CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE Captulo 1:
Introduccin al Medio Fsico 1 TEMA 1. INTRODUCCIN AL MEDIO FSICO
1.INTRODUCCIN AL MEDIO FSICO a Geologa (del griego geo, Tierra, y
logos, estudio, tratado, trata de comprender todos los aspectos del
planeta Tierra. Dentro de esta ciencia, la Geologa fsica, estudia
los materiales del planeta y los procesos que actan tanto en su
interior como en la superficie terrestre. La Tierra es un ente
cambiante, nunca ha permanecido igual desde su formacin, como
probaron las teoras movilistas del siglo XIX y, sobre todo, del XX.
Los cambios en el planeta son a veces muy rpidos (terremotos,
volcanes, cataclismos...), pero las ms de las veces son procesos
tan lentos y extendidos en el tiempo que son difciles de comprender
a la escala temporal humana. Adems, estos cambios pueden afectar a
estructuras microscpicas o a continentes enteros. La Geologa se
ayuda de los conocimientos y tcnicas de la Biologa, la Fsica y la
Qumica, como se ver en captulos posteriores. 1.1.LA GEOLOGA Y EL
HOMBRE Aunque la Geologa trata bsicamente de los aspectos referidos
a nuestro planeta, se estudiarn igualmente muchas de las relaciones
entre el ser humano y el medio fsico, as como la geologa de otros
cuerpos del Sistema Solar. Muchas de las cuestiones consideradas
por la Geologa son de inters prctico para las personas: Los riesgos
naturales: afectan cada da a ms personas. Volcanes, terremotos,
inundaciones, son procesos naturales con efectos sobre las
poblaciones humanas. Los recursos: agua, suelo, minerales, energa,
son la base de nuestra civilizacin y elementos que la Geologa
estudia desde la formacin hasta su aprovechamiento e impacto
ambiental. El territorio: la poblacin humana, cada vez mayor y ms
extendida, demanda cada vez ms recursos y ocupa ms territorios
potencialmente peligrosos. Influencia en el medio: as como los
procesos geolgicos influyen en las poblaciones, tambin los seres
humanos modifican el entorno, a veces de manera drstica y
peligrosa. 2.RESEAS HISTRICAS ACERCA DE LA GEOLOGA lgunas reseas
histricas sobre la geologa: Antigedad.Los escritos sobre cuestiones
geolgicas datan de ms de 2000 aos atrs. Fueron los griegos los
primeros en hacer estudios sistemticos sobre diversos aspectos del
medio natural. Los escritos de Aristteles, en su mayora basados en
meras opiniones sin fundamento, lastraron el conocimiento geolgico
durante siglos, debido al prestigio del filsofo griego. L A
CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE Captulo 1: Introduccin
al Medio Fsico 2 Catastrofismo.Durante la Edad Media y hasta el s.
XVIII, la interpretacin literal de los principales textos
religiosos llevaron a considerar a la Tierra como un planeta joven,
con slo unos pocos miles de aos. Ello condujo a pensar que la
formacin de accidentes como valles, montaas, caones, se debieron a
grandes catstrofes geolgicas de escala planetaria. Geologa
moderna.El concepto actual de Geologa nace en el s. XVII con las
ideas de James Hutton y su uniformismo: las leyes fsicas, qumicas y
biolgicas que actan hoy, lo han hecho tambin en el pasado geolgico.
Para comprender el pasado de la Tierra hay que entender los
procesos actuales: el presente es la clave del pasado. Las
abrumadoras pruebas aportadas por Hutton llevaron al
replanteamiento de la edad del planeta, que fue amplindose
progresivamente desde unos pocos cientos de miles a varios millones
y miles de millones de aos. A su vez, una Tierra mucho ms antigua
no precisaba de continuos acontecimientos catastrficos (aunque no
los desecha por completo, pues admite su ocurrencia irregular), con
lo que el uniformismo se fue imponiendo como explicacin de los
fenmenos geolgicos, abriendo la posibilidad de entender la casi
inabarcable historia geolgica de nuestro planeta. 3.EL TIEMPO
GEOLGICO asta el s. XIX no se obtuvieron las herramientas
apropiadas para datar con exactitud las diferentes estructurasy
acontecimientos geolgicos. Actualmente se calcula la edad de la
Tierra en unos 4.600 millones de aos. 3.1.DATACIN RELATIVA Y ESCALA
DE TIEMPO GEOLGICO Antes del descubrimiento de la radiactividad,
los gelogos haban establecido una escala de tiempo geolgico gracias
a la datacin relativa: ordenacinde los acontecimientos en la
secuencia correcta sin conocersu edad exacta en aos. La datacin
relativa se basa en una serie de principios entre los que destacan:
El principio de superposicin: las capas de sedimentos (o las
coladas de lava) se disponen de forma que las ms recientes estn en
la parte superior y las ms antiguas en la inferior. H CIENCIAS DE
LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE Captulo 1: Introduccin al Medio
Fsico 3 Principio de sucesin bitica: (derivado de la teora
evolutiva de Darwin) los organismos biolgicos se han sucedido en
una secuencia y orden definido y definible, por lo que los fsiles
permiten reconocer cualquier periodo geolgico. Estos principios
permitieron la identificacin de rocas de la misma edad en lugares
diferentes y establecer la escala de tiempo geolgico que aparece en
