4º ESOBIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

Educación Secundaria Obligatoria

Autores: RAFAEL YUS RAMOSMANUEL REBOLLO BUENO

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4ª edición

©Rafael Yus Ramos

Editorial Elzevir

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I.S.B.N.: 978-84-88280-82-4

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C A P Í T U L O

LA TIERRA,UN PLANETA ENCONTINUO CAMBIO

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En este primer capítulo desarrollaremos algunos conceptos básicos de Geología, que en parte se han debidotratar en cursos anteriores, aunque obviamente no con la profundidad y extensión adecuadas. Para ello, dividimos elcapítulo en tres unidades temáticas:

Unidad 1. Los fósiles y la historia de la TierraUnidad 2. El interior de la TierraUnidad 3. La tectónica de placas y sus manifestaciones

La primera unidad se destina al asentamiento de principios básicos para la interpretación de los fenómenosgeológicos, en torno a la noción de “tiempo geológico”. Esto requiere un conocimiento básico de la importancia delos fósiles como una de las herramientas básicas de la división del tiempo geológico. Se debe promover el aprendi-zaje de la escala del tiempo geológico, al menos hasta el nivel de periodo, pero prestando atención a los límitescronológicos de cada era, si es preciso recurriendo a analogías como la del calendario anual, mostrando que esprecisamente la falta de datos lo que nos impide dividir gran parte de la historia de nuestro planeta. Luego se debetrabajar y manejar métodos de cronología relativa y aplicar algunos de los principios geológicos (actualismo, super-posición estratigráfica, sucesión faunística, identidad, etc.).

La segunda unidad nos permitirá manejar nociones básicas para la última unidad, ya que en ésta manejare-mos conceptos tales como litosfera y astenosfera. El alumnado ya ha tenido algunos contactos anteriores con laestructura de la Tierra, e incluso las bases de la sismología, una de las herramientas fundamentales para conocerindirectamente la estructura de la Tierra. De este modo, tras el tratamiento de algunos métodos directos, la unidadse centrará en el estudio de las ondas sísmicas y la determinación de discontinuidades. Es importante que al final deesta unidad el alumnado entienda y retenga bien la estructura de la Tierra, especialmente en su versión geodinámica.

Con los conocimientos anteriores, se aborda la tercera y última unidad, destinada exclusivamente al trata-miento básico de las teorías de la Tectónica Global, empezando por la teoría de las placas litosféricas, seguida de lateoría de la expansión oceánica, cuyo precedente histórico, la deriva continental, debe ser presentada no sólo comoun avance en la geodinámica global, sino también porque muchas de sus “pruebas” son aprovechables para reforzarla teoría de la expansión oceánica. Complementa a esta teoría la de las corrientes de convección, para explicar elmovimiento de las placas y el manto superior. Sigue la teoría de la subducción, que viene a dar una explicación delciclo de expansión de la teoría anterior. Finalmente se abordan algunas de las consecuencias de la tectónica global,centrándonos sobre todo en las orogenias. Sin embargo, si las orogenias se entienden por la tectónica de placas, espreciso recurrir a los llamados movimientos verticales (eustáticos e isostáticos) para entender el crecimiento de lasmontañas por encima del nivel del mar.

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UNIDAD 1

LOS FÓSILES Y LA HISTORIA DELA TIERRA

Los fósiles

En esta primera unidad de Geología nos centraremos en promover la noción de “tiempo geológico”, utilizandocomo herramienta principal los fósiles, testigos de ambientes y tiempos pasados, y principal recurso para la divisióndel tiempo geológico en diversas etapas. Entre las analogías que podrían usarse para introducir esta idea seríaaquella que asemeja la historia de la Tierra como un libro que se lee al revés, en el los estratos, con sus respectivosfósiles, son las páginas de ese libro, siendo la última página la primera de esta historia.

El problema del aprendizaje de la noción de tiempo geológico ha sido puesto de manifiesto en muchasinvestigaciones. Una parte de éstas ponen énfasis en las dificultades cognitivas que encierra este concepto, queexige cierto grado de madurez. Esto podría explicar parte del fracaso en la conceptualización de procesos biológi-cos, como la interacción ecológica o la evolución, que exigen un ritmo y una escala geológica, no observable demanera directa y ni analizable con el pensamiento concreto. Esto ya fue señalado por Piaget, y también lo hemosadvertido en el desarrollo de temáticas de estudio de tipo geológico, pero para el caso de las ciencias biológicas seha puesto de manifiesto más recientemente. Brumby (1979) advirtió la tendencia de los alumnos a considerar que loscambios evolutivos se producen en tan solo una generación y Jiménez (1990) señaló que este problema, también enrelación con la evolución biológica, estaba presente en personas de todas las edades. Por otra parte, Sequeiros yMartínez (1991) ponen de manifiesto la dificultad de los alumnos de todas las edades para atribuir una edad absolutaa procesos que han tenido lugar en períodos muy alejados de nuestra era (por ejemplo, el 12,5% de alumnos de FPconsidera que la Vida se originó hace poco). Nosotros hemos podido confirmar estos problemas al advertir la tenden-cia a las explicaciones catastrofistas para procesos, como los geológicos, que se producen de forma gradual a lolargo de grandes períodos de tiempo (Yus y García, 1987).

A.1.- Como primera actividad planteamos abiertamente la noción de «cambio», con objeto de que los alum-nos centren su atención y ver hasta dónde la aplican, tanto en lo que respecta a diversidad de situaciones como demomentos temporales. El profesor ha de abstenerse de formular propuestas alternativas y más bien ha de recogerun abanico suficientemente diverso de situaciones «cambiantes», especialmente las de tipo biológico, que son lasque abordaremos a continuación.

a) Una primera aproximación a la noción de cambio es su descripción. El alumnado se podrá plantearsituaciones cambiantes fácilmente perceptibles a la escala temporal humana, como puede ser: el crecimiento, ladestrucción de un bosque por un incendio u otra causa, etc. Más difícil será que explicite cambios a escala geológica.Los alumnos tenderán a señalar cambios de tipo morfológico y fisiológico, siendo mas raros los de tipo bioquímico,ecológico y evolutivo.

b) En segundo lugar el alumno ha de tratar de relacionar dos cambios en una relación causa-efecto; porejemplo: «una charca pasa de húmeda a seca y como consecuencia, los seres vivos mueren o forman estructurasresistentes».

A.2.- Abordamos, de manera inicial, el problema del tiempo.a) En esta actividad el alumno ha de buscar ejemplos en los que los cambios se produzca a diferente ritmo.

Los alumnos tenderán a usar esquemas sencillos, dentro de su campo perceptivo y de su escala humana del tiempo.

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Así, puede ser socorrido el uso de ciclos biológicos de diferentes seres vivos, que se producen a diferente ritmo. Porejemplo: «una mosca nace, crece, se reproduce y muere en pocos días, mientras que la especie humana tarda másde 70 años en cubrir todos estos procesos». Sin embargo, los alumnos pueden acudir a otros ejemplos más ocurren-tes, siendo raros ejemplos como la formación de suelo, o la formación de montañas, que exigen una escala detiempo más gradual. Pero en cualquier caso siempre tendrán como denominador común la tendencia a situarsedentro de la escala humana del tiempo. No obstante, la intención de la actividad es poner de manifiesto el hecho deque hay diferentes ritmos de cambio.

b) Siguiendo con la temática del tiempo geológico, presentamos al alumno varios procesos de los cuales ha deintentar ofrecer una estimación de la edad absoluta. Tal como ha puesto de manifiesto un estudio realizado porSequeiros y Martínez (1991), en este punto podremos advertir que, en general, los alumnos no tienen especialesdificultades en intuir una edad relativa, pero no así con la edad absoluta, siendo frecuente contestaciones arbitrarias,que indican una falta total de referente o escala. Se tiene la idea vaga de que la vida sobre la Tierra es «larga», perosin poder precisar la edad absoluta. Como decíamos anteriormente, llama la atención el que un porcentaje importan-te de alumnos de FP concibieran que la vida se originó recientemente. El profesor presentará un esquema represen-tativo de la escala de estos acontecimientos.

A.3.- Se pretende que se hagan explícitas las ideas previas sobre el concepto «fósil», elemento esencial en eldesarrollo de este capítulo. Estamos de acuerdo con Sequeiros (1993) en que los restos de actividad orgánica en elregistro geológico de rocas sedimentarias constituyen una herramienta de aprendizaje de gran poder explicativo. Enefecto: los fósiles son testimonios de formas de vida diferentes, lo que amplía o confirma la noción de «biodiversidad»y de modos de vida, es decir de ecosistemas diferentes. En ambos casos aparece la noción de «cambio» en laescala geológica del tiempo, un argumento básico para alcanzar la idea de evolución biológica, como veremos.

a) En esta ocasión los alumnos se limitarán a explicitar sus ideas sobre los fósiles. En general no habrádificultad en identificar estos objetos como fósiles. Más dificultad puede aparecer a la hora de explicar cómo se hanformado, tendiéndose a utilizar solamente el esquema de conservación de partes duras, como huesos o conchas.Cabría apuntar otras formas de fosilización, como las huellas de pisadas, inclusiones en ámbar, congelación, etc. Elalumno tenderá a asignar un tiempo considerable pero generalmente corto en la escala real del tiempo.

b) En cuanto a la cuestión sobre la prolongación de la especie en el tiempo, la citada investigación deSequeiros y Martínez (1991) muestra que sólo el 7,3% de los alumnos de 14-15 años conciben que los fósiles sonrestos de animales que aún existen en la actualidad, lo que supone un punto de partida aceptable para la generalidaddel aula y ciertamente una posición no fijista al menos.

Simulación del proceso de formación de un tipo de fósil

A.4.- Abordamos de nuevo el concepto de fosilización, pero esta vez promovemos la utilización de un modelode fosilización que vaya mas allá de la simple «sedimentación» de los restos de un animal. En efecto: un simplemodelo con plastilina permitiría ofrecer una explicación mas aceptable, en la que la noción de «molde» aparececomo algo central.

