sábado, 9 de febrero de 2013

MÁQUINA TÉRMICA DEL INTERIOR DE LA TIERRA

Máquina térmica del interior de la Tierra
Biología y Geología 4 ESO. Editorial ANAYA


La temperatura aumenta gradualmente con la profundidad a un ritmo conocido como gradiente geotérmico.

En la corteza, las temperaturas aumentan deprisa, a una media de 20º C a 30º C por kilómetro. Sin embargo, la velocidad de aumento de la temperatura es mucho menor en el manto y en el núcleo.  A una profundidad de 100 kilómetros, se calcula que la supera los 1200º C, mientras que en el límite núcleo-manto se calcula que es de unos 4500º C y puede superar los 6500º C en el centro de la Tierra.  (¡más caliente que la superficie del Sol!).

 
Flujo de calor en la corteza

En la corteza el flujo de calor se produce por el familiar proceso de conducción. Cualquiera que haya intentado levantar una cuchara de metal dejada dentro de una cazuela caliente se habrá dado cuenta en seguida que el calor era conducido a través de la cuchara.

La conducción ( esto es, la transferencia de calor a través de la materia) se produce a un ritmo relativamente lento en las rocas de la corteza. Por lo tanto, la corteza tiende a actuar como un aislante (frío en la parte superior y caliente en la parte inferior).

 
Convección en el manto

La convección es la transferencia de calor mediante el movimiento o la circulación en una sustancia (por ejemplo, en el agua, en el aire, etc.).

Podemos afirmar que las rocas del manto son capaces de fluir.

El flujo convectivo del manto (mediante le cual, la roca caliente menos densa asciende, y el material más frío y más denso se hunde) es el proceso más importante que actúa en el interior de la Tierra.

Este flujo, térmicamente impulsado, es la fuerza que propulsa las placas litosféricas rígidas a través de la superficie del planeta, y genera en última instancia las cordilleras  montañosas de la Tierra y la actividad volcánica y sísmica de todo el planeta.

¿Cómo puede el manto “rocoso” transmitir las ondas S, que sólo pueden atravesar sólidos, y a la vez fluir como un líquido?. El material del manto tiene, en opinión de los geólogos, un comportamiento plástico. Esto es, cuando un material que tiene un comportamiento plástico se somete a esfuerzos breves, como los producidos por las ondas sísmicas, se comporta como un sólido elástico. Sin embargo, en respuesta a esfuerzos aplicados durante periodos muy largos, este mismo material fluirá.

 

Pangea


Se ha recogido una gran cantidad de pruebas que apoyan el hecho de que el supercontinente Pangea, de Alfred Wegener, empezó a separarse hace unos 200 millones de años. Una consecuencia importante de esta deriva continental fue la creación de una nueva cuenca oceánica, el Atlántico. La fragmentación de la Pangea y la formación del océano Atlantico se produjeron a lo largo de un lapso de casi 160 millones de años.

Tectónica de placas

A principios del siglo pasado, las ideas geológicas sobre la edad de las cuencas oceánicas estaban dominadas por la creencia en su antigüedad. Además, la mayoría de los geólogos aceptaban la permanencia de los océanos y continentes. Se pensaba que las montañas eran el resultado de las contracciones de la Tierra causadas por el enfriamiento gradual. A medida que el interior se enfriaba y se contraía, la superficie sólida externa de la Tierra se deformaba plegándose.

A partir de los años sesenta ha cambiado enormemente nuestro conocimiento de la naturaleza y el funcionamiento de nuestro planeta. Este completo cambio de la opinión científica puede considerarse una revolución científica

La revolución comenzó a principios del siglo XX como una propuesta relativamente sencilla de que los continentes derivaban sobre la superficie de la Tierra. Después de muchos años de intenso debate, la idea de la deriva de los continentes fue rechaza por la gran mayoría de los geólogos como improbable.

En 1968 , nuevos avances indujeron la exposición de una teoría mucho más completa que incorporaba aspectos de la deriva continental y de la expansión del fondo oceánico: una teoría conocida como tectónica de placas.
 
 

La tectónica de placas explica el movimiento observado de la litosfera terrestre por medio de los mecanismos de subducción y de expansión de los fondos oceánicos, que, a su vez, generan los principales rasgos geológicos de la Tierra. Según el modelo de la tectónica de placas, el manto superior, junto con la corteza, se comportan como una capa fuerte y rígida, conocida como la litosfera. Esta capa externa se encuentra por encima de una región más débil del manto, conocida como astenosfera. Además, está rota en numerosos fragmentos, denominados placas que están en movimiento y cambian continuamente de tamaño y forma.