la figura. Como es lgico, las edades se aadieron mucho despus y los
periodos actuales se conocen mucho mejor que los ms antiguos por la
mayor presencia de fsiles. 3.2.MAGNITUD DEL TIEMPO GEOLGICO El
concepto de tiempo geolgico choca con la percepcin del tiempo de
las personas. El problema es de escala. Mientras los humanos
tomamos como unidad de referencia el ao, en Geologa se manejan
perodos de millones y miles de millones de aos. La magnitud del
tiempo geolgico es prcticamente inabarcable para la mente humana,
lo que dificulta su comprensin para los no iniciados. 4.LA
INVESTIGACIN CIENTFICA a ciencia es un mtodo de conocimiento que se
basa en la suposicin de que la naturaleza se comporta de una manera
comprensible y predecible y, por tanto, puede llegar a comprenderse
mediante el estudio sistemtico. La ciencia trata de entender lo que
observamos en el mundo natural y hacer predicciones sobre lo que
suceder en el futuro. El primer paso para ese entendimiento suele
ser la observacin y la medida, que permiten la recogida de datos
que permitir avanzar en el conocimiento. 4.1.HIPTESIS Con los datos
recogidos los cientficos establecen una explicacin provisional de
los hechos observados: la hiptesis o modelo. Esta es sometida a
pruebas y a la verificacin de sus predicciones. Una hiptesis debe
comprobarse en situaciones diferentes a las que se emplearon para
su establecimiento. 4.2.TEORA Si la hiptesis resiste el escrutinio
continuado de los cientficos puede convertirse en una teora. Se
trata de un modelo comprobado y aceptado ampliamente. Las teoras ms
fiables y firmes se convierten en paradigmas, una teora capaz de
explicar multitud de hechos relacionados entre s, como es el caso
de la teora de la evolucin o la tectnica de placas. 4.3.EL MTODO
CIENTFICO Al proceso de observacin-establecimiento de
hiptesis-verificacin-teora suele denominarse mtodo cientfico, que
no es un manual para encontrar explicaciones del mundo natural, es
un proceso complejo, difcil y creativo, diferente para cada
situacin y sin seguridad de alcanzar la meta. Pero es un sistema
que garantiza una alta fiabilidad cuando se consiguen resultados. L
CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE Captulo 1: Introduccin
al Medio Fsico 4 5.HIDROSFERA, ATMSFERA, BIOSFERA Y LA TIERRA a
Tierra no es slo rocas y suelo, vista desde el espacio se aprecia
su gran complejidad y se entiende la separacin tradicional en
partes o esferas: la atmsfera, o parte gaseosa; la hidrosfera, o
parte acuosa; y la geosfera, o parte rocosa y slida. Pero, adems,
ninguna de esas partes est aislada, sino que existe una
interrelacin y una interaccin continua entre ellas, de forma que
cada una puede alterar al resto y ser alterada del mismo modo.
Finalmente, existe una cuarta esfera en la Tierra, nica y exclusiva
hasta donde sabemos, la biosfera, formada por todos los seres vivos
del planeta, que interacciona con todas las dems y es influida por
ellas. 5.1.HIDROSFERA La Tierra parece ser el nico planeta conocido
que presenta agua en sus tres estados corrientes: lquida, slida y
gaseosa. Al conjunto de toda el agua del planeta se le llama
hidrosfera. En ella destacan los ocanos, pero tambin hay agua en la
atmsfera, los glaciares, las corrientes, el interior de la Tierra y
los seres vivos. 5.2.ATMSFERA La capa gaseosa que rodea la Tierra
es la atmsfera. Es una capa delgada y tnue, pero posibilita la
respiracin de los seres vivos, la proteccin de las radiaciones, el
equilibrio trmico del planeta y los efectos del clima. Sin ella no
habra vida. 5.3.BIOSFERA Toda la vida terrestre constituye la
biosfera. Se localiza cerca de la superficie y modifica activamente
la atmsfera, la hidrosfera y la geosfera. 5.4.GEOSFERA La mayor
parte de nuestro planeta es roca slida, la geosfera. La parte
superficial se conoce bastante bien, pero el interior de la Tierra
an guarda muchos misterios. 6.EL SISTEMA TIERRA as diversas capas o
esferas de la Tierra interactan formando un todo complejo y dinmico
que se ha dado en llamar sistema Tierra. 6.1.ESTUDIO DE SISTEMAS Un
sistema es un conjunto de partes interactuantes que funcionan como
un todo. En un sistema el conjunto es ms que la suma de las partes,
pues de la interaccin nacen nuevas propiedades (propiedades
emergentes) que no estn en sus partes constituyentes. La Tierra,
desde ese punto de vista, es un sistema y slo podremos entenderla
comprendiendo cmo interaccionan sus partes. L L CIENCIAS DE LA
TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE Captulo 1: Introduccin al Medio Fsico 5
Los sistemas pueden clasificarse en cerrados (que intercambian
energa pero no materia con el exterior) y abiertos (que
intercambian tanto materia como energa). Los sistemas naturales
suelen presentar diversos mecanismos que los estabilizan o
desestabilizan. Cuando un mecanismo de un sistema tiende a
equilibrarlo, a mantenerlo sin cambio, se le denomina mecanismo de
realimentacin negativa. Por el contrario, aquellos mecanismos que
potencian el cambio y desequilibran el sistema se llaman mecanismos