FÓSILES, CATASTROFISMO Y FIJISMO

En la historia de la Ciencia, el estudio de los fósiles supuso un paso decisivo en la interpretación de procesosnaturales que han ocurrido en el pasado. Desde el punto de vista biológico, los fósiles constituyen uno de losprincipales argumentos a favor de una visión dinámica de los procesos biológicos. Sin embargo, su interpretación nofue siempre evolucionista, sino que al principio fue interpretado dentro del paradigma fijista o creacionista imperante.En esta línea se sitúan los trabajos de G. Cuvier (1769-1832), que se convierten así en pruebas de episodios bíblicostales como la Creación o el Diluvio Universal.

De este modo, para Cuvier los fósiles representaban grandes extinciones seguidas de nuevas creaciones.

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A.5.- Si bien en este estadio no es de esperar que existan posiciones fijistas importantes, sí existe unatendencia a explicar los fenómenos desde una perspectiva catastrofista, posiblemente por el problema de la nocióndel tiempo geológico, cuya escala es de dimensiones diferentes de la humana. Desde esta perspectiva, nos pareceoportuno presentar una actividad, en la que el alumno ha de buscar alternativas a las explicaciones catastrofistas.

a) Se pide al alumno que explicite su parecer sobre la explicación de los movimientos del nivel del mar. Engeneral los alumnos están mas dispuestos a aceptar la idea de que estos movimientos son graduales, si bien a una«velocidad» mayor de la que corresponde con la realidad. Las causas de los movimientos eustásicos pueden hallar-se en cambios climáticos que provocan deshielo de polos y glaciares. Aquí el profesor puede indicar el dato de queel agua que contienen los hielos no es suficiente para cubrir toda la Tierra, y de este modo relativizar la importanciade un supuesto Diluvio Universal.

b) Establecida cuál es la causa aceptada de los movimientos del nivel del mar, queda claro que la explicacióndada por los catastrofistas no es posible.

A.6.- Iniciamos una tanda de actividades de desarrollo, destinadas a construir, a través de sucesivos ejerci-cios, el concepto de tiempo geológico y la importancia de los fósiles en esta conceptualización. Para ello, tratamosde que el alumno se detenga en dos principios geológicos que ha debido asimilar en cursos anteriores: el de super-posición estratigráfica y el de sucesión faunística. Se les presenta una supuesta serie estratigráfica con diferentesfósiles.

a) Los alumnos han de recurrir al principio de superposición estratigráfica y el de sucesión faunística, que engeneral no ofrecen dificultades, como se ha podido comprobar en cursos pasados. En este caso, mas que alcanzareste principio, nos proponemos situar al alumno en el proceso de construcción del concepto de tiempo geológico yla datación relativa en particular. Es decir, se trata de que el alumno perciba la relación entre «las páginas de lahistoria de los procesos geológicos» (estratos) y «las páginas de los procesos biológicos», lo que supone un acerca-miento a la dimensión histórica del cambio biológico, a la escala geológica del tiempo.

b) Si suponemos que cada estrato tarda en formarse 1,5 millones de años, lo alumnos pueden concluirfácilmente la edad de los fósiles, al identificarlos con el tiempo que hace que se formó el estrato correspondiente.Incluso se podría discutir si es más viejo o menos según se encuentre en las capas altas o bajas de cada estrato. Deesa manera, pueden decir que el fósil del estrato «a» tiene 20 millones de años; el del estrato «b» tiene 21,5 millonesde años, y así sucesivamente hasta el fósil del estrato «h» que tendrá una edad aproximada de 30,5 millones de años.

c) Si los fósiles son idénticos al encontrado en el estrato «f» puede pensarse que la edad también será similara la del estrato «f», es decir 27,5 millones de años.

La escala geológica del tiempo

Llegado a este punto incluimos una información sencilla centrada exclusivamente en la división del tiempo en«eras». El profesor deberá decidir si es oportuno ofrecer la división de las eras en períodos. En cualquier caso, elobjetivo no es tanto aprender las complicadas denominaciones de períodos en cada era, como apreciar la magnituddel tiempo geológico, detallado con las cifras absolutas, y la relación entre antigüedad de una era e ignorancia sobrela misma, que a su vez ha de relacionarse con la dificultad de conservación de fósiles en rocas de gran antigüedad,en parte por los procesos geológicos a que han sido sometidas y además por el dominio de formas de vida primitivasque apenas admiten posibilidades de fosilización, por su tamaño microscópico, carecer de partes duras, etc.

Proseguimos con el desarrollo de la importancia de la cronología mediante el registro fósil. Para ello, sepresenta una información sobre una representación de los fósiles característicos de cada era. El alumno puedecompletar esta información con otras fuentes, como atlas o guías de fósiles, con objeto de poder apreciar suscaracterísticas anatómicas más sobresalientes. Las preguntas que se hacen a continuación tiene por objeto confir-mar posiciones que han debido lograrse en actividades anteriores.

A.7.- a) La constatación de que en cada período hay diferentes fósiles está en contra de la suposición de quetodos los seres vivos han existido desde el origen de la vida.

b) Si los fósiles que se encuentran en un período no se encuentran en otro posterior, se puede suponer que los

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seres vivos correspondientes se extinguieron. Al contrario, si en una era se encuentran fósiles que no se hallaban enuna era anterior habrá que suponer que los seres vivos correspondientes aún no existían. La forma en la que seoriginan las especies será objeto de estudio en unidades posteriores, pero conviene que quede claro como unproblema pendiente de explicar.

c) Si una especie sólo se encuentra en un intervalo concreto de tiempo, ésta es indicadora de este momentohistórico. Por lo tanto, los fósiles guía son útiles para datar, es decir para saber a qué era pertenece el estrato en quese encuentra dicho fósil.

A.8.- Proseguimos con el desarrollo de la noción de tiempo geológico con una actividad destinada a alumnoscon dificultades para el manejo de estas escalas. Ofrecemos una pequeña experiencia de modelización que cree-mos que puede simplificar los procesos de abstracción, ya que el tiempo aparece aquí representado con elementosgeométricos claramente perceptibles y manejables. Un modelo similar, al parecer de bastante éxito, fue propuestopor Carrillo (1990), usando para ello hilo de lana. El profesor puede ayudar a contrastar estas impresiones empezan-do por promover una lluvia de ideas sobre lo que puede haber sucedido en tan solo 1 millón de años (un cuadradito).

a) Dada la escala utilizada, un cuadradito equivale a un millón de años, las proporciones son fáciles:

Era Millones de años CuadraditosCuaternaria 2 2Terciaria 63 63Secundaria 160 160Primaria 345 345Precámbrico 3.930 3.930

Puesto que un folio tiene aproximadamente 76 cuadraditos, sólo se puede representar en él 76 millones deaños. Es evidente que para la era cuaternaria sólo necesitaremos una parte muy pequeña de un folio (2 cuadraditos),mientras que para representar las era terciaria necesitamos casi un folio (63 cuadraditos). Para la era secundaria senecesitan más de 2 folios (160/76= 2,1), y así sucesivamente.

b) Toda la historia de la Tierra supondrá algo más de 59 folios (4.500 / 76).c) Para representar la era cristiana (2.000 años) se necesita 2.000/1.000.000 cuadraditos. Eso supone 0,002

parte de un cuadradito, algo imposible de representar con un lápiz y una regla corriente.d) La longitud de una vida de 16 años supondrá 16/1.000.000 cuadraditos. Eso supone 0,000016 parte de un

cuadradito, todavía más imposible de representar.Los alumnos advertirán que la Historia que han estudiado se les queda corta y sin embargo parecía muy

grande. Al mismo tiempo puede ponerse de manifiesto la insignificancia, en la escala geológica, del tiempo transcu-rrido en nuestra propia existencia como especie. Es decir, el alumno adquiere la idea de que su escala del tiempo novale para juzgar procesos que han ocurrido a la escala geológica.

A.9.- Se trata de una actividad complementaria con las anteriores, por la que el alumno puede contrastar losconocimientos actuales de la ciencia con otras aproximaciones hechas hace poco más de un siglo.

a) Se podrá apreciar que la estimación de la edad de la Tierra y los eventos acaecidos a lo largo de su historiageológica, no puede hacerse sobre la base de hechos «históricos», o aún peor, recogidos en textos de tipo religiososin valor científico fiable. Desde esta perspectiva, se ratifica la importancia del la cronología absoluta y relativa, y eluso de fósiles como indicadores del tiempo geológico.

b) Por otra parte, podrán apreciar que la falta de tino en sus estimaciones iniciales es algo consustancial conlos métodos de referencia utilizados, y al igual que sucedió al autor de esta estimación histórica, ellos han usado unaescala humana del tiempo, a lo sumo histórica, que no sirve para la magnitud del tiempo transcurrido desde el origende nuestro planeta.

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La interpretación del pasado geológico

La cronología geológica, y de manera especial la relativa, es una ocasión magnífica para hacer ver al alumnadola cuestión del tiempo geológico. El manejo de cifras de tiempo en millones de años a veces puede desorientar alalumno sobre el significado del tiempo geológico. La datación relativa permite acercarnos mejor a la forma de trabajodel geólogo de campo en la interpretación de las estructuras geológicas. En este sentido, se aporta una informaciónsencilla sobre la metodología de datación relativa, que junto a los conocimientos geológicos que el alumnado debetener en este curso, podrán facilitar el trabajo de interpretación que se plantea en la próxima actividad.

A.10.- Se presenta un corte geológico en el que se puede apreciar la existencia de diversas estructuras,magmáticas y sedimentarias preferentemente, sobre la que debe realizarse algunos ejercicios de interpretación,aplicando los principios vistos en la información anterior.

a) En primer lugar, es evidente que aquí tenemos dos series estratigráficas bien diferentes, interrumpidas porun episodio en que la erosión laminó algunos pliegues, produciendo en la siguiente sedimentación una sedimentaciónsobre rocas plegadas y erosionadas.

b) Los procesos geológicos presentes son: sedimentación-litogénesis, erosión, magmatismo intrusivo de tipoplutónico y filoniano.

c) La secuencia de acontecimientos es la siguiente. En primer lugar se depositó la primera serie estratigráfica,empezando por el estrato nº 1 y terminando en el estrato nº 4. Estos materiales fueron plegados en alguna orogeniay posteriormente intruidos por una formación magmática de tipo plutónico A. Posteriormente estos materialesfueron intruidos por el dique B y a continuación quedarían expuestos a la erosión, tras lo cual volvieron a sumergirse,depositándose la siguiente serie estratigráfica, desde los estratos nº 5 al 7. Por último, todo el conjunto fue intruidopor el dique C, y finalmente se deposita el estrato 8.

d) Si los materiales de la primera serie son más antiguos que el plutón A, esto quiere decir que su orogenia seproduciría hace más de 2.500 m.a. Dado que el dique B atraviesa la primera serie y la formación magmática, contoda seguridad la emersión de esta serie no se produciría antes de hace 1.000 m.a. Finalmente, la segunda serieestratigráfica se produciría entre los 1.000 m.a. y los 700 m.a., dado que el conjunto ha sido atravesado por el diqueC. Después de 700 m.a. se produciría la sedimentación del estrato 8 en concordancia con los anteriores.

