Tema 10. La energía interna de la Tierra

 

1. La Tierra es fuente de calor.
      1.1. Origen del calor interno de la Tierra.
2. ¿Se mueven los continentes?
      2.1. ¿Por qué se mueven las placas?
3. ¿Qué es un volcán?
      3.1. Productos que arroja un volcán.
      3.2. Tipos de volcanes.
4. Los terremotos.
      4.1. Elementos de un terremoto.
5. El relieve terrestre.
      5.1. El relieve de los continentes.
      5.2. El relieve oceánico.
6. Rocas que se originan en el interior de la tierra.
      6.1. Rocas magmáticas.
      6.2. Rocas metamórficas.

1. La Tierra es fuente de calor.

La energía que la Tierra recibe del Sol es la responsable del modelado del relieve a través de los agentes geológicos externos, que veremos en los próximos temas. Pero nuestro planeta posee un calor interno que se denomina energía geotérmica.

En el interior del planeta existen altas temperaturas que aumentan con la profundidad.

La energía geotérmica es la responsable de los siguientes fenómenos que tienen lugar en nuestro planeta: el movimiento de los continentes, los volcanes, los terremotos y la formación de las cordilleras y de algunos tipos de rocas, así como de susdeformaciones.

1.1  Origen del calor interno de la Tierra.

El calor interno de la Tierra viene de varias fuentes:

  Del impacto de diversos cuerpos estelares al chocar con el planeta durante su proceso de formación.

 De la radiaciones emitidas por la desintegración de elementos radioactivos presentes en la Tierra , como el uranio, el torio y el potasio.


Figura 1. Impacto de planetesimal

2. ¿Se mueven los continentes?

En 1912 Alfred Wegener sugirió que hace millones de años los continentes estuvieron juntos formando un supercontinente que denominó Pangea . Esta gran masa de tierra se fragmentó y produjo los continentes que hoy conocemos. Llamó a esta teoría deriva continental. Pero no supo explicar qué fuerza era capa de arrastrar masas de tierra tan grandes, por lo que los científicos de si tiempo no la aceptaron.

Para desarrollar su teoría de la deriva continental,aportó pruebas de varios tipos:

  Geográficas . Las líneas de costa de algunos continentes encajan perfectamente, como el litoral este de América del Sur y el oeste de África.

  Climáticas . Existen restos glaciares en Brasil o el Congo y yaci­mientos de hulla en Groenlandia que hacen pensar que estos países tuvieron en el pasado una localización distinta de la actual.

  Biológicas. A uno y otro lado del Atlántico viven animales terrestres idénticos que no saben nadar. ¿Cómo se explica, enton­ces, su presencia a ambos lados del océano?

  Paleontológicas . Existen fósiles de animales y plantas muy pare­cidos en las dos costas que bordean el océano Atlántico.


Figura 2. Datos Geográficos. Una partes del rompecabezas.

Figura 4. Otra versión del rompecabezas.

Figura 3. Datos Biológicos. Distribución de fósiles .

 

En la década de 1960, varios investigadores completaron y corrigieron la teoría de la deriva continental de Wegener y formularon la teoría de la tectónica de placas , vigente en la actualidad, que básicamente dice lo siguiente:

La parte sólida más externa de la Tierra , llamada litosfera, no es continua, sino que está dividida en grandes bloques o placas que encajan entre sí como las piezas de un gigantesco rompecabezas y flotan sobre una capa del manto, más densa y parcialmente fundida, llamada astenosfera .

Las placas pueden ser de tres tipos:

  Oceánicas . Están formadas por litosfera oceánica. Placa Pacífica.

  Continentales . Están compuestas por litosfera continental. Placa arábiga

  Mixtas . Están constituidas por litosfera continental y oceánica. Placa Africana.

Figura 4. Placas tectónicas .

2.1. ¿Por qué se mueven las placas?

En el manto terrestre, por las diferencias de temperatura se producen corrientes de convección, Estas corrientes provocan el movimiento de las placas tectónicas y estas a su vez desplazan los continentes.

Los volcanes y los terremotos no se distribuyen al azar por la superficie terrestre, sino que se concentran en unas bandas o cinturones que coinciden con los bordes de las placas litosféricas .

Las placas, al moverse, pueden separarse, chocar entre sí o desplazarse rozándose entre ellas.

