UNIDAD # 3 - HMXEarthScience

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UNIDAD # 3
LA CORTEZA DINAMICA – TERREMOTOS Y EL INTERIOR DE LA
TIERRA
VOCABULARIO
Corteza
Foco y epicentro
Zona de sombra
Zona de falla
Strata?
Sismógrafo
Onda de compresión
Manto
Núcleo interior y
exterior
Fósiles fuera de lugar
Larga o onda L
Subsidence?
Primaria o onda P
Displaced strata?
Secundaria o onda S
Corteza continental y
oceánica
Discontinuidad de
Mohorovicic o Moho
Placas tectonicas
Puntos de referencia
Placa de corteza
Escala modificada de
Mercalli
Escala Richter
Terremoto
Ola sísmica
Volcanes
Tsunamis
Movimiento
continental
Separación del suelo
submarino
Cresta de medio
Océano
Valor magnético
Limites (convergente,
divergente,
transformación)
Zona de subducción?
Arco de Isla
La falla de San
Andreas, California
Manto de convención
celular
Astenosfera
Lugares calientes
A. Actividades de la corteza
La capa de roca sólida que esta en la superficie de la Tierra se conoce como la corteza.
La corteza cambia constantemente, y existe mucha evidencia que permite demostrar que
ha estado cambiando.
Algunos de estos cambios pueden ser observados de manera directa. Por ejemplo a lo
largo de las zonas de falla donde se ven los movimientos horizontales y verticales de la
corteza como el resultado de un terremoto. Existe además otro tipo de prueba que
demuestra que la corteza de la Tierra se ha ido desplazando a diferentes lugares por
billones de años.
LA LITOSFERA DINAMICA
La litosfera de la Tierra esta en un estado de constante cambio para poder mantener un
estado de equilibrio dinámico. El desplazamiento y la deformación de strata? Y fósiles
son ejemplos de pequeños cambios en la corteza.
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DEFORMACIÓN DE LA ROCA STRATA?
Las rocas sedimentarias son las que se forman en capas horizontales. Observaciones
hechas en superficie de la Tierra nos muestra que formaciones originales de rocas han
sido afectadas por los movimientos de la Tierra. Estos cambios incluyen la creación de
rocas en ángulo, rocas dobladas y rocas que han sido quebradas. Los cambios también
incluyen el desplazamiento de estas capas de rocas o strata?
Desplazamiento de fósiles. Fósiles marinos, los restos de organismos que
vivieron en el océano, como por ejemplo los corales, los peces, y otros animales marinos
son encontrados dentro de las montañas en las capas de roca sedimentaria. Muchas veces
estos fósiles son encontrados a miles de pies sobre el nivel del mar. La presencia de estos
fósiles marinos a grandes alturas sugiere que la roca strata? a sido elevada por
movimientos de la corteza.
Sunsidence? Ocurre cuando roca strata? Se hunde. Observaciones de los océanos
hechas a grandes profundidades nos sugieren que subsidence? Ha ocurrido en el pasado.
Dichas observaciones han encontrado en rocas el fondo del mar fósiles, restos de
animales y plantas que solían vivir cerca de la superficie.
Desplazamiento de Strata? El desplazamiento de strata nos da evidencia directa
de los movimientos de la corteza. Estos movimientos pueden ser horizontales o verticales
o también una combinación de estos.
Desplazamiento horizontal. (fallas) ocurren cuando la superficie de la Tierra se
mueve de lado a lado a lo largo de una falla de transformación o quiebra en la corteza.
Desplazamiento vertical ocurre cuando una porción de la superficie de la Tierra es
empujada hacia arriba o se hunde a lo largo de la falla. Por ejemplo, en el Estado de
California donde los terremotos son bastante comunes, se pueden encontrar estos dos
tipos de desplazamiento a lo largo de la Zona de falla conocida como la Falla de San
Andreas.