A.11.- Se trata de una actividad más que permita desarrollar la idea de la relativa «lentitud» de los procesosgeológicos. En efecto: a partir de la teoría de la tectónica de placas y de la expansión de los océanos, sabemos quelos continentes «se mueven». Esta idea es, en principio, inverosímil para los alumnos, ya que contraviene la eviden-cia directa. Lo mismo pasa con el crecimiento de una montaña y otros procesos geológicos. Sin embargo, esimportante que los alumnos vean que la utilización de determinadas técnicas permite poner de manifiesto lo que enprincipio no es observable de forma directa y que estas evidencias deben estar por encima de nuestras creenciasbasadas exclusivamente en observaciones directas. Por otra parte se ha de promover la idea de que los cambios noocurren necesariamente a una velocidad que nos permita advertirlos y que la mayor parte de estos cambios ocurrenmuy lentamente.

En el problema que se plantea, basado en estimaciones teóricas (ya que la velocidad de expansiónpresumiblemente no sería la misma a lo largo de la historia de la Tierra) una simple división podrá mostrar que pararecorrer esta distancia se ha necesitado 1.137,5 millones de años.

A.12.- Se trata de una actividad con el mismo propósito que la anterior, pero esta vez utilizando otrosindicadores de la relativa «lentitud» de ciertos procesos geológicos, como es la elevación de montañas de orogeniasrecientes, como es Sierra Nevada.

a) Se contrasta la lentitud de este proceso geológicos con la «rapidez» de otros procesos geológicos de tipocatastrófico y súbito, como el volcanismo. Los alumnos pueden concluir que hay pocos cambios rápidos y que losotros son más lentos.

b) La idea de este contraste es mostrar que en la naturaleza los cambios se producen a distintos ritmos, a

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distintas velocidades, según los casos, no siendo válida una generalización en cualquiera de los sentidos. Sin embar-go, sí se puede afirmar que la mayor parte de los cambios de envergadura a escala planetaria, suceden a unavelocidad más lenta de la que podamos percibir de forma directa. Algunas de estos procesos pueden ser puestos demanifiesto mediante técnicas sofisticadas, como ondas de radio, etc. Por otra parte podemos percibir estos cambiosmediante métodos indirectos, incluso «a tiempo pasado» como es el estudio del registro fósil.

A.13.- Se presenta una actividad que muestra importantes cambios geomorfológicos en un tiempo históricoy por tanto más cercano a la escala temporal que se maneja corrientemente. En esta ocasión planteamos el procesode relleno de acarreos fluviales en estuario hasta cambiar completamente la morfología dando lugar a una forma-ción deltaica. Procesos de este tipo son numerosos en nuestra geografía, por lo que el profesor puede optar porsustituir o complementar esta actividad con otra más cercana al entorno geográfico en el que vive el alumno. Así,por ejemplo, en la Albufera de Valencia se puede comentar el proceso de colmatación y relleno que ha provocadola fuerte disminución de la superficie de esta laguna costera.

a) Se trata de que el alumno se percate más claramente de la diferencia del tiempo empleado en la colmataciónde la primera fase (antes del siglo XV) y la segunda fase o actual (después del siglo XV). Así, mientras que en laprimera fase el relleno del estuario se produjo en 23 siglos (8 a.C. + 15 d.C.) y ello no llegó a afectar a la morfologíade la costa, en la segunda fase el acarreo se produjo en los últimos 5 siglos, pero con fuertes modificaciones delperfil costero. Es evidente que en tan sólo 5 siglos se han logrado cambios geomorfológicos muy superiores a losalcanzados en 23 siglos. La razón la estudiamos en el próximo apartado.

b) El alumno recordará que la vegetación es un factor fundamental en los procesos erosivos, dado su papelen la retención de suelo, amortiguamiento del impacto de la descarga pluvial y disminución de la coalescencia yescorrentía de las aguas superficiales. Por lo tanto, la masiva desforestación de la cuenca hidrográfica de este río,para el cultivo de sus laderas por cultivos que dejan amplias zonas descubiertas, como sucede con la vid y el olivo,han causado una intensificación de los procesos erosivos, y por tanto el acarreo de materiales a los fondos de valle,y finalmente a la desembocadura del río, produciendo por ello un delta.

A.14.- Esta actividad va destinada a proporcionar otro tipo de testimonios del cambio, pero en esta ocasiónen relación con el cambio climático y en épocas mucho más recientes, de forma que han podido ser observados porla especie humana.

a) Los alumnos han de percatarse de que la fauna que se representa corresponde a un ecosistema actual-mente situado a muchos kilómetros al sur de esta región, por lo que sin duda se ha producido una regresión de unazona anteriormente mucho más amplia. Se les ha de indicar que esto se corresponde con lo que se desprende de lacomparación de imágenes, obtenidas desde satélite, de las manchas de desierto y selva en el continente africano,que revelan una notable regresión de las selvas y progresión del desierto en las últimas décadas.

b) Se ha de propiciar el debate acerca del papel de la humanidad a lo largo del tiempo, pero también se ha deespecular acerca del papel que puede tener para la variación del clima, los cambios en la inclinación del globoterrestre, por causas cosmológicas. Estos factores cosmológicos no deberían ocultar la existencia de otros factoresde origen humano que favorecen o aceleran de hecho una actividad natural. Los alumnos deben emitir hipótesis deposibles acciones humanas que pueden causar cambios en los biomas terrestres, especialmente la eliminación delas masas forestales y la explotación del suelo para ganadería y agricultura, fenómenos que provocarían ladesertización que junto a los cambios naturales daría lugar a la aparición del desierto.

LOS CAMBIOS EN LA NATURALEZA

Es el momento de realizar una síntesis de lo que se ha investigado hasta este instante, añadiendo elementosde información que pueden ampliar conocimientos que se inscriben significativamente en los conceptos fundamenta-les abordados. Se propone agrupar los cambios en torno a los grandes dominios de la superficie del planeta: cam-bios geológicos, biológicos y climáticos, correspondientes a la litosfera, biosfera y atmósfera.

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A.15.- Se pretende abordar el componente humano e histórico en el cambio en la naturaleza.a) Una forma de presentarlo es con una secuencia incompleta de imágenes que muestran el efecto de la

actividad humana en un determinado lugar. Los alumnos han de manejar algunos conceptos históricos, como son elpaso de las comunidades depredadoras (cazadoras) a sociedades agrícolas y finalmente ganaderas, en unas condi-ciones ambientales (por ejemplo, aridez climática) en que la actuación humana puede ser determinante. El medio vaacusando cada época, de manera que conforme se desarrolla cada una de ellas va originando un medio que ya noes óptimo para el uso actual, siendo exigible otro uso para poder permanecer en el mismo territorio:

b) Al mismo tiempo, el alumno ha de percatarse de que la alteración de la biosfera supone también unaalteración de la climatología local, dado el papel regulador que tiene aquella.

c) Es evidente que la acción humana puede acelerar los procesos de desertización, principalmente eliminan-do la cubierta vegetal y extremando el consumo de agua. Prácticas tales como los incendios, talas de árboles yarbustos, agricultura y ganadería intensivas, pueden ser las causas de que algunas regiones hayan conocido losefectos de la aridización antes de tiempo.

d) Si bien es posible detener la secuencia en algún momento del proceso, las posibilidades de restablecimientode las condiciones iniciales van siendo cada vez menores, hasta ser completamente irreversible, como es al final.Serían precisos cambios climáticos importantes para que allí se inicie una nueva formación de suelo, una nuevabiocenosis con tendencia a alcanzar un nuevo clímax. El proceso de reconstitución del suelo, por ejemplo, necesitaun tiempo superior al de su destrucción, y en todo caso no apreciable a escala humana.

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A.16.- Presentamos un caso figurado con objeto de trabajar con conceptos tratados anteriormente. A lolargo de las actividades realizadas, se ha podido insinuar, a partir del principio de sucesión faunística, el principiode la correlación estratigráfica, según la cual los estratos que contienen unos mismos fósiles, a pesar de queestén distanciados geográficamente, como es el caso que nos ocupa, debieron depositarse aproximadamente en lamisma época (en términos de datación relativa). La importancia de este principio reside en la posibilidad de deduciry reconstruir la geografía, e incluso la ecología de zonas aparentemente no relacionadas en el espacio.

a) Los alumnos aplicarán el principio de superposición estratigráfica ordenando los estratos de mayor amenor antigüedad en ambos afloramientos. De este modo apreciarán que antes y después de los Ammonoideos losestratos fueron diferentes en ambas series.

b) El examen de los fósiles de ambas formaciones permiten asegurar que dichas formaciones formabanparte de una única formación en un período determinado correspondiente al momento en que se depositaron losAmmonoideos.

c) La presencia de un fósil Ammonoideo en formaciones sedimentarias actualmente separadas por el mar,puede ser indicador fiable de que estaban conectadas anteriormente por un medio apropiado para esos seres vivos.En este caso, como estos seres son marinos, deducimos que esta zona estaba en esa época sumergida. También sepuede sugerir que los alumnos que den una explicación de la existencia de fósiles diferentes antes y después de eseevento. Los alumnos han de deducir necesariamente la existencia de dos mares interiores separados, cada uno delos cuales tiene por tanto diferente fauna lacustre. Esto no es real ni frecuente en tan corto espacio como el queindica la estratigrafía mostrada, pero nos sirve para nuestros propósitos.

