TEMA 4: ENERGÍA INTERNA DE LA TIERRA

TEMA 4: ENERGÍA INTERNA DE LA TIERRA
ENERGÍA INTERNA DE LA TIERRA. Origen y transmisión. Deformación de las rocas. Deformación
frágil: fallas
1- Origen de la energía interna de la Tierra
2- Transmisión de la energía interna de la Tierra.
3- Comportamiento de las rocas ante los esfuerzos. Factores que influyen.
4- Deformación frágil: Fallas.
1. Origen de la energía interna de la Tierra
La energía interna de la Tierra tiene varias procedencias:
a) Calor liberado al formarse la Tierra, por choque entre partículas sólidas
b) Calor liberado al cristalizar el hierro, cuando se formó el núcleo interno, que es sólido.
Estas dos procedencias se engloban en lo que se llama calor primordial, primario o residual, cuyo
origen es la formación del planeta.
c) Calor liberado en la desintegración de isótopos radiactivos, especialmente de uranio, torio y potasio.
La producción de este calor radiogénico, si bien va disminuyendo con el tiempo, aún sigue activa y se
considera la fuente básica de la energía interna terrestre o energía geotérmica.
La temperatura aumenta con la profundidad pero dicho cambio, denominado gradiente geotérmico,
no es uniforme: en la corteza el ritmo de aumento es muy rápido (20-30ºC/km), disminuyendo mucho
en el manto y en el núcleo. A pesar de las altas temperaturas reinantes en su interior, la geosfera no es
una bola fundida sino que, a excepción del núcleo externo, sus materiales son sólidos. La causa es que
también la presión aumenta con la profundidad y este factor determina un incremento de la
temperatura necesaria para que las rocas se fundan.
2. Transmisión de la energía interna de la Tierra
Nuestro planeta es un foco térmico que irradia calor al espacio, denominándose flujo térmico a
la cantidad de energía calorífica que la Tierra libera por unidad de superficie y unidad de
tiempo.
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La causa es la transmisión del calor interno hasta la superficie terrestre por tres mecanismos:
a. Radiación: Mediante ondas electromagnéticas de corta longitud, podría ser un mecanismo
importante en el manto.
b. Convección: El calor es transportado por los materiales. En las zonas más profundas, más
calientes, los materiales son más ligeros y ascienden, mientras que en las zonas más
superficiales, al estar más fríos, los materiales son más densos y descienden; así se
producen corrientes cíclicas o corrientes de convección, fenómeno que ocurre en el núcleo
externo y en el manto. El flujo térmico convectivo del manto es el principal proceso que
opera en el interior terrestre, siendo fundamental para explicar el movimiento de las placas
litosféricas.
c. Conducción: Transferencia de calor a través de la materia, átomo a átomo, por una
diferencia de temperatura entre dos puntos. De esta manera se transmite el calor en las
zonas más superficiales de la geosfera, pero a un ritmo bastante lento, por lo que la
corteza tiende a actuar como aislante, lo que contribuye al alto gradiente geotérmico de
esta capa.
El flujo térmico no es uniforme por toda la superficie terrestre: Es superior al promedio en
las dorsales, por donde sale material magmático procedente del manto; y es inferior en las
fosas oceánicas, donde se introduce hacia la astenosfera una laja fría de litosfera, así como
en los escudos o cratones precámbricos, que son las zonas más antiguas y estables de los
continentes
3. Comportamiento de las rocas ante los esfuerzos. Factores que influyen.
3.1. Comportamiento de las rocas ante los esfuerzos
Las rocas están pueden estar sometidas a distintos tipos de esfuerzos que pueden ser de origen
tectónico o debidos a la presión litostática, es decir el peso de la columna de materiales hasta
la superficie que soporta la roca.
Los esfuerzos tectónicos pueden ser compresivos, distensivos o de cizalla, dependiendo del
proceso que los origina.
Ante un mismo esfuerzo los materiales pueden comportarse de distinta forma:
- Comportamiento elástico: La roca se deforma al ser sometida a un esfuerzo, pero al cesar la fuerza,
recupera su forma original. Un ejemplo es la propagación de las ondas sísmicas
- Comportamiento plástico: La roca se deforma, pero al cesar la fuerza, permanece la deformación.
- Comportamiento frágil: La roca se rompe, sin sufrir apenas deformación plástica.
3.2 Factores que influyen en la deformación de las rocas
Existen factores que provocan variaciones en el comportamiento de las rocas.
-
La temperatura: El aumento de la temperatura hace que los materiales se comporten de una forma
plástica.
La presión de confinamiento: Debida al peso de la columna de roca situada sobre ella. A medida
que aumenta la profundidad, aumenta la presión y las rocas presentan comportamiento más plástico.
Muchas rocas que en superficie tienen un comportamiento frágil, en profundidad se comportan
como plásticos; por ejemplo las calizas en superficie son frágiles y en profundidad se pliegan.
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-
Presencia de fluido (agua, petróleo): Generalmente facilita la deformación plástica al reblandecer los
materiales y rebajar el punto de fusión.
