GEOSFERA

La geósfera corresponde a la porción sólida del planeta. Técnicamente, la geósfera sería la Tierra misma (sin considerar la hidrósfera ni la atmósfera).

De modo práctico y sencillo, diremos que la geósfera está formada por tres grandes zonas diferentes que son:

Corteza terrestre: porción en la cual se encuentra un lecho rocoso y duro, constituido por distintos tipos de rocas. Su espesor varía entre 6 y 70 kilómetros.

En ella se distinguen la corteza continental (que corresponde a los continentes y montañas) y la corteza oceánica (que es la tierra cubierta por los mares y océanos). La corteza está formada por SIAL que es silicio y aluminio.

Manto terrestre: está inmediatamente después de la corteza oceánica, su espesor es de unos 2.800 kilómetros. Las rocas que lo forman pueden desplazarse lentamente una sobre otra. El manto o SIMA está formado por silicio y magnesio.

Núcleo terrestre: parte más profunda de la geósfera, en la que se distingue el núcleo externo, parcialmente fundido, de unos 2.000 kilómetros de espesor. Su temperatura es altísima, y se cree que estaría formado por hierro.

También se distingue el núcleo sólido interno, que tiene un espesor de 1.500 kilómetros. Se piensa que este estaría constituido por hierro con otros metales y no metales. El magnetismo de la Tierra estaría asociado al núcleo interno.

En general, al núcleo lo componen materiales muy densos, con noventa por ciento de hierro y el resto de níquel. De ahí que también se le denomine NIFE (es decir, abreviatura de Níquel-Hierro, que son sus componentes). La densidad del núcleo es aproximadamente de 10.

División estructural

Ahora, si hacemos una división estructural de la geósfera en capas (o niveles) atendiendo a la rigidez de las rocas, en orden de profundidad, serían las siguientes:

Litósfera: Los cien primeros kilómetros comprenden toda la corteza más la parte

más externa y sólida del manto. Esta capa se llama litósfera, y es una capa de comportamiento rígido, puesto que, si se somete a mucha fuerza, se rompe. Por extensión del concepto, se identifica a la litósfera con la corteza terrestre, llegando a ser casi sinónimos.

Astenósfera: Se caracteriza por la plasticidad de los materiales y su fluidez (capacidad para desplazarse). Se encuentra por debajo de la litósfera hasta unos 700 km. de profundidad desde la superficie.

Mesósfera: Bajo la astenósfera se encuentra la mesósfera hasta unos 2.700 km. de profundidad. Es una capa sólida de la que no se conoce su estado de rigidez. La astenósfera y la mesósfera formarían parte del manto. La  parte menos sólida del manto está constituida por el magma, que es una mezcla de rocas en estado de fusión y la que produce la inestabilidad de la corteza. Los volcanes en erupción expulsan grandes cantidades de magma hacia el exterior.

Endósfera: Corresponde a unos 200 km del manto (su parte más profunda) y a la totalidad del núcleo. El núcleo (externo e interno), que es el centro de la esfera, está compuesto de metales pesados como el hierro y el níquel. Entonces, parte del manto y el núcleo, en su conjunto, forman la llamada endósfera. (Ver Cuadro sinóptico sobre la geósfera).

El magma

La palabra magma es un término griego que significa "espeso". El magma tiene su origen en zonas profundas de la corteza entre la frontera con el manto

Visión artística del magma (ampliar

imagen)

superior. Fundamentalmente son silicatos, que se encuentran entre 700-1.000 y 1.500º C.

En un magma podemos distinguir tres fases:

a) Fase sólida: Minerales refractarios (soportan temperaturas muy altas sin fundirse) que quedan en suspensión. Algunos minerales refractarios son: la cromita, la magnetita y los olivinos.

b) Fase líquida: Está constituida por minerales en estado de fusión (sílice, óxidos).

c) Fase gaseosa: Por efecto de las altas presiones se forman gases a partir de la fase líquida (H2, CO2, H2O, SO2, NH4, Cl, NH3...).