A.17.- Se trata de una sencilla actividad destinada a ampliar conocimientos sobre los fósiles.a) Se pretende que el alumno advierta diversidad en el registro fósil, se fije en características distintivas o

sobresalientes, permitiendo así el afianzamiento de la imagen de fósil que ha debido ir construyendo a lo largo deeste capítulo. El alumno debe tener ya la destreza suficiente para el manejo de estos instrumentos, ya que otrossimilares ha debido usar a lo largo de esta etapa educativa.

b, c) En esta actividad nos parece interesante, especialmente si se dispone de tiempo suficiente, que elalumno coteje varias fuentes de información, especialmente guías de fósiles de nuestro país, con objeto de conocerun poco mejor estas formas de vida, ya que de lo contrario los fósiles pueden parecer seres un tanto «inertes», yaque se tiende a estudiar fuera del contexto ecológico en el que se supone que vivieron. A partir de estas fuentespuede aproximarse a la edad de los diferentes especímenes y ordenarlos de mayor a menor antigüedad.

d) Finalmente volvemos a plantear la temática de las extinciones, que el alumno ha de relacionar con loscambios en las condiciones del medio. En unidades posteriores el alumno podrá advertir que en este sentido elmedio ha actuado como selector, en un proceso de selección natural, responsable de la evolución de los seres vivos.

Aunque la clave dicotómica que hemos incluido en el libro del alumno es sencilla, optativamente puedeutilizarse otro tipo de claves, como la clave en forma de árbol inspirada en la propuesta por Sequeiros (1993) paralos mismos fines. La reproducimos en la página siguiente.

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A.18.- Se pretende ofrecer la oportunidad para aproximarse a dos temáticas directamente emparentadas: elorigen de la vida y la influencia de la biosfera en los cambios de nuestro planeta. En este sentido ofrecemosinformación de una serie de «innovaciones evolutivas», que suponen pasos importantes en la trayectoria de cambiopermanente que caracteriza a la Tierra en su conjunto. En este curso el alumno debe tener ciertos conocimientosbásicos para interpretar la importancia de estas innovaciones. Por ejemplo, es muy importante que recuerde elintercambio gaseoso de seres autótrofos y heterótrofos, visto en 3º curso.

a) Desde esta perspectiva, podrán interpretar correctamente el papel de los seres autótrofos en la creaciónde una atmósfera rica en oxígeno y en la creación de cadenas alimentarias que posibilitaron el flujo de la energía.

b) Esto explicaría el paso de una atmósfera reductora a una atmósfera oxidante y las relaciones entre seresvivos y atmósfera. Lo importante de esta actividad es la conclusión de que los cambios de la biosfera afectan a laatmósfera y viceversa, mostrando una imagen de mundo en continuo cambio a lo largo del tiempo.

c) Aunque la vida parece haberse iniciado con heterótrofos anaerobios parece claro que los seres autótrofosson los que posibilitaron la aparición de los heterótrofos aerobios, tanto porque están capacitados para sintetizarmateria orgánica con un alto contenido energético obtenido a partir de otro tipo de energía como por su capacidadpara cambiar el contenido en oxígeno de la atmósfera, lo que permitió la actividad de los seres heterótrofos aerobios.

Pero los seres heterótrofos también juegan un papel sobre la atmósfera y por lo tanto sobre los seres autótrofos,ya que ayudan a mantener un equilibrio en la composición de la atmósfera. Si sólo existieran seres autótrofos, laatmósfera tendría cada vez más oxígeno y menos dióxido de carbono llegando a ser imposible la actividad de losseres autótrofos (un estudio más completo exigiría tener en cuenta otras fuentes de CO2, como los incendios,volcanes, etc). Por lo tanto, hay una interacción global seres autótrofos, atmósfera, seres heterótrofos llegando a loque llamamos un equilibrio dinámico entre los tres.

A.19.- Con objeto de establecer una visión general de esta unidad, y las relaciones entre los diversos concep-tos implicados, creemos conveniente realizar un mapa conceptual. El alumnado ha de establecer las relacionesentre los conceptos que se les presenta, anotando las palabras de enlace que considere oportunas. Un ejemplopodría ser el siguiente:

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UNIDAD 2

EL INTERIOR DE LA TIERRA

Los estudios sobre el interior de la Tierra han aportado datos que muestran que la Tierra tiene unaestructura heterogénea no sólo en su superficie sino también su interior. El desarrollo de los métodos deestudio durante el siglo XX ha permitido construir un modelo del interior de nuestro planeta en el que sedistinguen varias capas formadas por distintos materiales.

La corteza terrestre. Métodos directos de investigación

Las cuatro primeras actividades de esta unidad ofrecen la posibilidad de reflexionar sobre los métodosdirectos que se utilizan para la investigación del interior de la Tierra. Es necesario insistir en que estos métodos sonlos que proporcionan mejor información, pero el desarrollo tecnológico nos impide por ahora, y parece que durantemuchos años, llegar a profundidades significativas del interior terrestre lo que supone una limitación de los métodosdirectos.

En el margen se adjunta una información complementaria sobre los meteoritos que aportan, entre otros,datos de la composición de las capas más internas de la Tierra. Dependiendo del interés y curiosidad del alumnado,el profesor puede ampliar esta información y explicar que hay tres tipos principales de meteoritos, en función de sucomposición mineralógica: litometeoritos, sideritos y siderolitos. En concreto, los sideritos y siderolitos han servidocomo importantes pruebas de que el interior de la Tierra (núcleo) está formado esencialmente por hierro y loslitometeoritos están compuestos por silicatos similares a los del manto terrestre (sobre todo de piroxeno y olivino,similar a las peridotitas).

A.1.- Desde la antigüedad el hombre ha sentido curiosidad por conocer el interior de la Tierra, expresándoseen un principio como mitos y leyendas. En el interior de ella se encontraba el Infierno, el Averno de los clásicos, alque según la tradición clásica y medieval, todavía influyente en el renacimiento, se penetraba por ríos subterráneos oa través de profundas simas, conocidas popularmente como «bocas del Infierno». Esa es la concepción que apareceen el poema alegórico «La divina comedia» de Dante, en el que el Infierno adopta la forma de un cono invertido yhueco, cuyo vértice se sitúa en el mismo centro de la Tierra. Esta concepción de Dante reflejaba el estado de opiniónque existía en esa época sobre este tema, compartida desde científicos eminentes como Galileo y la Iglesia. Esta ideaaparece también en la obra de Kircher (1601-1680) donde imagina el interior de la Tierra como una gran fuegocentral (ver actividades complementarias: «Las teorías sobre el interior de la Tierra»).

Es posible que parte del alumnado piense también que en el interior de la Tierra hay fuego y la razón que sueleindicar es la existencia de los volcanes. Conviene aclarar que en el interior de la Tierra no puede haber fuego puespara ello es necesario la existencia de oxígeno, pero en ciertas zonas de la Tierra las rocas están sometidas a talpresión y temperatura que forman un fluido que cuando se produce una erupción volcánica, este material (lava) saleal exterior y se pone incandescente. Estos materiales fundidos van acompañados de otros en estado sólido ygaseoso.

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A.2.- a) Utilizamos un fragmento de la novela «Viaje al centro de la Tierra» de Julio Verne como motivacióny punto de partida para dar a conocer los métodos que nos permiten conocer algunas características físicas de laTierra. Del texto se deduce que la manera de conocer el interior de la Tierra es «viajando» por su interior. Se debecomentar que se trataría de la mejor manera de conocerlo ya que se podrían tomar muestras, realizar medidas,estudiar la estructura y composición de las capas internas, etc., y por tanto tener una fuente de información deprimera mano, pero que este viaje sería imposible debido entre otros factores a las altas temperaturas como indicaese fragmento del libro.

b) Algunos alumnos no tienen idea de las limitaciones de los avances científicos y tecnológicos y les concedenuna eficacia propia de película de ciencia ficción; por esta razón se ha enunciado la actividad de esta forma. Conclui-remos que este método es muy limitado pues mediante sondeos sólo es posible conocer la capa más superficial de laTierra, apenas los primeros quince kilómetros, y por tanto queda muy lejana la posibilidad de tomar muestras de losmateriales más cercanos al centro de la Tierra.

A.3.- a) Esta actividad está basada en un trabajo del Seminario Permanente Bécquer (1993). En él se analiza,entre otras cosas, las concepciones que tiene el alumnado sobre los métodos de estudios indirectos aplicados alcontenido de la estructura de la Tierra. Los resultados indican que la mayoría de los alumnos y alumnas sólo aplicanmétodos directos (39,06%), un 17,19% conocen las limitaciones de los métodos directos y un 21,9% aplica algúnmétodo indirecto (aunque sólo un 5,5% lo fundamenta).

La mayoría del alumnado señalan que harían perforar la esfera sin partirla, sólo algunos señalan la aplicaciónde algún método indirecto como sería sumergir la pelota es varios líquidos para estudiar la densidad.

b) Los autores del trabajo antes mencionado estiman que no es aconsejable incluir los métodos indirectos en elcurriculum de un nivel equivalente a 3º de ESO y que el nivel de formulación adecuado a este curso sería tratar losmétodos directos y sus limitaciones. Creemos, aún reconociendo la dificultad que puede representar el estudio de losmétodos indirectos, que es necesario abordarlos en este cuarto curso en el que la madurez del alumnado es algomayor, para que puedan comprender no sólo la estructura y composición de la Tierra sino también los fenómenosque ocurren en su interior.

Algunos alumnos contestan a esta cuestión igual que en la actividad anterior, es decir la diferencia de tamañono representa problema para ellos: estudiarían de igual manera una pelota de tenis que la Tierra. Otros indica laimposibilidad de aplicar los mismos métodos por no ser viable agujerear 6.370 km y a veces algún alumno esboza laposibilidad de estudiar la Tierra mediante ondas.

A.4.- La mayoría de los alumnos no saben que muchas de las rocas que encontramos en la superficie de laTierra se han originado en condiciones distintas de las atmosféricas. En la puesta en común se debe llegar a laconclusión que tan sólo algunas rocas sedimentarias se forman en esas condiciones y que otras muchas rocas seforman en el interior (metamórficas y magmáticas) y debido a los movimientos tectónicos las encontramos aflorandoactualmente. Por tanto estudiando sus características podemos saber las condiciones de su génesis. Se insistirá enque mediante sondeos podemos obtener muestras de las diferentes formaciones rocosas que atraviesan y por lo tantopodemos conocer de una forma directa las características de las rocas hasta una profundidad de unos 13 km aproxi-madamente. Tras estas primeras actividades se llega a la conclusión de que los métodos de estudio directos delinterior de la Tierra tienen muchas limitaciones y por lo tanto es necesario emitir una serie de hipótesis sobre suestructura interna.