  Cuando las placas se separan, como ocurre en el centro del Atlántico entre la placa africana y la sudamericana, se produce un ascenso de materiales del interior de la Tierra , que provocan erupciones volcánicas y, con ello, la formación de grandes eleva­ciones submarinas llamadas dorsales oceánicas.

  Cuando dos placas colisionan entre sí y una se desliza debajo de la otra, como sucede con las placas de Nazca y la sudamericana, se originan fuertes terremotos y volcanes y se forman cordilleras.

  Cuando las placas se deslizan una contra otra, algo que está ocurriendo entre las placas norteamericana y la pacífica, se originan grandes terremotos. La falla de San Andrés, en California, es u una fractura provocada por el desplazamiento de las placas en direc­ciones opuestas. Este movimiento provoca fuertes terremotos, como el que destruyó la ciudad de San Francisco en 1906.


Figura 5. Placas deslizantes, divergentes (se separan) y convergentes (chocan).

Figura 6. Formación del relieve terrestre.

Para ver la dirección en que se mueve españa visita esta página: http://www.k12science.org/curriculum/musicalplates3/es/actividad_velocidadHOJA.shtml

3. ¿Qué es un volcán?

La astenosfera; parte superior del manto terrestre; está formada por materiales semifundidos. En otras zonas más interiores de la Tierra , las rocas se encuentran también fundidas, debido a las altas presiones y temperaturas, y constituyen lo que se denomina magma , una mezcla de minerales fundidos con cantidades variables de agua y pequeños fragmentos sólidos de roca.
El magma puede ascender y situarse en zonas cercanas a la superficie formando una cámara magmática . Si consigue salir al exterior a través de una grieta llamada chimenea , se origina un volcán y tiene lugar una erupción volcánica.
En muchos casos, a medida que el magma fluye al exterior, se va depositando y genera una elevación que recibe el nombre de cono volcánico.
El orificio por donde el magma emerge al exterior se llama cráter.


Figura 7. Partes de un volcán.

3.1. Productos que arroja un volcán.

Los volcanes activos expulsan productos sólidos, líquidos y gaseosos:

  Productos líquidos . Son las lavas, materiales fundidos a tempera­turas superiores a 1000°C , semejantes al magma del cual proceden pero sin apenas gases.

  Productos gaseosos . Se desprenden del magma al salir y son, principalmente, vapor de agua, sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono.


Figura 8. Gases. Anillo de gases.

Figura 9. Lapilli

  Productos sólidos o piroclastos . Se clasifican según su tamaño:

  • Cenizas : partículas de menos de 2 mm de diámetro.
  • Lapillis : guijarros entre 2 y 64 mm de diámetro.
  • Bombas volcánicas: rocas redondeadas mayores de 64 mm.


Figura 10. Bombas volcanicas aplastadas al llegar al suelo antes de solidificarse.


Figura 11. Cenizas.

3.2. Tipos de volcanes.

Según su contenido gaseoso y mineral, se diferencian varios tipos de magmas, que originan lavas muy diversas y dan lugar a erupciones distintas. Según sus erupciones, los volcanes se clasifican en tres tipos:

  Volcán hawaiano:
Si el magma es muy fluido, el gas acumulado en él escapa fácilmente produciendo erupciones tranquilas y formando extensas coladas.

  Volcán estromboliano:
Mmagma moderadamente fluido, es más viscoso. Erupciones mas explosivas que las Hawaianas, con una mayor proporción de fragmentos y piroclastos, se producen coladas extensas de lava. Son los volcanes más típicos y conocidos.. La actividad puede ser rítmica o continua. Producen conos de escoria de tamaño pequeño a regular. Ejemplo: Paricutín, 1943

  Volcán Vulcaniano:
Magma viscoso. Explosividad moderada a violenta con emisiones de fragmentos sólidos o semisólidos de lava, bloques líticos (de piedra), cenizas y pómez. Producen conos de ceniza, de bloques o combinaciones. Ejemplos: El Chichón, marzo 28 de 1982

  Volcán peleano:
Magma muy viscoso, los gases escapan con dificultad, por lo que originan erupciones muy explosivas y la lava sale prácticamente sólida. Erpción similar a la vulcaniana, pero más explosiva, con emisiones de violentos flujos piroclásticos. Produce domos, espinas y conos de ceniza y pómez

Figura 12. Para ver volcanes de cada tipo pincha aquí.