El manto, composición y estructura química

Las rocas que lo forman son peridotitas, constituidas por olivino, piroxenos y espinela o granates.

Aunque el manto representa el 83 por ciento del volumen total del planeta, se halla muy poco estudiado y apenas se conocen datos sobre su composición. Se sabe que los materiales que lo componen son más densos que los de la corteza y menos que los del núcleo.

Está formado por los siguientes elementos químicos: oxígeno, silicio, magnesio, hierro y níquel en estado viscoso.

¿Qué son las geosferas?

Se conocen como geosferas las 4 capas envolventes en las cuales está dividida la Tierra. Las geosferas están relacionadas entre sí de manera armónica y articulada.

Nombra y define las geosferas de la Tierra.

Estas cuatro capas que forman la Tierra son:

La Atmósfera que es una envoltura gaseosa que rodea totalmente la Tierra. La Hidrosfera que es una capa liquida formada por ríos, mares y océanos.

La Litosfera que es la envoltura sólida que está extremadamente representada por relieve terrestre.

La biosfera que ocupa una estructura restringida y es donde se hace posible la existencia de los seres vivos.

¿Qué es la geosfera?

La geosfera es la parte sólida de la Tierra. Parte de la geosfera está bajo los océanos, formando los fondos marinos y parte emerge formando los continentes y las islas.

la geosfera está formada por tres capas concentricas: la corteza, el manto y el núcleo. Cada una de las capas está formada por materiales diferentes.

2. Las partes de la geosfera.

La corteza es la parte más externa de la geosfera. Está compuesta por materiales sólidos y es más gruesa en los continentes que en losfondos de los océanos.

El manto es la capa intermedia de la geosfera. Su temperatura es mas elevada que la de la corteza. En algunas zonas del manto se encuentran rocas fundidas, que reciben el nombre de magma.

El núcleo es la capa más interna de la geosfera. Se compone de hierro y otros metales. Tiene una temperatura muy elevada. Se divide en dos partes: el nucleo interno y el externo.

 Las rocas y los minerales.

Las rocas son los materiales naturales que forman la corteza terrestre. Las rocas están formadas por varios componentes, que se observan como granos de diversos tamaños y colores. Estos componentes son los minerales.

Los minerales son las sustancias puras que forman parte de las rocas. Al ser sustancias puras, no se distinguen en ellos otros componentes.

Existen cientos de minerales diferentes. Se pueden reconocer por sus propiedades características, como la densidad,el color, la dureza, el brillo, etc.

4. Tipos de rocas.

Existen tres grupos de rocas según su origen, es decir, según cómo se formaron. Son las rocas sedimentarias, las igneas y las metamórficas.

Las rocas sedimentarias se forman a partir de materiales procedentes de otras rocas o de otros seres vivos. El carbón, el yeso o la arenisca son rocas sedimentarias.

Las rocas igneas se originan por la solidificación del magma. El granito y el basalto son rocas igneas.

Las rocas metamórficas se originan cuando se calientan o se comprimen otras rocas. El marmol o la pizarra son rocas metamórficas.

 

Los procesos geológicos endógenos

Estructura y dinámica de la geosfera

La estructura de la geosfera

La geosfera es la esfera de roca y metales que concentra casi toda la masa de la Tierra. Posee un calor interno y está estructurada en capas concéntricas de densidad creciente hacia el interior (corteza, manto y núcleo). A partir de los datos obtenidos mediante el análisis de la velocidad de las ondas sísmicas al atravesar el planeta:

Corteza: Según origen, composición, edad y espesor: oceánica (delgada, más moderna), continental (gruesa, antigua, menos densa).

Manto: Silicatos.

Núcleo: Hierro.

Desde el punto de vista dinámico:

Litosfera: rígida. Corteza terrestre + manto superior rígido.

Mesosfera: sólida pero plástica.

Endosfera:

o Núcleo externo: fluido. En su seno corrientes de convección por diferencias de temperatura o densidad.

o Núcleo interno: sólido muy denso.

El calor de la Tierra

Tiene dos procedencias:

Restos del calor de formación: la baja conductividad térmica de las rocas y el efecto aislante de la corteza conservan parte del calor.