de realimentacin positiva. Ambos tipos son muy abundantes en el
sistema Tierra, lo que hace extraordinariamente difcil su estudio
y, sobre todo, las predicciones de cmo ser en el futuro. 6.2.EL
SISTEMA TIERRA En el sistema Tierra se integran infinidad de
subsistemas en los que la materia se recicla indefinidamente. Por
tanto, podemos considerarlo como un sistema cerrado, sin
intercambio de materia, aunque s de energa. Hay dos fuentes bsicas
de energa en la Tierra. Una es el Sol, que es el motor de los
procesos externos (tiempo, clima, erosin, circulacin ocenica). La
segunda fuente es el calor interno del planeta, debido al calor
remanente de la formacin de la Tierra y al generado por la
desintegracin radiactiva. Este calor impulsa los procesos internos
(volcanes, terremotos, orognesis,). Cada parte del sistema Tierra,
incluidos los seres humanos, est relacionada y un cambio en una de
ellas conlleva cambios en las dems. 7.LA SUPERFICIE DE LA TIERRA a
superficie terrestre se compone principalmente de continentes y
cuencas ocenicas. Los continentes son superficies planas, de escasa
elevacin media (800 m sobre el mar). En cambio, los ocanos tienen
una profundidad muy notable (3,8 km de media). Estas diferencias se
deben a las encontradas en su densidad y grosor. Los continentes
tienen un grosor de 30 a 45 km y una densidad de 2,7 g/cm3;
mientras las rocas del fondo ocenico presentan un grosor medio de 7
km y una densidad de 3,0 g/cm3. Por ello, la corteza continental
flota a mayor altura sobre el manto que la ocenica. L CIENCIAS DE
LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE Captulo 1: Introduccin al Medio
Fsico 6 7.1.CARCTERSTICAS DE LOS CONTINENTES Los continentes
presentan dos tipos de regiones diferenciadas: reas extensas,
planas y estables, y regiones elevadas formando cinturones
montaosos. 7.1.1.EL INTERIOR ESTABLE Losinteriores de los
continentes, llamados cratones, han permanecido estables durante
600 millones de aos o ms. Dentro de los cratones hay zonas
extensas,llanas y deformadas, llamadas escudos, con hasta casi
4.000 millones de aos. Finalmente, algunas zonas de los cratones
tienen rocas muy deformadas y cubiertas de sedimentos: las
plataformas estables. 7.1.2.LOS CINTURONES MONTAOSOS Son las
regiones ms prominentes de los continentes. Los ms jvenes, de hasta
100 millones de aos, se hallan en zonas diferenciadas: el cinturn
del Pacfico (oeste de Amrica y arcos de islas volcnicas del Pacfico
occidental); y el cinturn este-oeste que va desde los Pirineos y
los Alpes hasta el Himalaya e Indonesia. Tambin se encuentran
montaas ms antiguas, como los Apalaches o los Urales.
7.2.CARCTERSTICAS DE LOS OCANOS La cartografa del fondo ocenico
mediante snar ha determinado las siguientes estructuras:
7.2.1.MRGENES CONTINENTALES. Son las zonas cercanas a los
continentes. Contienen la plataforma continental, el talud
continental y el pie del talud. En la mayora de las costas hay una
plataforma submarina de suave pendiente llamada plataforma
continental. Es continente sumergido. El lmite continente-ocano
viene dado por el talud continental, con gran pendiente. Si no hay
fosas, el talud acaba en una zona de menor pendiente, el pie de
talud. CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE Captulo 1:
Introduccin al Medio Fsico 7 7.2.2.CUENCAS OCENICAS PROFUNDAS Se
hallan entre los mrgenes continentales y las dorsales. La mayor
parte son regiones muy llanas, las llanuras abisales, pero tambin
muestran depresiones de gran pendiente y con hasta 11.000 metros de
profundidad, las fosas submarinas. Por todo el fondo se encuentran
volcanes sumergidos llamados montes submarinos. 7.2.3.DORSALES
OCENICAS Son las estructuras ms elevadas del fondo marino. Una
inmensa cordillera que se extiende por todos los ocanos a lo largo
de ms de 70.000 km, de origen volcnico y gran actividad magmtica.
8.LAS ROCAS Y EL CICLO DE LAS ROCAS as rocas son el principal
componente de nuestro planeta. Se encuentran en una variedad casi
ilimitada, ya que se componen de una mezcla de cristales o granos
ms pequeos, con composicin y propiedades diversas, llamados
minerales. Los minerales, de tamao microscpico o macroscpico,
determinan en gran medida las propiedades fsicas y qumicas de las
rocas. Dichas propiedades permiten al gelogo determinar cmo se
formaron las rocas y facilita la localizacin de recursos minerales
y energticos. 8.1.TIPOS DE ROCAS Las rocas pueden dividirse en tres
grupos: gneas, sedimentarias y metamrficas. 8.1.1.ROCAS GNEAS O
MAGMTICAS Las rocas gneas (de ignis=fuego) se forman al enfriarse y
solidificar una roca fundida (magma). A medida que se enfra el
magma los minerales solidifican segn su punto de fusin. Si el
proceso se da a cierta profundidad, ser lento y a alta temperatura,
lo que permitir la formacin de cristales grandes y bien
cristalizados. Estas rocas, de grano grueso, se denominan
plutnicas. Son las rocas ms abundantes de la corteza terrestre,
destacando el granito. Si el magma llega a la superficie, se enfra
con rapidez y los cristales formados son pequeos o inexistentes.