LA CORTEZA TERRESTRE

Desde comienzos de este siglo se admite que la Tierra está dividida en tres capas principales, desde lasuperficie al centro: la corteza, el manto y el núcleo. Esta división general fue establecida observando el comporta-miento de las ondas elásticas producidas por los terremotos.

La corteza por ser la capa más superficial es la mejor conocida, además el hecho de que en esta capa seencuentren todos los yacimientos minerales (acumulaciones naturales de minerales susceptibles de ser explota-dos) han propiciado su estudio con fines no sólo científicos sino también económicos.

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En esta información se establece la diferencia que existe entre la corteza continental y la oceánica,ya que son unidades totalmente distintas, entre otros motivos que se comentarán posteriormente, por quese forman también en procesos radicalmente distintos. La corteza oceánica se forma por extensión delfondo oceánico y la corteza continental en los procesos de subducción y obducción.

Se ha optado por dividir tanto la corteza continental como la oceánica en tres niveles, y no mencionarlos términos sial, para el nivel intermedio de la corteza continental y el sima para el nivel inferior de ambascorteza, por considerar que estos términos que fueron propuestos por Edward Suess (1831-1914) tienenactualmente un significado diferente al que dio su autor. Suess proponía un planeta formado por trescapas concéntricas, de la más externa a las más interna, el sial o sal como él la denominó, que es elacrónimo de silicio y aluminio, una capa intermedia llamada sima que podía tener 1200 km de espesor y elnife de 5000 km de espesor formado por materiales ricos en níquel e hierro. Además Wegener para expli-car el movimiento horizontal de los continentes, supuso que éstos, formados por un material rígido y menosdenso (SIAL) se movían a través del material viscoso, auque más denso (SIMA) del manto, impulsados porla fuerza derivada de las mareas y de la rotación de la Tierra.

A.5.- a) Teniendo como base el dibujo de la información anterior, el alumnado no debe tener dificultad pararepresentar el límite entre corteza oceánica y corteza continental. Es conveniente insistir en que la corteza continentalno tiene nada que ver con la corteza oceánica, para ello los datos que se debe manejar son: distinto espesor, tipos derocas y edad. En muchas zonas litorales existe un tercer tipo de corteza intermedia entre la continental y la oceánicallamada corteza de transición, que en opinión de diversos autores no es más que una corteza continental adelgazadapor estiramiento y deslizamiento gravitacional durante la fragmentación de un continente.

b) La principal ventaja que tiene la realización de un sondeo en el mar es poder llegar a zonas más profundasde la Tierra, debido al menor espesor que presenta estas zonas con respecto a las continentales.

A.6.- a) Aunque en cursos anteriores ya se ha hecho, creemos interesante detenernos a reflexionar, aunquesea de forma superficial, sobre el significado de algunas palabras muy utilizadas en el lenguaje científico comohipótesis y teoría, que hemos comprobado que no todos los alumnos conocen todavía. De forma muy resumidapodemos decir que las hipótesis son conjeturas razonables que necesitan de una justificación y de una verificación, sies posible, que intentan explicar el problema. Estas hipótesis tendrán consecuencias, a veces teóricas y a vecesexperimentales que habrán de comprobarse para ser admitidas. En el caso de que las consecuencias necesiten unaexperimentación habrá que diseñar el procedimiento experimental adecuado para comprobarlas. Si la hipótesis escomprobada se acepta y pasa a formar parte del cuerpo de conocimientos teóricos; si es rechazada se formula unahipótesis alternativa. Las teorías están formadas por un conjunto de leyes (hipótesis contrastadas) y por tanto sonestructuras más complejas.

b) Aprovechamos una frase que Julio Verne pone en boca del profesor Lidenbrock para tratar la noción deciencia que tiene el alumnado. Es necesario hacer referencia a que las denominadas teorías científicas nacen porsustitución del modelo explicativo (paradigma) antes vigente por otro nuevo. Evidentemente, este proceso de cambiova acompañado de fuertes polémicas y de esta forma se produce el avance científico.

Forma, tamaño, masa y densidad de la Tierra

En la actualidad se recurre a los métodos indirectos para conocer la estructura de la Tierra. De hecho hastaque no se desarrolló la instrumentación sismográfica a principios de siglo, poco se conocía de la estructura internaterrestre. Los datos que nos suministran los métodos geofísicos, fundamentalmente, la gravimetría y la sismología,son con diferencia los más importantes, particularmente la sismología, ya que nos da un registro continuo desde lasuperficie hasta el centro de la Tierra.

A.7.- a) Se propone esta actividad para comprobar que el alumnado entiende lo que es la densidad y que esuna propiedad características de las sustancias. Para ello se utilizará un trozo de piedra caliza. La forma más fácil decalcular la densidad es pesar el trozo de caliza y luego medir su volumen por el desplazamiento de líquido queprovoca en una probeta con agua, por ejemplo. La densidad la calcularán haciendo el cociente entre la masa y el

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volumen del trozo de caliza. Se puede calcular también la densidad del agua tomando con una pipeta o una probetaun volumen determinado. Se pone en un vaso de precipitados que previamente se habrá pesado y se vuelve a pesarel conjunto, y se calcula la masa de agua.

b) Teniendo en cuenta que la densidad media de la caliza es 2,7 g/cm3 aproximadamente, la del agua 1 g/cm3 yque la densidad media de la Tierra es de 5,5 g/cm3, se debe llegar a la conclusión que las capas más internas de laTierra deben tener una densidad mucho mayor que la media y que por lo tanto estarán constituidas por materialesdistintos de los de la parte externa. Pueden hacer una estimación, aunque la forma de hacerlo no sea demasiadoortodoxa, si suponen la Tierra dividida en tres partes de volumen aproximadamente iguales. Puesto que la densidadmedia calculada de la parte más externa es menor de dos (media de la del agua y la caliza), para que la densidadmedia sea 5,5 g/cm3, la capa más interna deberá tener una densidad del orden de 10 g/cm3, resultado menor del realpues no se ha tenido en cuenta el verdadero volumen de cada supuesta capa. Se debe comentar las aproximaciones eincorrecciones cometidas al hacer estos cálculos.

A.8.- Con el análisis de esta tabla se pretende que el alumnado observe los saltos que se producen en losvalores de la densidad, para que emita hipótesis sobre sus causas. Posteriormente lo deberán relacionar con lasdiscontinuidades que hay en el interior de la Tierra debido a los cambios de estado físico y/o de composición. Porahora no es necesario que aprendan el nombre que se le da a estas discontinuidades.

a) El salto más grande que se observa en la tabla es el correspondiente a una profundidad de 2.900 km(discontinuidad de Gutenberg) donde la densidad aumenta de forma brusca de 5,57 a 9,90 g/cm3 debido al cambio decomposición (peridotitas en el manto a níquel e hierro en el núcleo) y de estado físico de los materiales (de sólido enel manto a líquido en el núcleo).

Otro salto menos brusco se produce a 5.100 km (discontinuidad de Lehmann), en el límite entre las capas 3(núcleo externo) y la 4 (núcleo interno) que no indica posiblemente un cambio químico sino sólo de estado deagregación de los materiales.

Además podemos señalar el cambio en el valor de la densidad que se produce entre las capas 1 (corteza) y 2(manto) donde en sólo 20 km la variación es superior a 0,4 g/cm3 (discontinuidad de Mohorovicic) y la que seproduce a los 670 km que separa el manto superior e inferior. El profesor comentará que las discontinuidades no sonplanos ideales, y en el caso concreto de la de Mohorovicic se trata de una zona de transición de varios kilómetros deespesor.

b) Como se observa fácilmente en la tabla, la densidad aumenta con la profundidad de tal forma que el ordende las capas en el interior de la Tierra responde al criterio de que las capas más superficiales son las menos densas ylas capas más profundas son las más densas.

c ) El argumento más simple para señalar cómo se puede conocer la densidad aproximada de la capa nº 4(núcleo) es indicar que la densidad de las rocas de las capas superiores, corteza y manto superior, las conocemos deforma directa ya que estas rocas afloran en la superficie; como es posible además deducir la densidad media de laTierra a partir de los datos de su masa y volumen, obtenidos por métodos gravimétricos, se puede concluir que elnúcleo debe tener una densidad del orden indicado en la tabla. Puesto que los alumnos más curiosos suelen preguntarcómo se puede conocer la densidad del núcleo de una forma más rigurosa, se puede adelantar que se deduce de ladistribución de velocidades de las ondas sísmicas, aunque obviamente no se debe esperar que lo entiendan por ahora.

A.9.- Se pretende establecer una similitud con los procesos de distribución de los distintos materiales que sesuponen han tenido lugar en la Tierra antes y después de la fusión. Los materiales escogidos en esta experiencia sonlos indicados en los trabajos de Meléndez (1992) y Pedrinaci (1994).

a) Se pide que hagan la descripción de lo que ha ocurrido, pues muchas veces los alumnos se distraen con losaspectos accesorios de las experiencias y no se percatan de lo fundamental. Debe quedar claro que cuando inicial-mente agitamos la mezcla los componentes están distribuidos aproximadamente de forma uniforme y al final estándistribuidos por capas de acuerdo con la densidad de los distintos materiales.

b) Inicialmente podemos pensar que la Tierra era un cuerpo planetario homogéneo, es decir no dividido encapas, aunque hay otras teorías que señalan lo contrario. Posteriormente a la fusión la Tierra tendría una situaciónparecida a la actual, aunque es posible que la corteza no se formara hasta hace unos 4.000 millones de años, ya que

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durante los primeros 600 millones de años la Tierra debía ser un lugar demasiado caliente como para que seconsolidasen rocas de manera permanente. Hay que recordar que las rocas más antiguas datadas tienen 3.800millones de años.