Calor generado por los procesos radiactivos: actividad de isótopos radiactivos de algunos de los elementos químicos que forman los minerales. Estos átomos inestables tienden a sufrir una desintegración de su núcleo que los transforma en elementos con menor masa atómica. En el proceso liberan energía en forma de calor, partículas subatómicas y radiaciones.

La distribución del calor interno y la dinámica de la geosfera:

El calor de la Tierra es mayor en capas profundas y disminuye hacia la superficie. Esto crea un gradiente geotérmico. (Se ha comprobado que por cada 33m aumenta 1ºC la temperatura. Si dicho gradiente se prolongara hasta el centro de la Tierra, alcanzaría 200 millones de ºC. Sin embargo, sólo llega a unos

6000ºC por lo que se deduce que este gradiente se mantiene en los primeros 100km y luego la tª se estabiliza o incluso disminuye.

El calor de las zonas calientes tiende a dirigirse a las zonas frías de la corteza. Esto se produce por corriente de convección. Las masas de rocas calientes y plásticas del manto profundo ascienden, las zonas frías de la litosfera se introducen en el manto.

Relaciones entre el calor interno y la estructura de la geosfera

El sistema de convección se produce gracias a que el manto es una capa sólida pero

muy plástica.

Corrientes de convección:

o Convergentes:

o Divergentes:

Son el motor que mueve las placas:

o En las dorsales hay corrientes divergentes: sale material. Rift y fracturas.

o En las zonas de subducción hay corrientes convergentes. Grandes fragmentos de litosfera oceánica penetran en el manto superior. Quedan retenidos a unos 670km, donde el aumento de la tª cambia sus minerales hacia formas de estructura cristalina compacta, de manera que se vuelven más densos.

o En el límite núcleo-manto hay zonas donde el calor procedente del manto es más intenso. Grandes masas se funden y adquieren cierta flotabilidad. Así se produce un flujo ascendente de materiales muy calientes (plumas o penachos térmicos) que a 670km vuelven a sufrir la reestructuración mineralógica y generan magmas que pueden atravesar la litosfera.

El flujo de calor que va desde el interior al exterior se llama flujo térmico y se manifiesta en forma de volcanes, terremotos y deformaciones corticales.

La tectónica de placas

La teoría de la tectónica de placas describe la forma en la que se producen esas

interacciones litosféricas y la localización de los procesos geológicos.

La dinámica litosférica

El resultado de las interacciones de las placas es que éstas sufren continuos cambios en toda su extensión, aunque especialmente en los bordes. (Zonas alejadas son zonas de intraplaca).

Dinámica de los bordes divergentes:

Los bordes divergentes coinciden con dos tipos de estructuras:

Dorsales: cadenas montañosas submarinas . Altura sobre el fondo oceánico de 2500m. Tienen un eje central longitudinal en el que existe una depresión llamada rift, que separa físicamente las dos placas. Los bordes son una serie de fallas escalonadas que forman los graderíos tectónicos. Bajo el eje de las dorsales y a escasa profundidad, existe una cámara magmática. La salida al exterior de los magmas forma la nueva litosfera oceánica (bordes constructivos). El espesor y la edad de los sedimentos aumenta gradualmente cuanto más lejos se encuentran del eje de la dorsal.

Valles de rift intracontinentales: son grandes depresiones alargadas, con los bordes levantados y abundante actividad volcánica en sus fondos, formados por coladas de lava solidificada.

Dinámica de los bordes convergentes:

Cuando colisionan dos placas una de ellas se ve obligada a doblar su borde frontal hacia abajo e introducirse bajo la otra: subduce. Como la introducción de litosfera en manto es su pérdida, son bordes destructivos. Se producen enormes empujes, y presiones que liberan energía. Por ellos se desencadenan procesos:

Formación de relieves u erógenos como consecuencia del levantamiento y deformación de la placa que queda en la superficie.

Actividad sísmica por la liberación brusca de las tensiones que se acumulan en la zona de máxima fricción entre placas: plano de Benioff.