Estas rocas son las volcnicas, de las que la ms abundante es el
basalto, principal componente de la corteza ocenica. 8.1.2.ROCAS
SEDIMENTARIAS La actuacin de los agentes geolgicos externos (agua,
viento, hielo) altera (qumica y fsicamente) y erosiona las rocas de
la superficie, dando fragmentos llamados sedimentos. stos son
transportados y depositados en cuencas sedimentarias donde,
mediante litificacin (compactacin y cementacin) se convierten en
nuevas rocas llamadas rocas sedimentarias. L CIENCIAS DE LA TIERRA
Y DEL MEDIO AMBIENTE Captulo 1: Introduccin al Medio Fsico 8 Segn
la naturaleza de los sedimentos, las rocas formadas pueden ser
detrticas (si los sedimentos proceden de otras rocas y son
transportados y depositados en estado slido), como la lutita y la
arenisca; o qumicas (formadas por precipitacin de material disuelto
en agua o por los seres vivos), como la caliza. Las rocas
sedimentarias slo representan el 15% del volumen terrestre, pero
ocupan la mayor parte de la superficie del planeta. Esta amplia
distribucin y sus peculiares caractersticas permiten que los
gelogos puedan utilizar las rocas sedimentarias para reconstruir la
historia de la Tierra. 8.1.3.ROCAS METAMRFICAS Las rocas
metamrficas proceden de otras rocas (de cualquiera de los tres
tipos) sometidas a condiciones de elevada temperatura y/o presin en
el interior de la Tierra, pero manteniendo la roca madre en estado
slido. El proceso de metamorfismo cambia la estructura y la
composicin de la roca original. Existen tres tipos bsicos de
metamorfismo, aunque la mayora de las rocas metamrficas se forman
por la combinacin de varios de ellos: 8.1.3.1.Metamorfismo trmico o
de contacto: el factor principal es el aumento de la temperatura
por la cercana de un cuerpo magmtico. 8.1.3.2.Metamorfismo
hidrotermal: alteracin qumica asociada a la presencia de iones
disueltos. 8.1.3.3.Metamorfismo regional: cambios debidos a la
presin y temperatura elevadas en el interior terrestre. El tipo y
grado de metamorfismo determinan las caractersticas de este tipo de
rocas, como la textura, la foliacin, la fractura, etc. Entre las
rocas metamrficas destacan el gneis y el mrmol. 8.2.EL CICLO DE LAS
ROCAS Aunque las rocas parecen estructuras inmutables y eternas no
lo son. Cambian con el transcurso de los eones y pueden convertirse
unas en otras a travs de un subsistema del sistema Tierra: el ciclo
de las rocas. El magma es roca fundida formada en el interior de la
Tierra por las elevadas temperaturas. Si este magma se enfra,
solidificar y sufrir un proceso de cristalizacin que originar rocas
gneas. CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE Captulo 1:
Introduccin al Medio Fsico 9 Si las rocas gneas afloran a la
superficie, sufrirn meteorizacin, erosin, transporte y
sedimentacin, dando sedimentos que, tras la litificacin, se
convertirn en rocas sedimentarias. Si las rocas sedimentarias se
entierran y sufren un incremento de temperatura y/o presin, se vern
sometidas a un proceso de metamorfismo que las convertir en rocas
metamrficas. Finalmente, estas rocas metamrficas pueden volver a
fundirse y dar un magma, cerrando el ciclo. Por supuesto, las rocas
sedimentarias y magmticas tambin pueden ser sometidas a procesos de
meteorizacin y sedimentacin, dando nuevas rocas sedimentarias.
Igualmente, las rocas gneas y sedimentarias pueden fundirse y
cristalizar en rocas magmticas. Y todas ellas pueden sufrir
procesos de metamorfismo convirtindose en rocas metamrficas.
9.TEORA DE LA TECTNICA DE PLACAS asta el siglo XIX predominaron
lasteoras fijistas, que propugnaban que las cuencas ocenicas y los
continentes son estructuras muy antiguas y permanentes y que la
corteza terrestre no poda moverse. Para explicar la formacin de
cordilleras y otras formas del relieve se recurra al
contraccionismo: la Tierra haba comenzado como una masa de material
fundido que, al enfriarse, se haba contrado, arrugndose su
superficie y formando las cordilleras.El siglo XX vivi el auge de
las teoras antagnicas, las movilistas, lideradas por Alfred
Wegener; y que defendan la idea de continentes que se desplazaban
por la superficie terrestre. 9.1.LA DERIVA CONTINENTAL En 1915
aparecera el libro ms revolucionario de la historia de la Geologa:
El origen de los continentes y los ocanos, del meteorlogo y
geofsico alemn Alfred Wegener. En l Wegener propona una teora
radical: la deriva continental. Para Wegener, hace 200 millones de
aos, todos los continentes actuales estaban unidos en uno solo
llamado Pangea (pan = todo, gea = Tierra) que en el Mesozoico
comenz a fragmentarse hasta dar lugar a los continentes actuales.