La distribución de los materiales es la siguiente: en la superficie quedan los trocitos de corcho, representandoasí la capa nº 1 (corteza). Bajo ellos queda la vaselina, equivalente a la capa nº 2 (manto); el momento en que lavaselina está casi sólida pero manteniendo cierta plasticidad es semejante a la situación de la Tierra, ya que en elmanto se encuentra la astenosfera. En la capa inferior queda la vainilla líquida o el agua, que representa la capa nº 3(el núcleo externo líquido) y por último, en el fondo quedan los perdigones de plomo, asimilables a la capa nº 4(núcleo interno sólido).

c) Se debe hacer hincapié en que la experiencia es sólo una aproximación a los procesos que ocurrieron ynunca una reproducción de éstos. Es pues un modelo de lo que ocurrió en las primeras etapas de la Tierra, tal comopiensa hoy en día la comunidad científica. Las semejanzas entre esta experiencia con lo que debió ocurrir en esasprimeras fases son dos fundamentalmente:

- La utilización de materiales diferentes que representa la composición heterogénea de la Tierra, aunque sucomposición química sea diferente.

- El proceso de fusión del planeta en la experiencia se pone de manifiesto cuando se funde la vaselina.La diferencia más importantes entre este modelo y los procesos ocurridos en la Tierra, estriban en las variables

utilizadas de espacio y tiempo de duración. En efecto, se ha reproducido en un vaso de precipitado de 100 cm3 elproceso de diferenciación en capas de la Tierra que tiene un radio medio de 6.370 km y hemos realizado en unospocos minutos un proceso que algunos autores señalan que duró unos 600 millones de años.

Los terremotos proporcionan información del interior de la Tierra

Estimamos que esta información ofrece una serie de datos que permite una mayor profundización sobrecómo se ha llegado a conocer el interior de la Tierra, y por tanto creemos que es de gran utilidad para interpretar laestructura interna de la Tierra, aunque ciertamente presenta dificultades para algunos alumnos.

A.10.- Esta actividad permite detenerse en la información que se ha dado anteriormente con objeto de hacerlamás comprensible.

a) Los alumnos comprenden fácilmente que en una cuerda de guitarra la perturbación se produce en unadirección perpendicular a la dirección de propagación de la onda, se trata pues de una onda transversal. Se puedevisualizar más claramente este tipo de ondas atando una cuerda a la pared o un mueble por un extremo y tirando conla mano en dirección horizontal del otro extremo; se hace vibrar la cuerda verticalmente con un movimiento de lamano y se observa cómo la onda se propaga por la cuerda.

A veces no es posible establecer de forma clara la clasificación en transversales y longitudinales como en elcaso de las ondas producidas en un estanque al tirar una piedra. Las partículas del agua se mueven tanto hacia arribay abajo como hacia adelante y hacia atrás describiendo trayectorias elípticas. Si se pone una boya en el agua seobserva que el movimiento de ésta no es sólo en vertical sino que es aproximadamente elíptico.

Una forma de visualizar las ondas longitudinales es poner un muelle suficientemente largo sobre una mesa yproducir una deformación horizontal en un extremo en la dirección del eje del muelle; se observa cómo esta pertur-bación viaja a lo largo del muelle. En los equipos de prácticas de física suele haber muelles apropiados para realizaresta experiencia.

b) Las ondas sonoras son longitudinales. Éstas pueden propagarse en medios sólidos, líquidos o gaseosos, sinembargo las ondas transversales sólo lo pueden hacer en medios sólidos ya que es necesario que existan fuerzassuficientemente intensas entre partículas materiales próximas para que pueda darse este tipo de propagación. Ésta esla característica de estos tipos de ondas en las que nos basaremos para afirmar que los materiales que forman lascapas más internas de la Tierra están en estado líquido, pues a su través sólo se propagan las ondas longitudinales yno las transversales.

c) El sonido se propaga con mayor velocidad por los materiales más rígidos. El sonido del golpe se oirá antes

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a través de la barra que a través del aire. Se puede comentar como curiosidad jocosa que en algunas películas losladrones que esperan asaltar un tren ponen el oído en los raíles para detectar, desde una gran distancia, que el trense acerca, pues ellos conocen bien que el sonido del tren llega antes a través de los raíles que a través del aire.

CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS SÍSMICAS

Con esta breve información pretendemos aclarar y completar los datos aportados anteriormente. A efectosde propagación sísmica, la superficie de la Tierra es un plano de discontinuidad que separa dos medios (atmósferay corteza). En profundidad existen otras superficies de separación entre capas de materiales cuyas condicionesfísicas o composición química son diferentes. Por esta razón, las ondas sísmicas sufren variaciones al atravesar elinterior de la Tierra. La sismología consiste esencialmente en el estudio de las características de las ondas sísmicasque se producen bien en los terremotos o bien artificialmente mediante explosiones.

Hacia 1935 Jeffreys y Bullen publicaron las tablas donde se recoge la distribución en profundidad de lasvelocidades de las ondas sísmicas que se utilizan hoy de forma generalizada. Éstas coinciden, en líneas generalescon las tablas establecidas casi al mismo tiempo por Gutenberg y Richter. En ellas se basa la subdivisión del interiorde la Tierra que expondremos más tarde, aunque evidentemente se han completado con nuevos datos obtenidos apartir de explosiones controladas realizadas para afinar la estructura de la corteza y del estudio de meteoritos quese supone que tienen una composición parecida a determinadas rocas del manto. Posteriormente se han realiza-dos nuevas gráficas de la distribución en profundidad de las velocidades de las ondas sísmicas, como la de Hart ycolaboradores en 1977 que no difieren de las de Jeffreys.

A.11.- Este tipo de actividad servirá además de para aplicar los conceptos que estudiamos actualmente, paraque los alumnos se ejerciten en la interpretación de gráficas.

a) Las discontinuidades se ponen de manifiesto cuando se produce un salto brusco en la velocidad de lasondas sísmicas y por tanto se puede distinguir cuatro capas y tres discontinuidades. La primera capa abarca desde lasuperficie de ese hipotético planeta hasta los 1.000 km, la segunda desde los 1.000 hasta los 2.500 km, la terceracapa entre los 2.500 y los 4.000 km y la última capa desde los 4.000 km hasta los 6.000 km. Las discontinuidades seencuentran por tanto en los límites de esas capas, a los 1.000, 2.500 y 4.000 km.

b) Las tres primeras capas desde la superficie hasta los 4.000 km son sólidas y la capa más interna entre los4.000 y 6.000 km fluida ya que las ondas S no se propagan. En cuanto a las variaciones de rigidez podemos señalarlas siguientes características, atendiendo a la variación de la velocidad de las ondas sísmicas:

- La capa 1 (0-1.000 km): es sólida de composición heterogénea y de rigidez creciente.- La capa 2 (1.000-2.500 km) es sólida de composición homogénea- La capa 3 (2.500-4.000 km) es sólida , heterogénea de rigidez decreciente.- La capa 4 (4.000-6.000 km) es fluida, heterogénea.

A.12.- Actividad semejante a la anterior, pero en este caso se utilizan la distribución de velocidades de lasondas sísmicas en el interior de la Tierra con el objetivo de que el alumnado comprenda los criterios utilizados paraestablecer la división en capas del interior de la Tierra. Conviene que quede muy claro los dos criterios en los que nosbasamos para resolver esta actividad y la anterior:

1. La velocidad de propagación de las ondas sísmicas varían cuando cambia la naturaleza de los materiales queatraviesa.

2. Un cambio brusco de velocidad de las ondas sísmicas indica la separación entre dos capas de materiales condistinta rigidez.

a) Con los criterios citados se llega a la conclusión de que la estructura de la Tierra es heterogénea.b) Las ondas S sólo se propagan a través de un medio en estado sólido, por lo que se llega a la conclusión de

que la capa que se encuentra a partir de los 2.900 km no es sólida.c) En cuanto a las discontinuidades, la más llamativa es la que se produce a los 2.900 km, como ya se puso de

manifiesto en la actividad 8, ya que desaparecen las ondas S y las P sufren un brusco descenso (discontinuidad de

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Gutenberg). Antes la que puede ser inferida es la dis-continuidad de Mohorovicic, marcada por un leve in-cremento en la velocidad de las ondas sísmicas. Porúltimo, la discontinuidad de Lehmann viene señaladaigualmente por un aumento en la velocidad de propaga-ción de las ondas P. (OJO ver gráfica)Por tanto, elalumnado deberá deducir cuatro capas que pueden serindicadas con números: 1 (corteza), 2 (manto), 3 (nú-cleo externo) y 4 (núcleo interno).

d) Teniendo en cuenta los datos que ofrece lagráfica que se pueden completar con los ofrecidos en latabla de la actividad 8, podemos indicar que el espesorde las cuatro capas son: capa 1 de 30 km aproximada-mente, capa 2 con 2.870 km (2.900 – 30), capa 3 de2.200 km (5.100 – 2.900), y la capa 4 con 1.270 km(6.370 – 5.100). Si hacemos una esfera que tenga 5 cmde radio y representamos las capas a escala, la capa 1tendrá el espesor del trazo de un lápiz o un bolígrafo, lacapa 2 tendrá un espesor aproximado de 2,3 cm, la capa3 de 1,7 cm y la 4 tendrá un espesor de 1 cm aproxima-damente.

ESTRUCTURA VERTICAL DE LA TIERRA

En esta información se recoge la división del interior terrestre en corteza, manto y núcleo y cada unade ellas subdivididas, a su vez, en otras capas. Con ella se ha intentado recoger la nomenclatura clásicaque aparece en la mayoría de los textos, y además se indica también la terminología (litosfera, astenosfera,...) más actual y acorde con la concepción movilista de la Tierra.

A.13.- Las capas que se enumeraron anteriormente, se corresponden con:Capa nº 1:Corteza. Capa nº 2:Manto. Capa nº 3:Núcleo externo. Capa nº 4:Núcleo internoEl límite entre la corteza y el manto viene definido por la discontinuidad de Mohorovicic, entre el manto y el

núcleo externo la discontinuidad de Gutenberg y entre el núcleo externo y el interno la Discontinuidad de Lehmann.

A.14.- Esta cuestión viene a incidir en un detalle que pasa desapercibido cuando se analiza la gráfica generalde la variación de la velocidad de las ondas sísmicas con la profundidad, por ello se muestra con detalle la variaciónde velocidad de las ondas S que ocurre en el manto superior, donde se observa el descenso que se produce (datoque se proporciona en la pregunta) a los 100 km aproximadamente de profundidad, ello se debe interpretar comouna disminución en la rigidez de los materiales. Dada la profundidad donde se produce este descenso y que en elmanto superior existe una única capa semifluida o plástica, se debe llegar a la conclusión de que se trata de laastenosfera, capa que juega un papel relevante en la visión dinámica de la Tierra como veremos en la unidad 6.