Durante el terremoto de San Fernando en 1971, el desplazamiento horizontal a lo largo de
la zona de falla hizo que una carretera se separara en dos pedazos. Debido al movimiento
hacia arriba y la hundida de la parte de la tierra que estaba al lado, se formaron paredes
de piedra y barrancos. El movimiento exacto puede ser medido al comparar los puntos de
referencia.
Un punto de referencia es una marca de cemento o de metal que ha sido instalado para
indicar la altura sobre el nivel del mar, la latitud y la longitud de un punto especifico.
Después del terremoto de San Fernando muchas de estas marcas fueron encontradas a
varios metros de su posición original (horizontalmente y verticalmente).
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AREAS DE ACTIVIDAD DE LA CORTEZA
Actividades de la corteza como los terremotos y las erupciones de los volcanes tienden a
ocurrir en zonas específicas. Estas zonas están localizadas en los bordes de los
continentes y los océanos. La zona más activa es la que sigue la margen de la plancha
continental del Océano Pacifico, las crestas en medio del océano, a través de la parte sur
de Europa, el Medio Oriente hasta Asia. Estas zonas marcan las márgenes de largas
porciones de la corteza llamadas las Placas de Corteza.
Un terremoto es un movimiento o temblor inesperado. Este es causado por movimiento
alrededor de una grieta o falla en las capas de piedras que están por debajo de la
superficie. Cuando un terremoto ocurre, se crean ondas sísmicas que se salen del foco
(punto de origen). El punto en la superficie de la Tierra que esta localizado exactamente
encima del foco se conoce con el nombre de epicentro. Las ondas sísmicas son
detectadas y seguidas por medio de instrumentos llamados sismógrafos.
B. Terremotos
Los terremotos generan varios tipos de ondas. Las ondas compresionales y las ondas
tijeras (cortadoras) van a través de la Tierra. Las ondas compresionales son también
conocidas con el nombre de ondas primarias o ondas P. Estas ondas hacen que los
cuerpos y materiales por los cuales atraviesan vibren de en la misma dirección que en la
que ellas están viajando. Las ondas tijeras (cortadoras), o también llamadas ondas
secundarias o ondas S, hacen que los materiales por los cuales ellas pasan vibren
perpendicularmente a la dirección en la que ellas están viajando.
Las ondas superficiales o ondas L (ondas de periodo largo) son las ondas Rayleigh and
Love. Estas ondas viajan a través de la superficie creando los daños que generalmente
crean los terremotos.
LA VELOCIDAD DE LAS ONDAS
Cuando van pasando a través de un mismo material, las ondas primarias van a una
velocidad mayor que las ondas secundarias. Por eso los sismógrafos registran las ondas
primarias antes que empiecen las ondas secundarias. Un aparato sismografico que tenga
registrada la llegada de las ondas primarias y secundarias puede determinar la distancia al
sitio donde ha ocurrido el terremoto, y cuando empezó. La distancia entre la estación
donde esta localizado el sismógrafo y el epicentro del terremoto pueden ser determinada
calculando la diferencia entre el tiempo de llegada de las ondas primarias y las
secundarias usando la grafica de tiempo y distancia en las Tablas de Referencia de la
Ciencia de la Tierra.
Entre mas grande sea la diferencia del tiempo de llegada de los dos tipos de ondas, mas
grande es la distancia al epicentro del terremoto. Es necesario obtener mas información
para determinar la dirección y localización del epicentro.
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HORA DE ORIGEN DE UN TERREMOTO
La hora de origen de un terremoto puede ser inferida de la información que existe acerca
de la distancia del epicentro y el tiempo de viaje (velocidad) de las ondas P y las ondas S
( como se ilustra en el cuadro de esta página). Entre mas lejana este del epicentro la
estación que esta recibiendo la información, mas tiempo le toma a las ondulaciones P de
llegar a ella. Por ejemplo, una estación recibe una onda P a las 7:10 am y las
ondulaciones S 5 minutos 30 segundos después. Con esta información se establece que la
distancia al epicentro esta a 4000 kilómetros de distancia y el tiempo de llegada de las
ondas P fue de 7 minutos. El terremoto empezó a las 7:03 am. (7:10 menos los 7 minutos
que le tomo a las ondas P).