Wegener apoy su teora en una abrumadora serie de pruebas que reuni
en su libro y que son las siguientes: 9.1.1.EVIDENCIAS GEOGRFICAS
Ya en el s. XVII Francis Bacon haba reparado enla notable semejanza
entre las lneas de costa de frica y Amrica del Sur. Esta evidencia
fue aportada por Wegener como una de sus pruebas. H CIENCIAS DE LA
TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE Captulo 1: Introduccin al Medio Fsico
10 Sin embargo fue rpidamente rebatida, ya que sus crticos argan,
con razn, que las costas son continuamente modificadas por la
erosin. Actualmente el ajuste continental se ha mejorado utilizando
la plataforma continental, sumergida en gran parte pero que
pertenece a la corteza continental. 9.1.2.EVIDENCIAS PALEONTOLGICAS
Wegener encontr numerosas referencias cientficas a la existencia de
fsiles idnticos en continentes separados por ocanos, lo que haca
necesaria alguna conexin entre dichos continentes. As, encontr que
Mesosaurus, un reptil fluvial de hace unos 260 millones de aos,
vivi en Sudamrica y frica. Igualmente, Glossopteris, un helecho
fsil de clima subpolar de la misma poca, se encontr en frica,
Australia, India, Sudamrica y la Antrtida. Wegener concluy que
todos esos continentes estaban unidos muy al sur durante el
Mesozoico. Los detractores de las teoras de Wegener argumentaron la
existencia de puentes intercontinentales que habran permitido el
paso de seres vivos para desparecer despus bajo el fondo del mar.
Esos puentes no se han encontrado nunca. 9.1.3.EVIDENCIAS GEOLGICAS
Adems de la semejanza de costas, Wegener hall que rocas gneas de
Brasil eran muy semejantes a otras halladas en frica. Por otro
lado, la cadena montaosa de los Apalaches, al este de Estados
Unidos, parece continuarse en las montaas de Escandinavia, las
Islas Britnicas y el norte de frica. Era otra prueba de que tales
continentes haban estado unidos en el pasado. 9.1.4.EVIDENCIAS
PALEOCLIMTICAS El ser meteorlogo permiti a Wegener realizar amplios
estudios del clima de la Tierra en pocas remotas y obtener datos
paleoclimticos (paleo = antiguo). Lo ms sorprendente fue hallar
pruebas de clima glacial durante el Paleozoico (hace unos 300
millones de aos) en Sudamrica, frica, India y Australia, mientras
que en otras partes de la Tierra haba un clima tropical. La
conclusin de Wegener fue que esos continentes se hallaban unidos
cerca del Polo Sur del planeta. 9.2.RECHAZO DE LA TEORA DE LA
DERIVA CONTINENTAL A pesar de todo lo dicho, pasaron 50 aos antes
de que la comunidad cientfica admitiera la deriva de los
continentes y Wegener muri sin que se reconociese su mrito. La
teora de Wegener tena varios puntos dbiles. En primer lugar, el
motor del movimiento de los continentes. Para el autor alemn, la
propia rotacin terrestre junto a la atraccin gravitatoria de la
Luna eran los responsables de dicho movimiento, lo que fue
fcilmente rebatido por sus crticos. CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL
MEDIO AMBIENTE Captulo 1: Introduccin al Medio Fsico 11 Adems,
Wegener sugiri, incorrectamente, que los continentes se desplazaban
sobre los ocanos. Cuando, en 1930, muri Wegener, muy pocos
cientficos de importancia crean en sus teoras.9.3.PALEOMAGNETISMO A
mediado de los aos 50 del s. XX aparecieron dos lneas de
investigacin que cambiaran la visin de los gelogos de la poca. Una
fue el estudio del fondo del ocano y la otra el estudio del
paleomagnetismo. La Tierra acta como un imn gigantesco. En su
interior se genera un campo magntico que hace que, por ejemplo, las
agujas de las brjulas sealen al polo norte magntico, muy cercano al
polo norte geogrfico. Las rocas gneas contienen minerales de tipo
ferromagntico (como la magnetita) que tambin se orientan segn el
campo magntico terrestre. A medida que el magma se enfra, los
minerales ferromagnticos se orientan segn dicho campo y una vez
formada la roca gnea esa orientacin queda congelada y permanece en
el tiempo, indicando dnde se encontraban los polos magnticos de la
Tierra en el momento de su formacin. Es el magnetismo remanente o
paleomagnetismo. Adems, esos mismos minerales indican, por su
inclinacin, la latitud de la roca cuando se magnetiz. Estudiando
estas rocas se descubri que los polos magnticos de la Tierra
parecan haberse desplazado de forma gradual en los ltimos 500
millones de aos (deriva polar). Sin embargo otros estudios
indicaban que los polos magnticos, aunque se desplazaban
ligeramente, siempre se han situado cerca de los polos geogrficos.
La explicacin alternativa era que lo que se haba desplazado eran
los continentes donde estaban las rocas, como haba propuesto
Wegener. Todos los estudios del paleomagnetismo en distintas zonas
de la Tierra conducan a esa expliacin. 9.4.LA EXPANSIN DEL FONDO
OCENICO 9.4.1.ESTUDIO DEL FONDO DEL OCANO Tras la II Guerra
Mundial, gracias a inventos como el snar, se comenz un estudio
sistemtico del fondo del ocano y se descubrieron cosas
sorprendentes. En primer lugar el suelo del ocano no es plano, como
se sospechaba, a causa de la erosin de millones de aos. Contena un
relieve comparable al de la superficie continental. Una de las
estructuras ms llamativas eran una serie CIENCIAS DE LA TIERRA Y
DEL MEDIO AMBIENTE Captulo 1: Introduccin al Medio Fsico 12 de
cordilleras submarinas, de tipo volcnico, que recorran todos los
ocanos de la Tierra: las dorsales ocenicas. Adems se encontraron
numerosos volcanes aislados o en grupos por todo el fondo marino.