El magmatismo asociado al aumento de temperatura que se produce por el rozamiento durante la subducción. Esto produce la fusión de algunas rocas. Se forman volcanes.

Dinámica de los bordes de falla transformante:

Son fracturas que suelen intercalarse a lo largo de los bordes divergentes. Abundan en las dorsales, a las que cortan de forma perpendicular. Tienen gran actividad sísmica, por la gran energía que libera el rozamiento. Por ello son zonas inestables.

Zonas de intraplaca:

Hay estructuras geológica que se originan en el interior de las placas. Como archipiélagos de islas oceánicas volcánicas (Hawai). Son el resultado de procesos que no reciben su energía de la interacción entre placas: los puntos calientes situados bajo dichas formaciones. Tienen su origen en una anomalía térmica en el límite núcleo-manto, que produce un ascenso de materiales muy calientes hacia la litosfera. Ahí una parte se funde y forma magmas que salen a la superficie.

ISOSTASIA:

El concepto de una corteza flotante en equilibrio gravitacional se denomina isostasia. Según esta teoría cualquier columna de litosfera ejerce el mismo peso sobre la astenosfera a pesar de la diferencia de zonas, unas tan altas como el Himalaya y otras como las llanuras oceánicas.

Hay dos teorías sobre la forma en que es posible mantener ese peso constante: son las teorías isostáticas de Pratt y Airy del s.XIX.

Pratt insistía en que unas columnas eran más densas que otras; las menos densas corresponderían a las zonas más altas (montañas).

Airy, sin embargo, lo explicaba con las variaciones de volumen.

El modelo actual aprovecha parte de ambas teorías. Así, la corteza oceánica es mucho más delgada que la continental, pero al estar constituida por materiales más densos, el peso ejercido por ambas sobre el nivel de compensación es el mismo. La forma más fácil de comprender el concepto de isostasia sea imaginar flotando en el agua una serie de bloques de madera de diferentes alturas. Se observa que los más gruesos sobresalen más del agua que los finos. De una manera similar las montañas se elevan más por encima de la superficie y tienen raíces que alcanzan zonas más profundas del material que lo sustenta por debajo. Si se colocara otro bloque encime de uno de estos bloques éste se hundiría hasta alcanzar un nuevo equilibrio isostático. Este proceso de establecimiento de un nuevo equilibrio se denomina ajuste isostático. Existen pruebas de hundimiento de la corteza y de su aspecto. A medida que la erosión reduce las cimas de las montañas la corteza se elevará en respuesta a la reducción de la carga. Sin embargo, cada episodio de levantamiento isostático es algo menor que la pérdida de elevación debida a la erosión.

Los procesos continuarán hasta que el bloque montañoso alcance el grosor normal de la corteza.

La creación y destrucción de litosfera:

La actividad de las placas litosféricas tiene como consecuencia su constante creación y destrucción.

En la litosfera oceánica, los procesos que suponen su creación en los bordes divergentes y los que llevan a su destrucción en los bordes convergentes se compensan mutuamente.

La litosfera continental es más antigua debido a que su creación es más rápida que su destrucción. El crecimiento se produce en los bordes convergentes.

Ambos se resumen en el ciclo de Wilson.

Consecuencias de la dinámica

Los movimientos de las placas influyen en los diferentes subsistemas:

El clima y los seres vivos:

Los movimientos de las placas varían la disposición de los continentes y los océanos. Esto tiene consecuencias directas en las dinámicas de la hidrosfera y de la atmósfera, lo que, a su vez, determina el clima global y la disposición de las diferentes zonas climáticas del planeta.

Los procesos geológicos:

Los movimientos de placas producen las modificaciones en la superficie, dando energía o condiciones para que se produzcan dos tipos de procesos:

Procesos geológicos exógenos: Acción de la atmósfera, hidrosfera y biosfera sobre las rocas de la superficie.

Procesos geológicos endógenos: Relacionados con la dinámica interna de la geosfera. La energía que los produce procede del calor de la Tierra y de los empujes y roces entre placas. Son deformaciones, desplazamientos y sismos.

