agrícola-ganadera o forestal. Por
ejemplo, se calcula que tardó aproximadamente 50 años la recuperación de la flora y
la fauna en la isla Krakatoa, en Indonesia, cuando el volcán homónimo entró en 1883
en erupción y su lava la cubrió por completo.
También se pueden presentar fenómenos anteriores o posteriores a la salida
de lava, como la liberación de gases tóxicos, la diseminación de cenizas volcánicas,
ríos de agua caliente y aluviones de barro que se presentan por el derretimiento de las
nieves del cono volcánico. Por dichas razones se evita el asentamiento de población
en estas áreas. Ejemplo de ello fue el volcán El Nevado del Ruiz, en Colombia.
Cuando entró en erupción, la noche del 13 de noviembre de 1985, derritió la capa de
nieve que tenía en su cráter por lo que el agua y posteriormente la lava ocuparon los
cauces de los ríos y avanzaron a una velocidad de alrededor de 30 km/h sobre las
ciudades de Armero y Chinchina. Causó alrededor de 25.000 muertos, más de 5.000
heridos y la destrucción de aproximadamente 6.000 viviendas.
Otro caso preocupante es el del volcán Popocatpetl, en México, que comenzó
su actividad en el año 1994 y amenaza a más de veinte millones de personas que
viven en 100 km a la redonda.
En el encuentro de la Unión Geofísica Americana, en 1998 en Estados Unidos,
un equipo de vulcanólogos de Hawai presentó un sistema de alerta denominado Hot
Spot (Punto caliente) porque localiza las anomalías térmicas por medio de colectores
infrarrojos. Este sistema se basa en la observación permanente de doce puntos
volcánicos ubicados en el océano Pacífico, en las islas Hawai, en las islas Galápagos,
en la isla de Montserrat, en el norte de Chile y en México.
La información es tomada por dos satélites geoestacionarios de estudio del
medio ambiente (GOES), que pertenecen a la Agencia Norteamericana de
Observación Oceánica y Atmosférica (NOAA). Los registros llegan a los científicos de
los observatorios terrestres, vía Internet, en minutos, lo que permite transmitir la
alarma a la población con algunas horas de anticipación.
6. LECTURAS COMPLEMENTARIAS.
CIENCIA Y RELIGIÓN.
Puede considerarse que las ciencias geológicas empezaron al descubrirse
conchas marinas en tierra firme; este hecho implicaba que la superficie de la Tierra no
siempre había sido tal como ahora se conoce. En un principio, este descubrimiento
provocó controvertidas discusiones teológicas. Por un lado, se consideró que esas
conchas probaban la existencia del diluvio universal; por otro lado, se llegó a pensar
que se trataba de productos del diablo puestos en la Tierra para confundir el intelecto
del hombre. Pero posteriores investigaciones acerca de los cambios ocurridos en la
superficie de la Tierra demostraron que todo ello era el resultado de un largo proceso
de desarrollo geológico; y esta constatación provocó no pocos conflictos con las
autoridades eclesiásticas. Comparando los actuales conocimientos acerca de la
historia de nuestro planeta, resulta curioso recordar que hace poco más de 300 años,
a mediados del siglo XVII, el arzobispo Ussher realizó su famoso cálculo sobre la
fecha de la Creación, según el cual el Infierno y la Tierra fueron creados la noche del
domingo 23 de octubre del año 4004 antes de Jesucristo. Esta escuela de
pensamiento, que atribuía a la Tierra una historia tan corta, justificaba los grandes
cambios ocurridos en la superficie de la Tierra a consecuencia de catástrofes
naturales, como el diluvio. Hasta que no se realizó un estudio correcto de la edad de la
Tierra, no se pudieron interpretar los cambios geológicos como el resultado de una
lenta y constante evolución.
Cita del libro “La Tierra en movimiento”, de John Gribbin.