LOCALIZACIÓN DEL EPICENTRO
La localización del epicentro de un terremoto puede ser determinada usando la un
mínimo de 3 aparatos sismograficos. (A, B y C en la grafica)
El epicentro esta localizado en el punto en que los 3 círculos se interceptan. El radio de
los círculos representa la distancia del sismógrafo al epicentro.
MIDIENDO LA FUERZA DE UN TERREMOTO
La fuerza de un terremoto puede ser medida de diferentes maneras. La escala Mercalli
es basada en el daño que hace el terremoto. Esta escala de intensidad va del I al XII
siendo el I el mas débil, cuando el terremoto solo lo sienten algunas personas, y XII
cuando destruye la mayoría de las estructuras. Aunque esta escala todavía se usa para
identificar el centro de los terremotos, no es muy buena para medir el impacto que ellos
tienen ya que hoy día existen diferentes materiales, técnicas de diseño de edificios que
tienen mucho impacto en el daño que pueda hacer un terremoto.
La escala Richter es una escala que mide la magnitud y describe la cantidad de energía
generada por el terremoto. La escala Richter tiene valores que van del 0 al 9. Los
terremotos que miden menos de 2.5 son débiles y generalmente no son sentidos por la
gente. El pasar de un número a otro en la escala indica que el terremoto ha generado una
energía equivalente a 32 veces la del número anterior.
Un terremoto de magnitud 6 genera energía que es 32 veces mas grande que un terremoto
que mida 5 en la escala. Un terremoto de escala 6 puede llegar a causar mucha
destrucción si este ocurre cerca de un área poblada. Cada año se registran unos 20
terremotos de magnitud 7.0 a 7.9. Terremotos de escala 8.0 se registran cada 5 a 10 anos.
Estos pueden devastar una región completa.
Tanto los terremotos como los Volcanes son peligrosos para el ser humano. La mayoría
de la gente que muere o resulta herida durante un terremoto ha sido golpeada por
pedazos de paredes y edificios que se caen con el movimiento sísmico. Un edifico puede
resistir el movimiento de lado a lado ocasionado por las ondas sísmicas si es diseñado
correctamente. Si la tierra sobre la cual el edifico ha sido construido es blanda y es de
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sedimento suelto, el movimiento de la Tierra hace que el sedimento se aparte y se mueva
haciendo que el edifico se caiga.
El fuego es un gran peligro después de un terremoto ya que el movimiento de la Tierra
hace que las tuberías de gas que van bajo las calles se rompan. Los bomberos no pueden
llegar a los sitios de los incendios porque las calles quedan bloqueadas y cubiertas de
escombros. Así mismo los hidrantes existentes en las calles dejan de funcionar ya que las
tuberías de agua que los alimentan se rompen.
Cuando ocurren terremotos grandes en el fondo del mar o cerca de la costa existe el
riesgo que estos creen una serie tsunamis o unas ondas sísmicas de mar. Un tsunami
que sea no muy grande en un area y puede llegar a generar olas gigantescas en un area
cercana. No se debe ir a la playa después de un terremoto para ir a ver un tsunami. Si lo
puede ver, esta muy cerca y corre peligro. Estas olas gigantescas han destruido pueblos y
comunidades enteras en las áreas bajas y aledañas a la costa.
Aunque la lava de los volcanes eventualmente se enfría creando áreas de tierra que se
vuelven fértiles y trabajables, la gente que vive en áreas volcánicas tienen que soportar
peligros. Cuando la lava fluye de la montana, puede destruir propiedades, cultivos y
también crear situaciones peligrosas debido a los gases venenosos que se emiten.
TRANSMISION DE ONDAS
El estudio de cómo se transmiten las ondas de los terremotos a través de la tierra permite
que los científicos puedan hacer inferencias sobre la composición y la estructura interior
de la Tierra.
