Métodos de Estudio del Interior de la Tierra

Para comprender la estructura y composición interna de nuestro planeta, se emplean diversos métodos de estudio, clasificados en directos e indirectos.

Métodos Directos

Estos métodos proporcionan datos limitados debido a las dificultades de acceso a grandes profundidades:

• Minas y sondeos: Permiten la observación directa de rocas y estructuras a profundidades relativamente escasas.
• Volcanes: Aportan información sobre el magma y los materiales del manto superior.
• Orogenias: Las cadenas montañosas exponen rocas que han sido sometidas a grandes presiones y temperaturas en el interior.

Métodos Indirectos

Estos métodos infieren propiedades del interior terrestre a partir de fenómenos físicos medibles en la superficie:

• Gravimétrico: Mide las anomalías de la gravedad, que se producen por la presencia de materiales más densos o menos densos en el subsuelo.
• Temperatura: El gradiente de temperatura disminuye con la profundidad, proporcionando información sobre el flujo de calor interno.
• Magnetismo: Las rocas magnéticas dan lugar a anomalías positivas en el campo magnético terrestre, revelando su distribución.
• Eléctrico: Permite conocer la composición de las rocas a partir de la resistividad que presentan al paso de la corriente eléctrica.
• Meteoritos: La composición de los meteoritos se considera similar a la de los cuerpos que formaron la Tierra, ofreciendo pistas sobre su composición global.
• Método Sísmico: Se basa en el estudio de las ondas sísmicas P y S. Los cambios en su velocidad y trayectoria han permitido establecer las principales discontinuidades, como la de Moho y Gutenberg.

El Método Sísmico: Clave para Entender el Interior Terrestre

El método sísmico es la herramienta que más datos ha aportado al conocimiento de la estructura interna y la composición de nuestro planeta. Se basa en el estudio de las ondas sísmicas que se originan al producirse un terremoto y que atraviesan toda la Tierra. Estas ondas se estudian en sismogramas, que son registros gráficos captados por los sismógrafos. Un terremoto supone una liberación de la energía mecánica acumulada en puntos concretos del interior de la Tierra.

Ondas Sísmicas: Tipos y Comportamiento

Las ondas sísmicas cambian su dirección de propagación al pasar de un medio a otro, y su velocidad es distinta en cada uno. La dirección de la onda depende de si su velocidad aumenta o disminuye. Se distinguen dos tipos principales:

• Ondas P (Primarias): Son las más rápidas (6 a 13 km/s). Las partículas vibran en la misma dirección de propagación de la onda (ondas longitudinales). Tienen la capacidad de atravesar medios sólidos y líquidos.
• Ondas S (Secundarias): Son más lentas (3 a 8 km/s). No atraviesan líquidos y las partículas vibran en dirección perpendicular a la dirección de propagación (ondas transversales).

Discontinuidades Terrestres: Capas del Interior

Las discontinuidades son límites donde las propiedades físicas de los materiales terrestres cambian abruptamente, lo que se detecta por variaciones en la velocidad de las ondas sísmicas.

Discontinuidades de Primer Orden

• Discontinuidad de Mohorovičić (Moho): Marca la separación entre la corteza y el manto. Al atravesarla, las ondas P y S aumentan su velocidad.
• Discontinuidad de Gutenberg: Muy nítida, se encuentra a unos 2900 km de profundidad y separa el manto terrestre del núcleo.

Discontinuidades de Segundo Orden

• Zona de Transición del Manto: Separa el manto superior del inferior. Las ondas sísmicas aumentan su velocidad considerablemente en esta zona.
• Zona de Transición del Núcleo: Separa el núcleo externo (líquido) del núcleo interno (sólido). Las ondas P aumentan mucho su velocidad al atravesarla, confirmando la solidez del núcleo interno.

Modelos de Estructura Interna de la Tierra

La estructura interna de la Tierra se puede describir mediante dos modelos principales: el geoquímico (basado en la composición) y el dinámico (basado en el comportamiento mecánico).

Modelo Geoquímico (por Composición)

• Corteza: Es la capa más externa. Se distinguen dos tipos:
  • Corteza Continental: De composición muy variable, predominantemente granítica.
  • Corteza Oceánica: Formada por capas de sedimentos, basalto y gabros.
• Manto: Compuesto principalmente por peridotitas. Se divide en manto superior e inferior, separados por la llamada zona de transición del manto.
• Núcleo: Compuesto en su mayor parte por hierro y níquel. Se divide en núcleo externo (líquido) e interno (sólido), separados por la zona de transición del núcleo.

Modelo Dinámico (por Comportamiento Mecánico)

• Litosfera: Es la capa más superficial y rígida. Comprende la corteza y la parte superior del manto superior. Se encuentra fracturada en placas litosféricas.
• Mesosfera: Se forman células convectivas causadas por el ascenso de penachos calientes desde el límite con el núcleo. La astenosfera, una parte superior de la mesosfera, es discontinua y está formada por penachos calientes de naturaleza más plástica, permitiendo el movimiento de las placas.
• Endosfera: Equivale al núcleo del modelo geoquímico, caracterizada por su comportamiento fluido en el exterior y sólido en el interior.

Las Placas Litosféricas: El Rompecabezas Terrestre

Las placas litosféricas son fragmentos de litosfera de extensión muy variable y de forma muy irregular. Son similares a las piezas de un gigantesco puzle que constituyen la parte externa y sólida de la Tierra.