A.15.- a) Para hacer la actividad el alumnado deberá repasar la información sobre la corteza terrestrefacilitada al comienzo de la unidad y que el profesor podrá completar con otros datos. La corteza continental yoceánica son unidades totalmente distintas por los siguientes motivos:

1. Por tener distinto espesor. La corteza continental tiene un espesor medio de 40 km y la oceánica de 10 km.2. La corteza continental es de crecimiento lento, ya que sólo ha cubierto el 40% de la superficie terrestre en

unos 4.000 millones de años, frente a la corteza oceánica de rápido crecimiento, ya que cubre el 60% del planeta ensólo 180 millones de años.

Corteza

Mantosuperior

Mantoinferior

Núcleoexterno

Núcleo interno

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3. Está formada por distintos tipos de rocas. La corteza continental se debe caracterizar, además de ungrosor mayor, por la presencia de rocas graníticas y metamórficas ácidas; por el contrario la corteza oceánicaestaría formada por rocas volcánicas (basaltos).

Hay otras diferencias que el profesor puede facilitar si lo cree conveniente como son: la densidad media dela corteza oceánica (3 g/cm3) es mayor que la continental (2,7 g/cm3) y dentro de esta última, en las zonas monta-ñosas se aprecia una densidad media más baja que en las grandes llanuras; además se forman también en procesosradicalmente distintos, como se ha indicado anteriormente; la corteza oceánica se forma por extensión del fondooceánico y la corteza continental en los procesos de subducción y obducción, aunque el alumnado no tiene ningúndato para indicar esta diferencia.

b) La diferencia fundamental es que la litosfera abarca toda la corteza más el manto externo, aunque enmuchos textos persiste la confusión entre estos dos términos.

c) La astenosfera y la mesosfera son capas del manto, pero la astenosfera es semifluida o plástica mientras lamesosfera es más rígida, además la mesosfera es la capa del manto que se sitúa por debajo de la astenosfera.

A.16.- En esta cuestión se reitera las ventajas e inconvenientes que representan los métodos de estudiosdirectos, se deberá enfatizar en las limitaciones que representan los mismos comparando la profundidad de lossondeos con el radio terrestre. En la actualidad, mediante estas técnicas, tan sólo se puede alcanzar una profundidadde unos kilómetros (alrededor de 12-15 km como máximo), en tanto que el radio mínimo de la Tierra es de 6.357 km;es obvio que poco podemos conocer del interior de la Tierra a partir de estos datos.

Así pues, hay que buscar otros métodos que nos puedan informar sobre la composición y estructura de laszonas profundas. En esencia, estas informaciones proceden de los datos que nos suministran los métodos indirectos,fundamentalmente, la sismología; que es con diferencia el más importante, ya que nos da un registro continuo desdela superficie hasta el centro de la Tierra.

A.17.- El esquema podría ser parecido al siguiente:

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CONTROL DE CLASE I

1. Supongamos que en Alicante hemos encontrado una secuencia estratigráfica A, en la que no sólo apare-cen rocas sedimentarias, sino que también existen episodios de origen magmático (intrusiones). En la isla de Mallor-ca hemos encontrado una secuencia estratigráfica Balgo diferente, pero que en uno de sus estratos exis-ten unos fósiles (dientes de Eucastor) de la mismaespecie que los que se hallan en otro de los estratosde la formación A, según muestra la figura:

a) Explica cuál sería la secuencia de aconteci-mientos geológicos en la formación A, de mayor amenor antigüedad.

b) Indica cómo se explica que la formación Ay la B tengan fósiles de la misma especie y ademásde una especie continental como Eucastor.

c) Explica por qué en la formación B aparecenmateriales que no existen en A y viceversa.

2. El 7 de marzo de 1982 se encontró en la Antártida huesos de un mamífero del grupo de los Marsupiales dehace unos 65 millones de años. Actualmente los Marsupiales sólo se encuentran en Sudamérica, aunque en estecontinente son muy escasos, y espe-cialmente en Australia.

a) ¿Cuál puede ser la explica-ción de que estos animales tengan pre-cursores en continentes tan separa-dos por agua actualmente?

b) Si la distancia más corta en-tre la Antártida y Australia es actual-mente de unos 1700 km, y hace 65millones de años ambos continentesestaban unidos, calcula la velocidadmedia anual de separación de éstos.

3. En el cuadro adjunto se enumeran las capas internas de dos zonas diferentes (A y B) de la Tierra hastallegar a la astenosfera.

a) Nombra las capas o niveles que aparecen en el corte A y B.b) ¿Cómo se denomina en conjunto a las capas 1 y 2 del corte A?, ¿ y a las capas 1, 2, y 3 del corte B?

A B

Agua oceánica profunda Montañas

1

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2 43: Astenosfera 5: Astenosfera

1

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c) Señala, entre qué capas, se sitúa la discontinuidad de Mohorovicic en los cortes A y B. ¿A qué profundi-dades se puede encontrar la discontinuidad de Mohorovicic en el corte A y en el corte B?

d) ¿Cuál es el estado físico de la litosfera y de la astenosfera?:e) Indica las diferencias entre las capas representadas en los cortes A y B

4. Completa el cuadro siguiente que representa la estructura vertical de la Tierra:

COMENTARIOS AL CONTROL DE CLASE I

1. Se plantea un problema de cronología relativa y de correlación a partir de criterios paleontológicos ylitológicos. Se presenta al alumnado una secuencia irreal pero contextualizada en dos dominios geográficos actual-mente separados por el mar, con objeto de que establezca correlaciones.

a) En primer lugar, el alumnado ha de establecer una secuencia cronológica aplicando los principios de lacronología relativa: superposición estratigráfica, inclusividad, etc. De este modo, deberá comenzar por la secuenciaestratigráfica: (b - c - a) de materiales sedimentarios de la formación A, que se ha debido formar antes de serintruida por materiales ígneos, (F). Tras un periodo de erosión, señalado por la superficie de discordancia, estosmateriales volvieron a estar sumergidos, depositándose sobre ellos nuevos materiales sedimentarios, (d).

b) El alumnado acudirá a los principios de continuidad y de identidad para correlacionar los materiales de laformación A y la B, llegando a la conclusión de que ambos se debieron formar en una laguna continental de cuyofondo formaban parte, antes de la invasión del mar.

c) Después de la separación de ambas formaciones, A estuvo emergida y se produjeron fenómenos volcáni-cos, mientras que B estuvo más tiempo sumergida, admitiendo nuevos sedimentos, y sin registrar ningún fenómenovolcánico.

2. Se plantea un problema relacionado con uno de los últimos argumentos de la deriva continental, esta vez apartir del hallazgo de fósiles de Marsupiales, grupo de los que actualmente sólo hay especies en Sudamérica yAustralia. Precisamente este hallazgo supuso hallar el nexo que permitió explicar el que un grupo tan raro seencuentre en continentes tan separados como Sudamérica y Australia. Se pretende comprobar si el alumno hacaptado el hecho del cambio (geográfico) en el tiempo.

a) La única explicación factible es que estos tres continentes estuvieron antes de hace 65 millones de añosunidos formando un sólo supercontinente. Posteriormente a esta fecha la deriva continental haría que migraran endiferentes direcciones, con el resultado de la extinción total en la Antártida (por razones climáticas obvias), lapráctica desaparición en Sudamérica y por la competencia con los mamíferos placentarios y el amplio desarrollo delos marsupiales en Australia.

b) Si la distancia entre Australia y la Antártida es de 1.700 km (= 170.000.000 cm) y hace 65 millones de añosestaban juntos, suponiendo que la velocidad de separación fuera constante, se separarían a una velocidad de170.000.000 / 65.000.000 = 2,6 cm/año).

Capas Unidades dinámicas Composición Estado físico

Corteza

Astenosfera

Núcleo Endosfera

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3. a) Las capas que se representan son las siguientes:

b) Las capas 1 y 2 del corte A, es decir, la corteza oceánica y el manto externo se denomina litosfera, y lascapas 1, 2, y 3 del corte B se denomina corteza continental.

c) La discontinuidad de Mohorovicic en el corte A se sitúa entre las capas 1 y 2, es decir, entre la corteza y elmanto externo y se sitúa a una profundidad entre 6 y 12 Km. En el corte B, Moho se sitúa entre las capas 3 y 4 y sesitúa a una profundidad que oscila entre 20 y 70 Km.

d) El estado físico de la litosfera es sólida y de la astenosfera es semifluido o plástico, de tal forma que lalitosfera flota sobre la astenosfera.

e) El corte A al estar situado sobre aguas oceánicas profundas representa la corteza oceánica, mientras que elcorte B a estar situado bajo las montañas representa la corteza continental. El manto externo y las astenosfera sonidénticos. Por tanto las diferencias fundamentales entre estos dos tipos de corteza son las siguientes:

1.Por tener distinto espesor. La corteza continental tiene un espesor medio de 40 km y la oceánica de 10 km.2. La corteza continental es de crecimiento lento, ya que sólo ha cubierto el 40% de la superficie terrestre en

unos 4.000 millones de años, frente a la corteza oceánica de rápido crecimiento, ya que cubre el 60% del planeta ensólo 180 millones de años.

3. Está formada por distintos tipos de rocas. La corteza continental se debe caracterizar, además de un grosormayor, por la presencia de rocas graníticas y metamórficas ácidas; por el contrario la corteza oceánica estaríaformada por rocas volcánicas (basaltos).

4. El cuadro completado es el siguiente (se ha representado en negrita y cursiva los términos que faltan) :

Capas Unidades dinámicas Composición Estado físico

Corteza Litosfera Variada Sólida

Manto Astenosfera Peridotitas Semifluida Mesosfera Sólida

Núcleo Endosfera Níquel y hierro Fluida

Sólida

A B

Agua oceánica profunda Montañas

1: Nivel superior de la corteza continental

2: Nivel intermedio de la corteza continental3: Nivel inferior de la corteza continental

2: Manto superior 4: Manto superior3: Astenosfera 5: Astenosfera

1: Corteza oceánica

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UNIDAD 3

LA TECTÓNICA DE PLACAS YSUS MANIFESTACIONES

Las grandes cadenas montañosas son accidentes visibles que dan testimonio de que la superficieterrestre está sujeta a una continua actividad.