Otro descubrimiento sorprendente estaba relacionado con la edad de
los fondos ocenicos. Los ms antiguos slo tenan 180 millones de aos,
eran muy jvenes comparados con algunas rocas de la superficie de
casi 4.000 millones de aos. Por otro lado, la edad de las rocas
aumentaba a medida que se encontraban ms lejos de las dorsales, as
como tambin creca el grosor de los sedimentos en la misma direccin.
9.4.2.LA HIPTESIS DE LA EXPANSIN DEL FONDO OCENICO En los aos 60,
Harry Hess (y Robert Dietz de forma independiene) elabor una
hiptesis que se llamara de la expansin del fondo ocenico. Para Hess
las dorsales eran lugares por donde ascenda material procedente del
manto, expandiendo lateralmente el suelo ocenico y creando nueva
corteza ocenica, lo que explicaba la distribucin de edades y
sedimentos de las rocas marinas. Por otra parte, esta corteza se
introduca nuevamente en el manto cerca de las fosas submarinas,
destruyendo el suelo ms antiguo y justificando la juventud del
fondo marino. Las corrientes de conveccin de materiales del manto
sern las responsables de este movimiento continental que Wegener no
lleg a explicar. 9.4.3.INVERSIONES MAGNTICAS Por la poca en que
Hesspublicaba su teora, los gelogos descubrieron la inversin
magntica, es decir, un cambio de la polaridad de la Tierra en la
que el polo norte pasa al sur y viceversa. Este cambio se da cada
centenares de millares de aos, de forma regular pero no peridica.
Con el estudio de las inversiones magnticas se obtuvo un mtodo de
datacin de las rocas, una escala de tiempo magntico, ya que las
inversiones se encontraban en todo el planeta. Al aplicar este
estudio al fondo del ocano se hall que las inversiones magnticas
aparecan de forma simtrica a ambos lados de las dorsales. Los
investigadores Vine y Matthews (y L. W. Morley de forma
independiente) relacionaron esta disposicin con la teora de Hess de
expansin del fondo ocenico: a medida que surge material por la
dorsal adquiere la orientacin magntica de ese momento y, debido a
la expansin del fondo, las franjas magnticas crecen en anchura y
cambian su polaridad cuando lo hace la Tierra. 9.4.4.PLACAS
TECTNICAS Aun aceptada, la expansin del fondo ocenico sigui creando
gran controversia hasta que en 1965 el fsico Tuzo Wilson aport la
pieza que faltaba. Para Wilson la capa externa de la Tierra estaba
dividida en grandes placas rgidas que se movan unas respecto a
otras. En las dorsales las placas se separan, en las fosas
convergen y en las fallas transformantes se deslizan unas respecto
de otras. Esta teora se llamara ms tarde teora de la tectnica de
placas. CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE Captulo 1:
Introduccin al Medio Fsico 13 9.5.LA TECTNICA DE PLACAS En 1968 los
conceptos de deriva continental y expansin del fondo ocenico se
unieron para dar lugar a una teora mucho ms completa y elaborada,
la tectnica de placas. Esta teora intenta explicar la mayor parte
de los procesos geolgicos que tienen lugar en la Tierra. 9.5.1.LAS
PLACAS TECTNICAS Segn el modelo de la tectnica de placas, la
corteza y parte del manto superior se comportan como una capa
rgida, la litosfera (lythos = piedra), que est dividida en
fragmentos llamados placas. La litosfera es ms gruesa y ligera en
los continentes y ms densa y delgada en los ocanos y flota sobre el
resto del manto superior, de carcter dctil, lo que permite a la
litosfera desplazarse. Las placas litosfera se mueven unas respecto
a otras, interaccionando y cambiando de tamao y forma. Existen
siete grandes placas (Norteamericana, Sudamericana, Africana,
Euroasitica, Indoaustraliana, Pacfica y Antrtica), varias medianas
(Nazca, Cocos, Filipina, Arbiga,) y un nmero indeterminado de
pequeos fragmentos. El movimiento de las placas es muy lento (unos
5 cm al ao) pero constante, y es la causa de terremotos, volcanes y
formacin de cordilleras. 9.5.2.BORDES DE PLACA Aunque las placas
pueden sufrir ciertas deformaciones en su interior, la mayor parte
de las interacciones y deformaciones se dan en sus bordes. stos
pueden ser de 3 tipos: Bordes divergentes o constructivos: donde
las placas se separan y se crea nuevo suelo ocenico. Bordes
convergentes o destructivos: donde las placas se juntan y se
destruye suelo ocenico, formando fosas, o colisionan dando cadenas
montaosas. Bordes de falla transformante o pasivos: donde las
placas se deslizan una respecto a otra, no dndose formacin ni
destruccin de litosfera. Las placas estn rodeadas por cualquier
combinacin de estos bordes, por lo que pueden crecer o disminuir de
tamao. Adems, pueden aparecer nuevos bordes dentro de las placas.
CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE Captulo 1: Introduccin
al Medio Fsico 14 9.5.2.1.Bordes divergentes Coinciden en su casi
totalidad con las dorsales ocenicas, donde constantemente aflora
magma procedente del mato y se crea litosfera ocenica, por lo que
estos bordes se llaman tambin constructivos. Las dorsales son
cadenas montaosas de origen volcnico con ms de 70.000 km de
longitud global que recorren todos los ocanos. Son anchas, de 1.000
a 4.000 km, y en su eje central suele aparecer una profunda falla
llamada valle de rift o simplemente rift. Las velocidades de
separacin de las placas (o expansin del fondo ocenico) vara de los
2 a los 15 cm/ao, suficiente para haber creado todos las cuencas
ocenicas en menos de 200 millones de aos (180 millones de aos es la
mxima edad hallada en rocas ocenicas). Los bordes de placa
divergentes tambin pueden aparecer en el interior de un continente
en forma de rift continental, fragmentndolo. Es el caso del rift de
frica oriental. Con el tiempo la grieta se ensanchar y formar un
mar estrecho (como el Mar Rojo) y, finalmente, un ocano (como el
Atlntico). 9.5.2.2.Bordes convergentes Aunque las dorsales crean
continuamente litosfera ocenica, el tamao de la Tierra no aumenta
debido a un proceso compensador en los bordes convergentes. Aqu,
siempre que una de las placas implicadas sea ocenica, se producir
el fenmeno de subduccin: una placa se introducir bajo otra y se
incorporar al manto. De esa forma se destruye litosfera ocenica,
por lo que estos bordes tambin se llaman destructivos o zonas de
subduccin. En los bordes convergentes pueden darse tres tipos de
interaccin: I.Convergencia ocenica-continental Siempre que chocan
una litosfera ocenica con una continental la primera, ms delgada y
densa, subduce bajo la segunda. CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO
AMBIENTE Captulo 1: Introduccin al Medio Fsico 15 A medida que
subduce, al agua que arrastra hace que el manto, a unos 100 km de
profundidad, funda y ascienda en forma de magma basltico. Por el
camino de ascenso se convierte en un magma andestico que, al
alcanzar la superficie, suelen provocar erupciones explosivas. Los
volcanes de los Andes son el producto del magma generado por la
subduccin de la placa de Nazca por debajo del continente
sudamericano. Este tipo de montaas se denominan arcos volcnicos
continentales o cordilleras pericontinentales. II.Convergencia
ocenica-ocenica Es muy similar al caso anterior. Una de las placas
ocenicas subduce bajo la otra y se producen los mismos fenmenos
vistos. El resultado, al estar el arco volcnico en medio del ocano,
es un arco de islas volcnicas. Las Aleutianas, las Kuriles o Japn
son ejemplos notables. III.Convergencia continental-continental
Cuando dos litosferas continentales chocan, su grosor y poca
densidad impiden que haya subduccin, por lo que ambas colisionan.
Antes del choque han podido darse fenmenos de subduccin y la
formacin de arcos volcnicos. Cuando las dos masas continentales se
encuentran finalmente, el resultado es una cordillera
intercontinental, formada por rocas muy plegadas, sedimentos
marinos y fragmentos de arcos volcnicos. El caso ms llamativo es la
cordillera del Himalaya. 9.5.2.3.Bordes de falla transformante
(bordes pasivos) Los bordes transformantes son zonas donde las
placas se desplazan una al lado de la otra sin que haya creacin ni
destruccin de litosfera (bordes pasivos). La mayora se encuentran
uniendo segmentos de las dorsales en las llamadas zonas de CIENCIAS
DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE Captulo 1: Introduccin al Medio
Fsico 16 fractura. Sin embargo algunas atraviesan la corteza
continental, como la falla de San Andrs, en California Son zonas de
intensa actividad ssmica. 9.5.3.EL MOTOR DE LAS PLACAS Actualmente,
la mayora de los cientficos concuerdan en que el flujo convectivo
en el manto es la fuerza impulsora del movimiento de las placas,
pero los detalles se desconocen y son muy debatidos.
9.5.3.1.Fuerzas que impulsan el movimiento de las placas I.Fuerza
de arrastre de la placa, fuerza de empuje de dorsal y fuerza de
succin de la placa Las porciones de las placas que subducen tiran
del resto de la placa, es la fuerza de arrastre de la placa. Por
otra parte, como la dorsal est en situacin elevada, al formar nuevo
material ste tiende a descender por la fuerza de la gravedad,
empujando a la placa hacia las fosas: es la fuerza de empuje de a
dorsal, menos importante que la anterior. Finalmente, al subducir
una placa, crea una corriente en el manto que empuja la placa
subducida hacia el interior: es la fuerza de succin de la placa.
II.Fuerza de arrastre del manto y fuerza de resistencia de la placa
Estas fuerzas tienden a frenar el movimiento de las placas. La
fuerza de resistencia de la placa se debe al rozamiento entre la
placa que subduce y la superpuesta. En cuanto a la fuerza de
arrastre del manto, se debe a las corrientes en el manto. Si estas
se dan en la misma direccin y su movimiento es ms rpido que el de
la placa que subduce, contribuyen al movimiento de la placa. Pero
lo normal es que no sea as y, por tanto, es una fuerza que frena a
la placa. 9.5.3.2.Modelos de conveccin del manto Aunque las
corrientes de conveccin profunda del manto parecen ser el motor
bsico de las placas, el sistema que siguen estas corrientes no est
claro y hay tres modelos posibles: CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL
MEDIO AMBIENTE Captulo 1: Introduccin al Medio Fsico 17
I.Estratificacin a 660 kilmetros Propone dos zonas de conveccin,
una hasta los 660 km de profundidad y otra ms gruesa debajo. El
problema es que se ha demostrado que las placas en subduccin pueden
descender por debajo de los 660 km, lo que contradice este modelo.