Intensidad y duración del esfuerzo: Una roca ante un esfuerzo moderado pero prolongado puede
sufrir una deformación plástica y ante un esfuerzo intenso y corto puede fragmentarse.
Como resultado del comportamiento de las rocas ante las fuerzas que actúan sobre ellas, las
deformaciones resultantes son:
-
-
Pliegues: Son resultado de una compresión que produce una deformación plástica. Son ondulaciones
de las rocas sin llegar a la rotura.
Diaclasas: Son fracturas en las que no se produce desplazamiento de las partes separadas por la
fractura. Se producen por descompresión o por esfuerzos tectónicos. Ejemplos son las que se
producen en las arcillas al deshidratarse o las de las rocas volcánicas al enfriarse (basaltos)
Fallas: Son fracturas que se originan en las rocas poco plásticas sometidas a esfuerzos de cualquier
tipo. Las rocas se rompen y crean dos bloques que quedan desplazados uno con respecto al otro.
4. Deformación frágil: Fallas
Los elementos de una falla son los siguientes:
-Plano de falla o superficie de ruptura. Viene definido por la dirección (posición geográfica con
respecto al norte) y el buzamiento (ángulo que forma con el plano horizontal).
- Salto de falla. Es el desplazamiento relativo entre los bloques que anteriormente estaban
unidos. Pueden producirse desplazamientos desde centímetros a decenas de kms.
- Labios o bloques de falla. Son los bloques separados por el plano de falla.
- Estrías de falla. Son una especie de arañazos en el plano de falla, producidos por la fricción,
que indican la dirección del movimiento.
Las fallas podemos clasificarlas en:
Fallas normales o directas: Presentan un salto vertical y un desplazamiento horizontal. El bloque o
labio hundido se apoya sobre el plano de falla, indican un ensanchamiento de la corteza terrestre y se
forman en esfuerzos distensivos (dorsales y rift).
Fallas inversas: Presentan un salto vertical y un desplazamiento horizontal. El bloque levantado
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-
descansa sobre el plano de falla, indican un acortamiento de la corteza terrestre y se forman en
esfuerzos compresivos (zonas de subducción, orógenos). Cuando el bloque superior se monta sobre
el inferior (buzamiento muy pequeño) se habla de cabalgamiento; si el desplazamiento es muy
grande y el labio levantado se desplaza decenas de kilómetros sobre el hundido se denomina manto
de corrimiento.
Fallas de desgarre o en dirección: No presentan salto vertical, el desplazamiento de los bloques es en
la horizontal, se forman en esfuerzos de cizalla. Las más frecuentes son las fallas transformantes que
cortan a las dorsales oceánicas.
Las fallas no suelen darse de manera aislada, sino que aparecen asociadas, respondiendo a las
características particulares de las fuerzas que las originaron.
Horst o macizo tectónico: asociación de fallas en la que la zona central aparece levantada con respecto
a los laterales.
Graben o fosa tectónica: la zona central aparece hundida con respecto a los laterales.
La mitad occidental de la Península Ibérica, que se corresponde con los materiales más antiguos, tiene una
estructura en Horst y Graben. De norte a sur:
Graben ---------- Cuenca del Duero
Horst ---------- Sistema Central
Graben ---------- Depresión del Tajo
Horst ---------- Montes de Toledo
Graben ---------- Llanura Manchega
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¡Ojo!. No todos los sistemas montañosos son asociaciones de fallas; también pueden ser por plegamientos
(Sistema Ibérico); por estructuras mixtas (Sistema Bético y Pirineos); o parte de un tipo y parte de otro
(Cordillera Cantábrica).
ACTIVIDADES
1- ¿Cuál es la fuente básica de la energía interna terrestre?:
a) La energía solar.
b) La energía gravitatoria.
c) La desintegración de isótopos radiactivos.
d) La energía nuclear de fusión.
2a)
b)
c)
¿Dónde es mayor el gradiente geotérmico?
En la corteza.
En el manto.
En el núcleo.
3a)
b)
c)
¿Qué mecanismos intervienen en el flujo térmico?
Radiación.
Convección.
Conducción.
4- . Origen del calor interno de la Tierra. Concepto de gradiente geotérmico. Represente la gráfica
profundidad /tempera-tura y determine el gradiente geotérmico en ºC/km. Si en la zona aparece
una fuente termal donde al agua mana a 56 ºC, determine gráficamente la profundidad mínima
de la que procede el agua.
Profundidad (m)
Temperatura (ºC)
0
0
300
13
700
29
1 200
46
1 400
61
1 900
73
2 400
100
SELECTIVIDAD
PREGUNTAS TEMA
1- Energía interna de la Tierra: origen y mecanismos de transmisión energética. Deformación de los
materiales terrestres: pliegues y fallas.
PREGUNTAS CORTAS SELECTIVIDAD
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1- Defina gradiente geotérmico
2- Diferencias entre un pliegue y una falla.
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