Las primeras ideas sobre la evolución de la Tierra se deben a Hutton (1726-1797) que considera laTierra como un cuerpo dinámico que funciona como una máquina térmica y define por primera vez losciclos de sedimentación, elevación por efecto de la energía interna y erosión. Posteriormente las ideascatastrofistas, fueron superadas por la interpretación uniformista de los procesos geológicos defendidapor C. Lyell (1797-1875).

Entre las primeras hipótesis sobre el mecanismo que da origen a la formación de las montañas cabedestacar la que se basa en el enfriamiento y contracción de la Tierra. Fue propuesta por primera vez por E.Beaumont (1829) y J.D. Dana (1847) a mediados del siglo XIX y la desarrolló posteriormente C. Davison en1887. Esta teoría recibió pronto una aceptación general y estuvo vigente hasta 1960 aproximadamente.Según esta teoría el enfriamiento de la Tierra produce una contracción de su volumen de tal forma que elnúcleo decrece de tamaño y la corteza se arruga formando montañas. Según Jeffreys, el radio de la Tierraa lo largo de su historia geológica podía haber disminuido en unos 90 km. Los plegamientos que ocasionanlas cordilleras eran precedidos del depósito de enormes cantidades de sedimentos en depresiones alarga-das llamadas geosinclinales (término propuesto por Hall en 1859).

Hasta principios de este siglo se pensaba que la distribución de océanos y continentes había sidosiempre esencialmente la misma, concibiéndose solamente movimientos verticales de levantamientos yhundimientos. Sin embargo, ya en el siglo XVII, Francis Bacon hizo notar la correlación en la forma de lascostas a ambos lados del Atlántico. A finales del siglo XIX E. Suess propuso la idea de que los continentesaustrales habían estado unidos en uno solo, habiéndose hundido más tarde la tierra que los unía. Estasideas empezaron a cristalizar en la obra de F.B. Taylor en 1910, y de manera definitiva en la de AlfredWegener (1880-1930).

Wegener postula que en el pasado los distintos continentes estuvieron agrupados en uno solo alque se da el nombre de Pangea, fracturado y dispersado después por grandes movimientos horizontales.A la similitud en la apariencia de las costas, que sugieren que éstas encajan unas con otras como laspiezas de un rompecabezas, Wegener añadió toda clase de indicios geológicos para fundamentar estahipótesis, tales como la continuación a través de las costas de estructuras, formaciones, fósiles, situacio-nes paleoclimáticas, etc. La parte más débil de la teoría de Wegener era la que explicaba el movimientohorizontal de los continentes, ya que supuso que el SIAL se movía a través del material viscoso, aunquemás denso del SIMA, impulsados por la fuerza derivada de las mareas y de la rotación terrestre.

En 1925, la comunidad científica se reúne en Nueva York para discutir estas ideas en el “Simposiosobre el origen y movimiento de las masas terrestres intercontinentales e intracontinentales tal como pro-pone Alfred Wegener”. La hipótesis de Wegener, aunque consiguió un cierto número de seguidores derenombre, fundamentalmente europeos (el holandés Van der Gracht, el irlandés Joly, el holandésMolengraaff, etc.) fue rechazada por el grueso de la comunidad geológica. Hay que tener en cuenta que elparadigma admitido era el contraccionismo.

Ante las pruebas dadas por los partidarios de Wegener, los contraccionistas respondieron que esoscontinentes no se habían desplazado, sino que habían estado conectados por puentes continentales,

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fragmentos de corteza continental luego hundidos en el océano. Además las dificultades de orden físicopara establecer este movimiento entre el sial y el sima sin un mecanismo adecuado llevó a una fuerteoposición contra esta teoría, en especial de los geofísicos, siendo el más influyente entre ellos Jeffreys. Apartir de ese momento, y por su defensa de la inmovilidad de los continentes, el contraccionismo fuellamado también fijismo.

Anteriormente, en 1914, pasa desapercibido para la comunidad científica la aportación que realiza elgeólogo norteamericano J. Barrell que hablaba de una litosfera rígida superior y una astenosfera másplástica inferior. Barrell situaba el límite entre las dos a una profundidad de 100 kilómetros. En 1926 elsismólogo Beno Gutenberg sugirió que las ondas sísmicas poseían una velocidad menor cuando circula-ban a través de una zona situada entre los 100 y 200 km bajo la superficie (aproximadamente un 6% menorque las velocidades del manto por debajo de Moho). Él atribuía este efecto a una disminución de la rigidezdel material de la zona en comparación con el que le rodea y posteriormente la hipótesis de la existencia decorrientes de convección bajo la corteza fue propuesta por Holmes en 1938. En 1957 el vulcanólogosoviético G.S. Gorshkov proporcionó una interesante pista para averiguar el estado en que se encuentra elmaterial del manto superior, al indicar que estaba formada por bolsas de magma líquido. La existencia deeste canal de baja velocidad fue confirmado por el propio Gutenberg en 1959.

Hay que tener presente que entre 1940 y 1960 la deriva de los continentes era rechazada por unagran mayoría de geólogos, aunque se mantiene un grupo de seguidores de esta teoría. Uno de ellos,Carey, en 1958 se adelanta a su tiempo, cuando propone grandes movimientos horizontales a lo largo defallas transcurrentes. Pero es en el Congreso de 1964 en Londres donde la comunidad científica se adhie-re mayoritariamente a las ideas de Wegener abandonando el fijismo.

El primer paso hacia la tectónica de placas lo constituye la teoría de la expansión del fondo oceánico,resultado de los trabajos de geología marina. Las primeras hipótesis sobre expansión del suelo oceánicose formulan entre 1960 y 1968: son los trabajos de Hess (1960), Dietz (1961),Vine y Matthews (1963) quedescubren la presencia de bandas alternantes de anomalías magnéticas positivas y negativas a amboslados de las dorsales oceánicas, y Tuzo Wilson que propuso la idea de los puntos calientes a raíz de unavisita a las islas Hawai en 1963 y el concepto de fallas de transformación en 1965; además conectó elmovimiento en las crestas oceánicas con el de subducción en los arcos de islas. A partir de estas ideas,hacia 1967 y 1968, nace la teoría de la tectónica de placas con los trabajos de Morgan, Le Pichon yMcKenzie. En ella se postula la división de la corteza terrestre en un número de placas rígidas. El trabajode los sismólogos Isaacks, Oliver y Sykes demostró en 1968 que la teoría satisfacía las observaciones dela distribución de los terremotos, su profundidad y mecanismo.

La tectónica de placas supuso una revolución científica que derrocó al contraccionismo. La importanciade esta teoría estriba en que, gracias a ella, los geólogos cuentan por primera vez con un esquema global en elque pueden integrarse y ser explicados diferentes hechos geológicos que habían sido establecidos previamen-te de forma aislada.

A.1.- a) Como se indica en la noticia de prensa a principios de los años sesenta, Tuzo Wilson era fijista, paracambiar a mediados de los años 60 a la teoría movilista debido a los datos paleontológicos que encontró en amboslados del Atlántico.

b) El hecho de que Tuzo Wilson modificara sus ideas de que los continentes permanecían fijos no nos debe desorprender, al contrario, nos habla de un científico”abierto” que en función de los datos nuevos que encontrabanmodificaba y cambiaba sus postulados. Por tanto, la imagen que se transmite del trabajo científico es la de un procesodinámico en continua revisión y construcción que nunca se acaba y que se nutre del trabajo de muchas personas.

La litosfera no es continua

Las actividades siguientes van a poner de manifiesto que la litosfera no es continua, para ello sesuministra en primer lugar una información sobre la topografía de los fondos oceánicos en la que habráque detenerse para que los alumnos puedan comprender las siguientes actividades. Hay que tener encuenta la importancia que tuvieron estos estudios en los inicios de la teoría de la tectónica de placas.

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A.2.- a) En principio el alumnado reconocerá que hay zonas de la Tierra en las que hay una gran actividadtectónica (terremotos, volcanes) y otras en las que apenas hay manifestaciones de tal actividad. El profesoradopuede sugerir que observen la situación de las cordilleras más recientes (orogenia alpina) y puede proponer queemitan algunas conjeturas sobre tales datos.

b) Si anteriormente vimos que hay una coincidencia casi total entre la distribución de los terremotos, volcanesy cordilleras, en ésta llegaremos a la conclusión de que estas zonas se solapan, en las zonas oceánicas, con lasdorsales oceánicas que se observa en buena parte del mapa, desplazadas por las fallas transformantes y las fosasoceánicas que se extienden por gran parte del borde pacífico de los continentes asiático y noramericano. En caso deque se disponga del mapa correspondiente conviene que el profesor señale la distribución de estos accidentes.

A.3.- Los valores más altos de flujo térmico se hallan situados sobre las dorsales oceánicas y orógenosrecientes, mientras los más bajos corresponden a las zonas de escudos continentales (cadenas montañosas anti-guas) y corteza oceánica más antigua. A escala global se puede establecer una correlación entre el flujo térmico yla edad de la corteza correspondiendo un mayor flujo a las regiones de tectónica más reciente. Obviamente laszonas donde el flujo es mayor, la fusión de las rocas se produce a menor profundidad, luego la litosfera debe ser másdelgada. De forma que parece producirse una relación inversa entre el espesor de la litosfera y el flujo térmico.

Las placas litosféricas

Insertamos aquí el esquema conceptual de las placas litosféricas. Es interesante que el alumno vayasustituyendo la noción de corteza por la de litosfera, más adecuada al modelo dinámico de la Tierra, segúnla tectónica global. Al mismo tiempo, dejamos entrever aunque no la desarrollamos la idea de una ciertamovilidad de estas placas, cuestión que se abordará en su versión más elemental en las próximas activida-des.

¿Han cambiado de sitio los continentes?

Como se ha indicado en informaciones anteriores, Alfred Wegener precursor de la teoría movilista,se basó en diferentes indicios observados en los continentes al carecer de otras pruebas más concluyen-tes como las basadas en estudios oceanográficos que no llegarían hasta la decada de los sesenta. Enefecto, en 1912, Wegener que no era geólogo sino un desconocido meteorólogo alemán, publicó una seriede artículos que cristalizó en su libro El origen de los continentes y los oceános (1915) en los que proponíaun