II.Conveccin de todo el manto Propone una nica celda convectiva que
ocupa todo el manto. Tendra como inconveniente que eliminara los
puntos calientes que existen hoy da. III. Modelo de capa profunda
El manto tendra varias celdas convectivas, pero a mayor profundidad
que en el primer modelo. No hay datos observacionales que lo
confirmen. 1.INTRODUCCIN AL MEDIO FSICO
..................................................................................
1 1.1.LA GEOLOGA Y EL HOMBRE
...................................................................................
1 Los riesgos naturales: afectan cada da a ms personas. Volcanes,
terremotos, inundaciones, son procesos naturales con efectos sobre
las poblaciones humanas.
................................................. 1 2.RESEAS
HISTRICAS ACERCA DE LA GEOLOGA
..................................................... 1 3.EL TIEMPO
GEOLGICO
....................................................................................................
2 3.1.DATACIN RELATIVA Y ESCALA DE TIEMPO GEOLGICO
............................... 2 3.2.MAGNITUD DEL TIEMPO GEOLGICO
....................................................................
3 4.LA INVESTIGACIN CIENTFICA
.....................................................................................
3 4.1.HIPTESIS
.....................................................................................................................
3 4.2.TEORA
..........................................................................................................................
3 4.3.EL MTODO
CIENTFICO............................................................................................
3 5.HIDROSFERA, ATMSFERA, BIOSFERA Y LA TIERRA
................................................. 4 5.1.HIDROSFERA
................................................................................................................
4 5.2.ATMSFERA
.................................................................................................................
4 5.3.BIOSFERA
.....................................................................................................................
4 5.4.GEOSFERA
....................................................................................................................
4 6.EL SISTEMA TIERRA
...........................................................................................................
4 6.1.ESTUDIO DE SISTEMAS
..............................................................................................
4 CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE Captulo 1: Introduccin
al Medio Fsico 18 6.2.EL SISTEMA TIERRA
...................................................................................................
5 7.LA SUPERFICIE DE LA TIERRA
.........................................................................................
5 7.1.CARCTERSTICAS DE LOS CONTINENTES
........................................................... 6
7.1.1.El interior estable
.......................................................................................................
6 7.1.2.Los cinturones montaosos
........................................................................................
6 7.2.CARCTERSTICAS DE LOS
OCANOS....................................................................
6 7.2.1.Mrgenes continentales.
.............................................................................................
6 7.2.2.Cuencas ocenicas profundas
.....................................................................................
7 7.2.3.Dorsales ocenicas
.....................................................................................................
7 8.LAS ROCAS Y EL CICLO DE LAS ROCAS
.........................................................................
7 8.1.TIPOS DE ROCAS
.........................................................................................................
7 8.1.1.Rocas gneas o magmticas
........................................................................................
7 8.1.2.Rocas sedimentarias
...................................................................................................
7 8.1.3.Rocas metamrficas
...................................................................................................
8 8.1.3.1.Metamorfismo trmico o de contacto: el factor principal es
el aumento de la temperatura por la cercana de un cuerpo magmtico.
.......................................................... 8
8.1.3.2.Metamorfismo hidrotermal: alteracin qumica asociada a la
presencia de iones disueltos.8 8.1.3.3.Metamorfismo regional:
cambios debidos a la presin y temperatura elevadas en el interior
terrestre.
..............................................................................................................
8 8.2.EL CICLO DE LAS ROCAS
...........................................................................................
8 9.TEORA DE LA TECTNICA DE PLACAS
.........................................................................
9 9.1.LA DERIVA CONTINENTAL
.......................................................................................
9 9.1.1.Evidencias geogrficas
...............................................................................................
9 9.1.2.Evidencias paleontolgicas
......................................................................................
10 9.1.3.Evidencias geolgicas
..............................................................................................
10 9.1.4.Evidencias paleoclimticas
......................................................................................
10 9.2.RECHAZO DE LA TEORA DE LA DERIVA CONTINENTAL
................................. 10
9.3.PALEOMAGNETISMO................................................................................................
11 CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE Captulo 1:
Introduccin al Medio Fsico 19 9.4.LA EXPANSIN DEL FONDO OCENICO
............................................................... 11
9.4.1.Estudio del fondo del ocano
...................................................................................
11 9.4.2.La hiptesis de la expansin del fondo ocenico
...................................................... 12
9.4.3.Inversiones magnticas
............................................................................................
12 9.4.4.Placas tectnicas
......................................................................................................
12 9.5.LA TECTNICA DE PLACAS
....................................................................................
13 9.5.1.Las placas tectnicas
................................................................................................
13 9.5.2.Bordes de placa
........................................................................................................
13 9.5.2.1.Bordes
divergentes............................................................................................
14 9.5.2.2.Bordes convergentes
.........................................................................................
14 I.Convergencia
ocenica-continental.......................................................................
14 II.Convergencia ocenica-ocenica
..........................................................................
15 III.Convergencia continental-continental
...................................................................
15 9.5.2.3.Bordes de falla transformante (bordes pasivos)
................................................. 15 9.5.3.El motor
de las placas
..............................................................................................
16 9.5.3.1.Fuerzas que impulsan el movimiento de las placas
............................................ 16 I.Fuerza de
arrastre de la placa, fuerza de empuje de dorsal y fuerza de succin
de la placa 16 II.Fuerza de arrastre del manto y fuerza de
resistencia de la placa ............................ 16
9.5.3.2.Modelos de conveccin del manto
....................................................................
16 I.Estratificacin a 660 kilmetros
...........................................................................
17 II.Conveccin de todo el manto
................................................................................
17 III.Modelo de capa profunda
.....................................................................................
17