LOS RIESGOS VOLCÁNICOS. ERUPCIÓN DEL VESUBIO EN EL AÑO 79
“Estamos constantemente en peligro de muerte”. Cuando el Vesubio entró en
erupción, el año 79, las personas y animales que quedaron atrapados en la floreciente
ciudad romana de Pompeya sufrieron muertes atroces. La mayoría de los 20.000
habitantes de Pompeya pudieron escapar a tiempo, pero unos 2.000 quedaron
atrapados para siempre. Se han hallado los moldes de esos infortunados y de sus
animales conservados por las cenizas volcánicas. Durante la noche del 24 de agosto
es probable que las personas que aún quedaban en Pompeya se viesen
imposibilitadas de abandonar el escudo protector de sus hogares debido a la
intensísima lluvia de lapilli ardiente. El peso de las cenizas y las escorias provocó el
hundimiento de las techumbres; de este modo muchas personas agazapadas en las
casas quedaron enterradas vivas; otras murieron asfixiadas por los gases letales que
emanaban las capas de lapilli. La destrucción de las populosas ciudades de
Herculano, Pompeya y Estabia, debido a la erupción de un volcán que por aquel
entonces era considerado como extinto, constituyó un profundo impacto para el pueblo
romano.
Cita del libro “La inestable Tierra”, de Basil Booth y Frank Fitch.
LOS RIESGOS SÍSMICOS. TERREMOTO DE SAN FRANCISCO DE 1906.
Eran las 5:13 horas del día 18 de abril de 1906 cuando San Francisco se vio
sacudido por una terrible onda sísmica. Los temblores de tierra persistieron durante
menos de 48 segundos, pero los daños causados en la ciudad y sus alrededores
fueron tan devastadores que aún hoy en día se habla del “gran terremoto de San
Francisco de 1906”. El impacto emocional fue también tremendo: la directora de un
colegio de niñas londinense –que se hallaba visitando San Francisco cuando el
terremoto ocurrió y que se salvó de la muerte gracias a que el pórtico de entrada de la
Opera House la protegió de la lluvia de cascotes– estuvo elevando durante 32 años
plegarias al Señor por haberla salvado. El imponente City Hall, del cual los lugareños
se sentían justificadamente orgullosos, quedó convertido en un montón de ruinas. Los
colosales pilares sobre los que se apoyaban los arcos de la entrada quedaron
tumbados sobre la avenida, más allá de las vías del tranvía; los miles de toneladas de
ladrillos y cascotes resultantes de la destrucción del edificio formaban una caótica
montaña de grandes proporciones. El ala oeste del edificio quedó convertida en una
masa informe; en su fachada norte sólo quedó en pie una especie de marco de acero.
Todos los hoteles, teatros, fábricas y oficinas de la ciudad quedaron dañados y
destruidos de forma semejante. El “State Insane Asylum”, en Agnew, se derrumbó; el
superintendente murió y muchos de los miembros de su equipo sufrieron graves
heridas. El periódico de San Francisco Call-Chronicle-Examiner del día 19 de Abril
notificaba que 200 dementes habían escapado del manicomio y estaban vagando por
los alrededores.
Muchos de los antiguos edificios de madera, que daban su imagen
característica a buena parte del San Francisco de 1906, resistieron las sacudidas del
terremoto con más flexibilidad que las estructuras de acero y piedra; en consecuencia,
los daños que sufrieron fueron sensiblemente menores. Sin embargo, postreros
movimientos en la falla de San Andrés –responsable principal del terremoto–
rompieron las tuberías principales de conducción de aguas, provocando el colapso de
los servicios de extinción de incendios de toda la ciudad. Tal situación propició la
rápida propagación de pequeños incendios que se habían declarado en las
proximidades de estufas volcadas, cables eléctricos cortados, tuberías de gas rotas,
chimeneas medio derruidas, etc. Esos incendios afectaron especialmente a las
construcciones de madera. El “Mechanics Pavilion”, por ejemplo, un gran edificio de
madera que cubría toda una manzana, no resultó dañado por el terremoto; por tal
motivo, fue transformado en un improvisado hospital en el que se alojaban 300
heridos. Sin embargo, muy pronto los fuegos incontrolados se propagaron por toda la
ciudad. El “Mechanics Pavilion” tuvo que ser evacuado urgentemente y, a pesar de
todos los esfuerzos, la nave ardió como la tea; al cabo de quince minutos ya no era
más que un montón de humeantes cenizas. Durante todo el día siguiente el fuego
avanzó en todas direcciones. En la mañana del 19 de abril gran parte de la ciudad
había sido arrasada por el fuego. Esa segunda catástrofe, los incendios, se acumuló a
la destrucción causada por el propio terremoto.