La velocidad de las ondas de un terremoto varían de acuerdo a la densidad y las
propiedades elásticas de los objetos a través de las cuales ellas están viajando. Entre mas
denso y más rigido el material la velocidad es mayor. A medida que la onda del terremoto
pasa a través de materiales con diferentes densidades y rigidez, la variación en velocidad
hace que las ondas se doblen o se refleje. Como la densidad de la Tierra es mayor y
aumenta con la profundidad, las ondas tienden a aumentar de velocidad y ser reflejadas a
medida que se mueven hacia el centro de la tierra.
Las ondas compresionales, también conocidas como ondas P pueden ser transmitidas a
través de sólidos, líquidos y gases. Las ondas S solo lo hacen a través de sólidos. Esta
diferencia le da a los científicos información muy importante a cerca de la composición
de la estructura interior de la Tierra. Las ondas S desaparecen al llegar a una profundidad
de 2900 Km. donde queda el núcleo exterior de la Tierra. Como estas ondas no son
transmitidas mas allá del núcleo exterior se asume que este esta compuesto de materiales
en estado liquido.
Los terremotos generan ondas P y S en todas las direcciones. Los sismógrafos que se
encuentran a no más de 102 grados del epicentro pueden registrar ambas clases de ondas.
Aquellos sismógrafos que están localizados mas allá de los 102 grados no pueden
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registrar las ondas S ya que estas no son transmitidas a través del núcleo exterior. En la
región conocida como la zona de sombra, que es una banda que va aproximadamente
desde los 102 grados y los 143 grados en dirección contraria al epicentro del terremoto
(el otro lado de la Tierra) no se registran ninguna de las dos clases de ondas. Esto es
causado por un fenómeno de refracción que hace salir las de las ondas P de esa zona.
C. Propiedades de la corteza y el interior de la Tierra
Existen 4 zonas mayores en la Tierra. 3 de ellas son sólidas y una es liquida. La corteza,
el manto, y el núcleo interior son zonas sólidas. La única zona liquida es el núcleo
exterior.
El grueso de la corteza La corteza es relativamente delgada comparacion a las
otras capas de la Tierra. La corteza mide unos cuantos kilómetros de profundidad. El
grueso promedio de la corteza continental es mas grande que el promedio de la corteza
oceánica (bajo el océano.)
La composición de la corteza y del interior. Las cortezas oceánicas y
continentales son compuestas de diferentes materiales. La continental es compuesta de
material granito felsic? de baja densidad, mientras que la del océano es de mafic? o
material basaltito?. El manto, que es la capa en la que la corteza terrestre resta, contiene
la mayor parte del volumen de la Tierra. El borde entre la corteza y el manto se conoce
como la discontinuidad de Mohorovicic o el Moho.
Por debajo del manto se encuentra el núcleo exterior que es liquido y después viene
el núcleo interior que es sólido. Información obtenida a cerca comportamiento de las
ondas sísmicas y la presencia de meteoritos de composición metálica, sugieren que el
núcleo de la Tierra tiene una alta densidad y esta compuesto de minerales como el Hierro
(Fe) y el Niquel (Ni).
D. Placas Tectonicas
La teoría que dice que la litosfera de la Tierra esta formada por piezas sólidas llamadas
placas se conoce con el nombre de Placas Tectonicas. El nombre de Tectonicas se refiere
a las fuerzas que deforman la corteza terrestre.
La litosfera esta compuesta por la corteza y la parte rígida (superior) del manto. La idea
de placas tectonicas es relativamente nueva, aunque esta teoría incorpora las ideas
conocidas como el desplazamiento continental. Estas ideas fueron establecidas por
Alfred Wegener en 1915. Wegener sostuvo que la distribución actual de los continentes
no es original. El decia que los continentes aparentan ser pedazos de masas más grandes.