Deformaciones tectónicas

Tipos de esfuerzos:

Compresión: las empujan en sentidos opuestos.

Distensión: tiran de ellas.

Tipos de deformaciones:

Elástica: cuando desaparece el esfuerzo la roca retorna a su posición inicial. Provoca terremotos.

Plástica: la roca queda deformada. Forma pliegues.

Rotura: cuando el esfuerzo produce la aparición de una fractura en la roca. Origina fallas y diaclasas. Actividad sísmica asociada.

Pliegues

Son el resultado de una compresión que produce una deformación plástica, la cual genera en las rocas una serie de ondulaciones. Afectan a rocas sedimentarias y metamórficas.

Fracturas

Se supera el límite de deformación plástica. Dependiendo de la intensidad de la deformación, se produce un desplazamiento entre los dos extremos de la rotura:

FALLA: son fracturas que se originan en rocas poco plásticas. Se crean dos bloques que quedan desplazados uno con respecto al otro en el plano de ruptura.

DIACLASAS: El desplazamiento relativo de los bloques resultantes es nulo o pequeño.

Terremotos

Los terremotos se originan por la liberación brusca de la energía acumulada en una roca que sufre una deformación elástica, cuando esta vuelve a su estado inicial. Esp. en los límites de las placas litosféricas.

El punto donde se produce el terremoto es el hipocentro. El punto de la superficie situado en su vertical es el epicentro. A partir del hipocentro se producen vibraciones que se desplazan por el interior de la Tierra en forma de ondas sísmicas:

Primarias (P): vibran en el mismo sentido del desplazamiento. Son muy rápidas.

Ondas secundarias (S): más lentas. Vibran en el sentido transversal al desplazamiento y no atraviesan materiales líquidos.

Ondas superficiales: las más lentas. Se propagan por la superficie a partir del epicentro.

Hay dos formas de estudiar los terremotos: medición de los efectos de las sacudidas sísmicas (escala de Mercalli: I-XII) o medición de la cantidad de energía liberada (escala de Richter: 1-9).

La localización del foco sísmicos es posible debido a que existen estaciones sismológicas distribuidas por toda la superficie. En todas hay un sismógrafo.

La información es muy valiosa para la elaboración de mapas de riesgo sísmico, para intentar predecir los terremotos, para realizar estudios del interior de la Tierra, etc.

Para localizar exactamente el epicentro es necesario conocer q qué distancia de la estación se encuentra y en qué dirección. En los sismógrafos se observa que las ondas S llegan al sismógrafo después de las P. El retraso de las S será mayor cuanto más lejos esté el epicentro de la estación sismológica. La distancia de la estación al epicentro indica que este se puede encontrar en una circunferencia de ese radio, con centro en la estación. Se comparan los datos de al menos 3 estaciones situadas en diferentes lugares del planeta. La intersección entre las tres curvas indica epicentro.

Riesgo

Características:

El valor de la zona afectada. Mide el número de vidas humanas, el valor económico de las propiedades...

La vulnerabilidad. Es la proporción del valor que se supone puede perderse.

La peligrosidad. Es la probabilidad de que una zona se vea afectada, dentro de un cierto período de tiempo, por un fenómeno geológico destructivo.

Riesgos asociados a los procesos geológicos endógenos

Los procesos endógenos son manifestaciones de la energía producida en el interior

de la Tierra con un reflejo en la superficie. Algunos tienen lugar muy lentamente y apenas alteran nuestras actividades. Otros, como los terremotos, suceden de manera brusca y momentánea y suponen un peligro.

Riesgos debidos a deformaciones

Los pliegues y fracturas son deformaciones permanentes que alteran la

disposición de las rocas y sus propiedades. Aunque tienen lugar lentamente, suponen riesgos para personas e infraestructuras:

Grandes deformaciones tectónicas.

Aparición de problemas relacionados con las cimentaciones, con la estabilidad de taludes y laderas o con la permeabilidad.