 

Se reconocen sietes placas principales: Norteamericana, Sudamericana, del Pacífico, Africana, Euroasiática, Australiana y la Antártica. La mayor es la placa del Pacífico, que es fundamentalmente oceánica. En importante observar que varias placas abarcan un continente entero además de una gran área de suelo oceánico.. Esto constituye una gran diferencia con la hipótesis de la deriva continental de Wegener, quien propuso que los continentes se movían a través del suelo oceánico, no con él. Además, ninguna de las placas está definida completamente por los márgenes de un continente.

Las placas de tamaño medio son la Caribeña, la de Nazca, la Filipina, la Arábiga, la de Cocos y la de Scotia. Además, se han identificado más de una docena de placas más pequeñas.

Sabemos que las placas litosféricas se mueven a velocidades muy lentas pero continuas, de unos pocos centímetros por año. Este movimiento es impulsado por la distribución desigual del calor en el interior de la Tierra. Los titánicos (gigantescos) roces entre las placas litosféricas de la Tierra generan terremotos, crean volcanes y deforman grandes masas de rocas en las montañas.



¿Por qué se mueven las placas?

En la astenosfera se producen a gran escala gigantescas corrientes de convección, similares a las que se producen cuando calentamos agua en un puchero. Materiales calientes ascienden por algunos puntos, al tiempo que materiales más fríos descienden por otros lugares, como lo que se originan células convectivas de varios cientos de kilómetros de diámetro.



El desplazamiento de los materiales de la astenosfera, provocado por las corrientes de convección, arrastra las placas litosféricas situadas sobre ella.

El movimiento de las placas tiene importantes consecuencias ya que, además de provocar el desplazamiento de los continentes y la apertura y cierre de los océanos, da lugar a la formación de cordilleras.

 

La expansión de los océanos

La corteza oceánica se está formando por consolidación y enfriamiento del material que asciende desde la astenosfera.
 
El continente africano se fractura
Una serie de fracturas paralelas se alinean en dirección norte-sur en la región oriental del este de África. El hundimiento del terreno situado entre ellas ha provocado la formación de una fosa tectónica en la que se encuentran numerosos y grandes lagos ( Tanganika, Nyasa, Vinctoria ).
Esta región es conocida con el nombre de Rift Valley continental africano. Con el tiempo esta zona será ocupada por un estrecho mar como el actual mar Rojo.
En el rift africano existe un vulcanismo intenso. A todo lo largo del rift, numerosos volcanes, como el monte Kenia, el Kilimanjaro, el Ruwenzori, etc., han extendido sus coladas basálticas.
 
 
La apertura de un océano
El mar Rojo no existía hace 20 millones de años. Es un océano joven en formación, como lo atestigua el hecho de que no existan rocas en la corteza oceánica anteriores a la citada edad.
La fractura del rift se prolonga por el eje central del mar Rojo y el golfo de Adén. A lo argo de la fractura, asciende el magma fundido que procede de la astenosfera, y que, al solidificarse, forma el suelo del océano.
Los sucesivos aportes de magma actúan como una especie de cuña y van separando lentamente la península de Arabia de África. La consecuencia de este hecho es la apertura del mar Rojo y del Golfo de Adén.
 
Cómo se expande un océano
Los océanos no han nacido todos al mismo tiempo: hay océanos nuevos , como el mar Rojo, océanos en expansión, como el Atlántico, y océanos maduros, como el Pacífico.
En todos ellos existen cordilleras submarinas más o menos extensas denominadas dorsales medioceánica. Una larga y estrecha fractura recorre el eje de las dorsales: el rift medioceánico. Como en el caso del rift continental, el magma fundido procedente de la astenosfera asciende por esta fractura formando nuevo suelo oceánico. De este modo, aumenta el suelo del océano, se van separando los bloques litosféricos fracturados y se va produciendo la expansión. Las dorsales oceánicas se forman al superponerse continuas capas de basalto en los márgenes del rift.
En la dorsal oceánica se forman varios centímetros de suelo oceánico al año.; por ello, la edad de las rocas del suelo oceánico aumenta conforme aumenta la distancia a la dorsal.
 