Algo así como las partes de un rompe cabezas. El mantuvo que si se toman en cuenta los
perfiles de las planchas continentales es fácil ver como los continentes de hoy son partes
de una gran masa.
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MOVIMIENTO DE PLACAS
Existe mucha evidencia que ayuda a confirmar que los continentes estuvieron juntos en el
pasado. Por ejemplo:




Capas de rocas y fósiles que se encuentran a través de los océanos son parecidas.
Muchos de las clases de rocas son iguales en características y composición.
También muchos de los fósiles que se encuentran en las rocas el la costa Este de
Sur América son idénticos a los que se encuentran en las costa Oeste de África.
Muchas de las cordilleras existentes en un continente, son similares a otras en otro
continente, como los las montanas Appalachians en los Estados Unidos con la
Caledoniana en Europa.
Evidencia encontrada en las rocas y en fósiles indica que el patrón climático hace
miles de años se era muy diferente al que existe hoy en día (se han encontrado
depósitos de glaciales en las selvas tropicales; carbón existe en el Ártico)
Las rocas que existen en los océanos son mas jóvenes que aquellas que aparecen
en los continentes.
EL FONDO (PISO) DEL MAR (OCEANO) SE EXPANDE
Existe mucha evidencia que indica que los océanos se están expandiendo desde la zona
montañosa que existe en los océanos (crestas en la mitad del océano). Este movimiento
se puede comprobar cuando se determina la edad de los materiales ígneos que están en
el océano y cuando se ve la polaridad magnética es reversada.
Rocas Ígneas de Océano. La corteza del océano esta compuesta de rocas
basaltic? Que son formadas cuando las rocas molten? (magma) se solidifican y luego se
cristalizan en las rocas ígneas que están en las crestas (montanas) submarinas Esta
comprobado que el material ígneo en medio de las crestas submarinas es mas joven
(formado mas recientemente) que el que esta mas alla del centro de las crestas. Existen
métodos precisos usando materiales radioactivos para determinar la edad de las rocas. En
resumen, a medida que la parte nueva de la corteza submarina es generada en las crestas,
el piso del océano se expande.
Polaridad Magnética Reversada. Las franjas de roca ígnea (basaltic?) que estan
en posición paralela a las crestas submarinas muestran patrones consistentes de reverso
magnético. A través de miles de años, los polos magnéticos de la Tierra se reversan
(cambian) sus polaridades (el norte magnético cambia al sur y viceversa). Cuando el
magma fluye en el medio de la cresta y empieza a enfriarse, cristales de minerales
magnéticos se alinean con los campos magnéticos de la Tierra como que si fuesen unos
compases bien pequeños. De esta manera se establece la polaridad del material al
momento de formación de la roca. Cuando el campo magnético cambia, las piedras que
fueron formadas antes del cambio tienen una polaridad diferente. Estos cambios de
polaridad se encuentran en ambos las dos de las crestas oceánicas, lo que demuestra que
el desarrollo del fondo del océano se da del centro (cresta) hacia fuera.
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Han sido encontradas rocas en muchos lugares del planeta que tienen registradas la
posición de los polos magnéticos. Esto corrobora de manera contundente que la
formación de los continentes y el crecimiento de las montañas están relacionados a
concepto de las placas tectonicas.
El movimiento de las placas litosfericas a través del tiempo geológico han dado como
resultado cambios en geografía, clima y la evolución de la vida en el planeta.
Las placas litosfericas son de varios tamaños. Algunas de ellas solo contienen corteza
submarina mientras que otras, más grandes, tienen los continentes en ellas. Existen 3
clases de movimientos asociados con las placas: convergente, divergente y
transformador. Las fuerzas de compresión están en los bordes convergentes, las fuerzas
de tensión en los bordes divergentes y las fuerzas cortadoras (tijera) en los bordes
transformadores. La combinación de fuerzas en diferentes lugares crean una gran
variedad de características en la superficie (vea la ilustración en la pagina 54)
Las placas chocan entre ellas a lo largo de los márgenes convergentes. Cuando una placa
oceánica choca con una continental, la placa oceánica que es mas densa (hecha de
material basaltic?) se va hacia abajo, hundiéndose en el manto y formando una zona de
subducción? Mientras tanto la placa continental se ‘arruga’ hacia arriba formando una
cadena montañosa como la cordillera de los Andes en América del Sur.