Cita del libro “La inestable Tierra”, de Basil Booth y Frank Fitch.
7. ÍNDICE.
1.
EL ORIGEN DE LA TIERRA
1.1. Teoría nebular de Kant-Laplace
1.2. Teoría catastrofista de Chamberlain y Moulton
1.3. Teoría actual
2. ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA
2.1. Métodos para el estudio del interior de la Tierra.
2.2. Estructura de la Tierra.
2.2.1. Modelo estático
2.2.2. Modelo dinámico.
3. TEORÍAS OROGÉNICAS. DERIVA CONTINENTAL.
4. TÉCTÓNICA DE PLACAS.
4.1. Expansión del fondo marino
4.2. Arcos volcánicos y subducción.
4.3. Teoría integrada de la tectónica de placas.
5. VULCANISMO Y MOVIMIENTOS SÍSMICOS
5.1. Los movimientos sísmicos.
5.2. Los tsunamis
5.3. Vulcanismo
6. LECTURAS COMPLEMENTARIAS.
7. ÍNDICE.
5
5
6
6
7
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8
9
9
10
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11
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21
Evaluación de la unidad
En cuanto a la evaluación de esta unidad, se propone llevar un registro de las
diferentes actividades propuestas:
 Trabajo en grupo y exposición en clase (murales, presentaciones, ..)
 Trabajos de indagación en los que se planteen cuestiones no vistas en
clase, como puede ser cuál es el origen del vulcanismo en lugares como
Hawai o las islas Canarias que no están situados en límites de placas.
 Actividades de clase, cuestionarios.
Algunas posibles preguntas que debieran saber responder los estudiantes al
final de este tema son:
I. ¿Qué teorías se proponen para explicar el origen de la Tierra? ¿A quiénes se
deben dichas teorías?
II. ¿Qué métodos nos permiten obtener información acerca del interior de la
Tierra?
III. ¿Qué estructura se propone para el interior de la Tierra?
IV. ¿Qué son teorías fijistas y teorías movilistas?
V. ¿En qué consiste la teoría de la deriva continental?
VI. ¿Qué argumentos existen a favor y en contra de la teoría de la deriva
continental tal y como fue propuesta por Wegener?
VII. ¿En qué consiste la teoría de la Tectónica de Placas? ¿Por qué se dice que
es una teoría global?
VIII. ¿Qué son las placas continentales? ¿Qué límites existen entre ellas?
IX. ¿Qué es el vulcanismo? ¿Qué son los movimientos sísmicos? ¿Cuál es su
origen?
Propuesta de evaluación.
1. ¿Qué hechos consideras que son los que más dificultan el estudio de los
meteoritos que caen sobre la Tierra? ¿Qué lugar piensas que sería más adecuado
para buscarlos?
2. Cita los métodos para estudiar el interior terrestre.
3. A partir de la información obtenida de la teoría tectónica de placas, formula una
hipótesis para explicar en qué lugares de la Tierra es más probable que se
produzcan terremotos.
4. ¿Cuál es la característica fundamental que comparten todos los métodos directos
de estudio del interior de la Tierra?
5. ¿Qué discontinuidades se establecen en el interior terrestre a la vista de los datos
sísmicos? ¿Cuáles son las principales? ¿Y las secundarias? ¿Qué capas separan?
¿A qué profundidad se encuentran cada una de ellas?
6. ¿Dónde crecen los continentes y cuáles son los principales procesos que los
hacen crecer?
7. Existen dos hipótesis diferentes que explican la formación de la Tierra. ¿Cuáles
son? ¿Cuál es la diferencia básica entre las dos? ¿Cuál es la más aceptada?
8. ¿A qué fenómeno geológico interno están asociados los tsunamis?
9. ¿Qué tipos de evidencias experimentales sustentan la teoría de la deriva
continental?
10. ¿Por qué se dice que la tectónica de placas es una teoría global?