 

La formación de las cadenas montañosas

Casi todas las cadenas montañosas recientes están edificadas sobre los bordes convergentes de las placas litosféricas. Los movimientos movimientos de convergencia de las placas tienen como consecuencia la desaparición de la corteza oceánica (subducción) y la elevación de la corteza continental. Dichos movimientos compensan los mecanismos de expansión, creadores de corteza oceánica en las dorsales.
La colisión entre placas continentales y oceánicas
Se conocen rocas en la corteza continental con más de 3500 millones de años de antigüedad.; sin embargo, los sedimentos y rocas de los fondos oceánicos no supera los 200 millones de años.
Por otra parte, si la superficie terrestre no puede aumentar, es de suponer que la corteza oceánica formada en las dorsales debe desaparecer después en otro lugar.
Cuando una placa oceánica colisiona con una placa continental, la litosfera oceánica, más densa que la continental, se introduce por debajo de esta y desciende hacia la astenosfera, donde es destruida. Este proceso de hundimiento de una placa bajo otra recibe el nombre de subducción.
Las zonas de subducción se caracterizan por la presencia de: fenómenos de vulcanismo explosivo, seísmos profundos y formación de fosas oceánicas.

 
Una fosa oceánica es una estrecha y alargada hendidura por donde desaparece la placa oceánica. En su descenso, la placa se fractura, lo que da lugar a terremotos, y finalmente se funde.
La cordillera de los Andes es el resultado de la colisión de una placa oceánica con una placa continental. Esta orogénesis se caracteriza por la presencia de fuertes seísmos y de intensa actividad volcánica debidos a la fractura y posterior fusión de la placa que se hunde..
La cordillera de los Andes y también las Montañas Rocosas están implantadas en el mismo borde del continente americano; son cordilleras de margen continental.
En la formación de este tipo de cordillera podemos distinguir diferentes etapas:
-       Sedimentación. Los sedimentos procedentes de la erosión de los continentes se depositan en el margen continental.
-       Colisión. Debido a la actividad de la dorsal se produce la expansión del fondo oceánico y la colisión de la placa oceánica y la continental. Se forma una fosa por subducción de la placa oceánica.
-       Formación de la cordillera. La colisión pliega los sedimentos y se forma, en primer lugar, islas volcánicas dispuestas en arco paralelamente a la fosa, y finalmente, la cordillera.
 
 
 
La colisión entre placas continentales
Cuando dos continentes colisionan ninguno de los dos subduce.
Previamente a la colisión de los continentes, el océano que los separaba se puede cerrar total o parcialmente. El fragmento de placa oceánica existente entre ambos y que formaba el primitivo suelo oceánico desaparece por completo bajo los continentes. Restos del primitivo suelo oceánico pueden aflorar entre ambas masas continentales. Mientras esto ocurre, los sedimentos acumulados entre los continentes se pliegan, lo que da lugar a las cordilleras de colisión intercontinentales.
 
 
 
La cordillera más alta del mundo, el Himalaya, debe su existencia al movimiento de placas tectónicas que ha puesto en contacto dos zonas o placas continentales. Esta cordillera, situada entre el Tíbet y la India, se levantó como consecuencia de una formidable colisión que se produjo entre la placa de la India y la placa Euroasiática.
Hace 700 millones de años, Asia y la India estaban separadas por un océano y distaban una de la otra más de 7.000 km. La emigración de la India, que se produjo a una velocidad de unos 10 cm por año, la llevo a colisionar con Asia. En la actualidad, la India sigue aproximándose a Asia unos 5 cm al año y, por ello, las montañas que constituyen el techo del mundo continúan elevándose.
Los geólogos proponen el siguiente mecanismo para explicar la formación de este tipo de cordilleras:
-       Subducción. La aproximación de los continentes va cerrando parcialmente el océano que los separa. El suelo oceánico existente entre ambos entra en un proceso de subducción.
-       Colisión. Los continentes colisionan. La corteza oceánica desaparece aunque una parte puede cabalgar sobre el continente.
-       Orogénesis. La colisión entre los dos continentes forma una masa única que da lugar a una cordillera. En el interior tiene lugar procesos que dan lugar a la elevación de la cordillera.
 
 
 
La colisión entre placas oceánicas
Empujadas por sus respectivas dorsales, dos placas oceánicas pueden colisionar. En este caso, la placa que más se aleja de su dorsal, al ser más fría y, por tanto, más densa es la que se hunde y produce una zona de subducción.
Entre las dos placas oceánicas se forman arcos de islas volcánicas dispuestas paralelamente a fosas a veces muy profundas. Asimismo, se producen abundantes terremotos.
Muchas de las islas del océano Pacífico y de las Antillas se disponen formando un arco paralelo a fosas oceánicas.
Los arcos de islas como Japón, Indonesia y Antillas tiene edades considerables.

 

No hay comentarios:

Publicar un comentario en la entrada