Se previenen mediante el conocimiento de la historia geológica de la región a la que afectan.

Riesgos sísmicos

Los grandes terremotos ocasionan desastres en poco tiempo. Sus efectos son:

Efectos en las construcciones:

Daños graves: colapso de construcciones, destrucciones y derrumbamientos de edificios, incendios producidos por cortocircuitos o escapes de gas.

Daños ligeros: Caída de trozos de revestimiento de aleros, chimeneas, tejas, macetas, muebles, libros.

Daños en infraestructura: en suministros esenciales como telefonía, agua, gas; en vías de comunicación, como carreteras, puentes; daños parciales en diques, presas.

Efectos sobre el terreno: muchos de estos efectos son los causantes a su vez de destrozos en las construcciones. Son:

Asentamientos diferenciales del suelo, fundamentalmente en terrenos sueltos.

Deslizamientos de tierras y desprendimientos de rocas, avalanchas.

Maremotos o tsunamis.

Efectos derivados de actuaciones humanas:

Actuaciones provocadas por el pánico: atropellos, aglomeraciones incontroladas.

Consecuencias derivadas de acciones inadecuadas sobre construcciones o personas, como entrar en inmuebles sin autorización.

Factores que incrementan el riesgo sísmico:

Las grandes aglomeraciones humanas situadas en zonas de fractura, o sobre suelos poco consolidados. La mayor devastación es produce en los barrios superpoblados, en países pobres (construcciones de baja calidad).

Prevención de riesgos sísmicos:

La única medida es determinar las zonas sujetas a mayor riesgo y paliar los daños. La prevención debe asegurar la integridad de las infraestructuras que garanticen la ayuda. La reducción de daños depende de la adopción de medidas especiales en las zonas de mayor riesgo:

Establecer zonas con restricciones para la construcción cerca de las fallas.

Restringir el uso del suelo en zonas propicias de deslizamientos.

Reforzar estructuras de los edificios existentes y diseñar los nuevos de manera que resistan las sacudidas del suelo.

Educar a la población para proteger su vida y sus propiedades.

Fomentar la contratación de seguros para paliar las pérdidas económicas.

3. Daños sísmicos y construcciones:

Una gran parte de las víctimas de los terremotos se debe al desplome de los edificios.

La resistencia de un edificio depende de los materiales de construcción, el diseño de la estructura y la cimentación. Los edificios resisten mejor cuando están construidos sobre rocas compactadas; si el subsuelo es arenoso o húmedo hay que reforzar los cimientos, ya que son la parte más importante.

Predicción de terremotos

Cuando se genera un terremoto, se desencadenan alteraciones físicas en la superficie terrestre.

Sismos premonitores que preceden a los terremotos de mayor intensidad.

Zonas de ausencia de microsismos antes de un terremoto.

Disminución de la relación entre Vp/Vs en períodos anteriores a los terremotos.

Cambios en el equilibrio eléctrico del aire cuando los mov. tectónicos liberan cargas eléctricas por la flexión de los minerales.

Afloramiento de gases subterráneos, esp. gas radón.

Cuando el calor generado por la fricción y la ruptura de las rocas alcanzas las aguas subterráneas, aumenta su temperatura generándose nubes serpentiformes de vapor.

Cambios en la resistividad eléctrica del terreno, que puede medirse introduciendo electrodos entre las rocas para ver constantemente el voltaje.

Cambios topográficos por las deformaciones que sufren las rocas.

Cambios gravimétricos.

El movimiento y la fractura de la corteza produce gran cantidad de ruido; ondas sonoras de bajísima intensidad que se adelantan al seísmo como aviso.

Cambios en el campo magnético.

Comportamiento anómalo de animales, ya que detectan: las ondas sonoras de aprox. 100CPS (los humanos captamos las ondas de entre 100 y 4000 CPS), el olor de los gases (los humanos poseemos 5 millones de células olfativas, y un perro 220 millones), los cambios en las condiciones electromagnéticas de la superficie (las aves migratorias se guían por estos campos de energía) y los microsismos que se transmiten por el suelo y a través del agua.