Tipos de Bordes de Placas Tectónicas

Los bordes de las placas litosféricas son zonas de intensa actividad geológica, donde se clasifican en tres tipos principales según el movimiento relativo entre ellas:

• Bordes Constructivos (Divergentes): Se crea nueva litosfera oceánica. Son las dorsales oceánicas, caracterizadas por una gran actividad volcánica y sísmica.
• Bordes Destructivos (Convergentes): Se destruye litosfera oceánica.
  • Zonas de Subducción de Litosfera Oceánica bajo Litosfera Continental: La placa oceánica, más densa, se introduce bajo la continental. Hay gran actividad sísmica, térmica y volcánica, y se forman cordilleras pericontinentales.
  • Zonas de Subducción de Litosfera Oceánica bajo Litosfera Oceánica: Una placa oceánica subduce bajo otra. Se produce gran actividad sísmica y volcánica, dando lugar a la formación de arcos insulares.
  • Zonas de Colisión Continental: Cuando dos placas continentales chocan, se forman cordilleras intracontinentales, acompañadas de intensa actividad sísmica.
• Bordes Neutros o Pasivos (Transformantes): Las placas sufren un desplazamiento lateral una respecto a la otra, generando esfuerzos de cizalla. Son las fallas transformantes, caracterizadas por una gran actividad sísmica.

Causas del Movimiento de las Placas Litosféricas

El movimiento de las placas litosféricas es un proceso complejo impulsado principalmente por la convección del manto y la gravedad:

• Corrientes de Convección del Manto: La transferencia de calor desde la base del manto hasta la base de la litosfera se realiza por convección. Esto da lugar a ramas ascendentes de material caliente (en las dorsales) y ramas descendentes de material frío (en las zonas de subducción), que arrastran las placas.
• Fuerza de la Gravedad: La gravedad favorece el movimiento de las placas de dos maneras:
  • Empuje de la Dorsal: El material caliente que asciende en las dorsales crea una elevación topográfica, y la gravedad empuja las placas hacia abajo desde estas zonas elevadas.
  • Tirón de la Placa Subducida: La parte de la placa que subduce, al ser más fría y densa, se hunde por su propio peso, “tirando” del resto de la placa.

El Ciclo de Wilson: Evolución de Océanos y Continentes

El Ciclo de Wilson describe la apertura y cierre de las cuencas oceánicas y la formación de supercontinentes a lo largo de millones de años. Consta de varias etapas:

1. Primeras Manifestaciones Volcánicas: Se produce un magmatismo inicial que asciende, formando una larga fractura que divide la placa litosférica en dos.
2. Formación de un Rift Continental: Esta fractura se agranda hasta quedar definida con mayor claridad. Por la parte central sigue saliendo magma que, al enfriarse, forma nueva litosfera oceánica. La presencia de magma en profundidad provoca un abombamiento de la litosfera y la formación de un domo térmico, en cuyo centro se sitúa un valle llamado rift, rodeado de elevaciones topográficas. La zona más deprimida se inundará de agua, dando lugar a un mar estrecho (como el Mar Rojo).
3. Expansión del Suelo Oceánico: El nuevo magma empuja al anterior, ya solidificado, y produce el desplazamiento divergente de las placas a ambos lados de la fractura. Los fondos oceánicos se amplían, hasta que se produce una fractura por alguno de los márgenes en contacto con la litosfera continental, iniciando una zona de subducción.
4. Subducción: El proceso de subducción va sumiendo poco a poco la litosfera oceánica, acercando las litosferas continentales.
5. Cierre del Océano: La dorsal oceánica puede introducirse por la zona de subducción. Los continentes se ponen en contacto.
6. Colisión de Continentes: Cuando chocan los dos continentes, se eleva una cordillera (orogenia). Posteriormente, la cordillera sufre erosión hasta que el ciclo puede comenzar de nuevo.

Alfred Wegener y la Deriva Continental

Alfred Wegener elaboró la teoría de la deriva continental, precursora de la actual tectónica de placas. Interesado por la coincidencia morfológica de las costas atlánticas de África y Sudamérica, Wegener dedicó gran parte de su vida a recopilar argumentos para demostrar que los continentes habían estado unidos en el pasado, formando un supercontinente llamado Pangea.

Pruebas de la Tectónica de Placas

La teoría de la tectónica de placas se sustenta en una sólida base de evidencias científicas:

• Pruebas Geológicas: Similitud de formaciones rocosas y estructuras geológicas en continentes separados.
• Pruebas Paleontológicas: Distribución de fósiles de fauna y flora idénticas en continentes actualmente distantes.
• Pruebas Paleoclimáticas: Evidencias de climas pasados (como glaciaciones o zonas tropicales) en lugares donde hoy serían imposibles, indicando un cambio de posición latitudinal.
• Fondos Oceánicos: El estudio de las dorsales y fosas oceánicas, gracias a tecnologías como el sonar, reveló la topografía submarina y la juventud de la corteza oceánica.
• Magnetismo de las Rocas: La orientación del magnetismo remanente en las rocas volcánicas del fondo oceánico muestra inversiones del campo magnético terrestre, formando bandas paralelas y simétricas a ambos lados de las dorsales.
• Movimiento de los Continentes: Medidas geodésicas precisas (GPS) confirman el movimiento actual de las placas.
• Expansión del Fondo Oceánico: Las anomalías magnéticas formaban bandas paralelas y simétricas a ambos lados de las dorsales, lo que fue una prueba crucial de la creación de nueva corteza oceánica.

La Tectónica de Placas Hoy: Avances y Desafíos

El modelo de convección del manto ha evolucionado y ahora se entiende que abarca todo el manto. Sin embargo, todavía no se comprende totalmente su relación con la dinámica litosférica ni la conexión precisa entre las ramas ascendentes y las dorsales oceánicas. El concepto de astenosfera también ha cambiado; ahora se denomina así a todo el material que se encuentra entre la litosfera y el manto inferior, cuya viscosidad permite el deslizamiento y la subducción de la litosfera.