En áreas donde dos placas oceánicas se juntan, la placa que es mas vieja y por ende más
densa se hunde y forma una zanja en la superficie. Esta zanja también tiene una cadena
de islas llamadas el arco de islas. Muchas de estas se pueden ver a lo largo del canto
norte y oeste del Océano Pacifico.
Si una placa continental choca con otra placa continental, sus bordes se arrugan formando
montañas como las Himalayas en la India.
Cuando se tienen placas divergentes, las placas se separan para permitir que el calor y el
magma fluyan hacia arriba formando crestas paralelas de este material. Esto se puede ver
bien claro en la cresta del Atlántico medio. Cuando ocurren divergencias entre dos masas
de tierra, como en África, la tensión resulta en la formación de un valle localizado en una
falla o hendidura. Este valle eventualmente será tomado por el mar.
Para que se pueda formar el magma, es necesario que suficiente calor y presión existan
eln los bordes de placas especialmente en áreas donde las fallas (divergencia) ocurren. El
magma eventualmente forma nuevas rocas ígneas y se puede transformarse en otras rocas
con las que entre en contacto. El calor y la presión que son generados en las zonas de
subdaccion? Estan también asociados con el metamorfismo regional en áreas donde se
crean montañas. El hundimiento de la corteza en estas áreas permite que se formen
tazones para en donde los sedimentos del océano y del continente se depositan.
En lugares como la Falla de San Andreas en California, las fuerzas cortadoras (tijera)
hacen que las placas se estén rozando las unas a las otras. Esto fenómeno es llamado
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placa borde transformadora Este tipo de corteza no se crea ni se consume, aunque, hay
muchos terremotos en ella.
Aunque el movimiento de una placa es de solo unos centímetros por año, la interacción
entre sus bordes resulta en terremotos, erupciones volcánicas y la creación de montanas
demostrando de esta manera que la Tierra es un sistema dinámico (cambiante).
CELDAS DE CONVECCON EN EL MANTO
Durante mucho tiempo, el mundo científico ignoro las ideas de Wegener a cerca del
desplazamiento continental porque no podían explicar como se movían los continentes.
En los últimos años se ha encontrado la evidencia para demostrar que hace unos 200
millones de anos los continentes estaban conectados y que desde entonces se han ido
separando.
Aunque se sabe que existen fuerzas capaces de mover las placas litofericas, la comunidad
científica aun no esta unificada como explicar este fenómeno. No todos están de acuerdo
en cual es el mecanismo que crea el movimiento.
Una Celda de conveccion es una corriente de material caliente que se mueve por la
diferencia en la densidad. Se ha comprobado que este las celdas de conveccion existen en
una parte del manto llamada astenosfera que el calor fluye hacia arriba en áreas donde
se crean montanas y fluye hacia abajo en la formación de tazones. El calor residual de la
formación de la Tierra y el calor generado por la descomposición radioactiva son dos
tipos de energía que mueven este mecanismo. Estas celdas son parte de la fuerza que hace
que el continente se mueva.
PUNTOS CALIENTES
Puntos calientes son lugares en la superficie de la Tierra que tienen un flujo poco común
de altos niveles de calor. La mayoría están localizados a lo largo de los bordes de las
placas, pero algunos se pueden encontrar en las placas. Se cree que estos puntos
calientes son creados por fuentes de magma que sube desde el manto produciendo sitios
con actividad volcánica. Cuando la placa pasa sobre uno de los puntos calientes, se forma
una cadena de volcanes como el las Islas de Hawai. El único volcán que permanece
activo es el que esta localizado directamente encima del punto caliente.
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