Vulcanismo atenuado

En zonas volcánicas donde no hay volcanes activos o en las proximidades de algún volcán activo se pueden producir emisiones de gases o líquidos a elevadas temperaturas. Formas más comunes del vulcanismo atenuado.

  Fumarolas . Emanaciones de gases a altas temperaturas que escapan por el cráter y las grietas.
  Fuentes termales . Emisiones regulares de agua caliente en forma apacible. Son aguas muy ricas en sales minerales.
Géiseres . Erupciones intermitentes de agua caliente y muy mineralizada.


Figura 13. Fumarolas.


Figura 14. Fuente termal.

Figura 15. Geiser en Yelowstone.

4. Los terremotos.

Los terremotos constituyen una de las mani­festaciones más evidentes de la energía interna de nuestro planeta.

Definición: Los terremotos o seísmos son movimientos bruscos de las capas superficiales de la Tierra , producidos por la fractura y el desplazamiento de grandes masas rocosas del interior de la corteza.

Estos movimientos liberan gran cantidad de energía de forma repentina, violenta y destructiva.

4.1. Elementos de un terremoto.

Un terremoto consiste en una perturbación que se propaga. En él se pueden distinguir los siguientes elementos:

  Hipocentro . Es el lugar donde se origina el terre­moto; en él se produce la rotura de las rocas y, por tanto, la sacudida y la libe­ración de energía.
  Ondas sísmicas . Son las vibraciones que, desde el hi­pocentro del seísmo, trans­miten el movimiento en todas las direcciones y producen las catástrofes.


Figura 16. Foco es lo mismo que hipocentro.

  Epicentro . Es el punto situado en la vertical del hipocentro, donde las ondas alcanzan la superficie terres­tre y se notan con más intensidad los efectos del terremoto.

Magnitud de Escala Richter

Representa la energía sísmica liberada en cada terremoto y se basa en el registro sismográfico. Es una escala que crece en forma potencial, de manera que cada punto de aumento puede significar un aumento de energía diez o más veces mayor. Una magnitud 4 no es el doble de  2, sino que 100 veces mayor.

Magnitud en Escala Richter 

Efectos del terremoto

 Menos de 3.5

     Generalmente no se siente, pero es registrado

3.5 - 5.4

     A menudo se siente, pero sólo causa daños menores

5.5 - 6.0 

     Ocasiona daños ligeros a edificios

 6.1 - 6.9 

     Puede ocasionar daños severos en áreas muy pobladas. 

7.0 - 7.9

     Terremoto mayor. Causa graves daños

8  o mayor

     Gran terremoto. Destrucción total a comunidades  cercanas.

Para saber más visita http://www.portalciencia.net/geoloter.html

Hasta hace pocos años se usaba la escala de Mercalli, que se basa en los efectos que se producen en un terremoto, entre otras variables.

Maremotos y Tsunamis .

Si un terremoto se produce en el mar se llama maremoto y puede producir grandes olas, Tsunamis, que invaden las tierras costeras produciendo grande.catastrofes.


Figura 17. Tsunami.

Figura 18. Tsunami invadiendo una playa.

5. El relieve terrestre.

El calor interno de la Tierra es el responsable del movimiento de las placas litosféricas y provoca procesos de construcción del relieve, tanto en los continentes como en los océanos.

5.1. El relieve de los continentes.

Formación de las cordilleras.

El encuentro de dos placas tectónicas es el factor que más influye en la formación de las cadenas montañosas: las zonas de choque entre dos placas se ven sometidas a una presión tal que la corteza se arruga, se levanta y forma las montañas. Esto explica que en las zonas montañosas sean frecuentes los movimientos sísmicos. (Ver formación de los Andes y del Himalaya).

Formación de los Andes

Formación del Himalaya

Detalle

Figura 19. Formación de los Andes.


Figura 20. Formación del Himalaya.

Los escudos son viejos macizos montañosos formados durante la era primaria hace más de 500 millones de años y arrasados por la erosión durante la era secundaria, que constituyen los núcleos de los actuales continentes.

5.2. El relieve oceánico.

El relieve oceánico es más sencillo y presenta menos variedad que el de los continentes.

Las corrientes de convección de las zonas superiores del manto son las responsables de que el relieve oceánico se forme en las dorsales oceánicas y de que se destruya en las zonas donde las placas oceánicas se hunden bajo las continentales. (Eta imagen es mejor que la estudies en el libro página 175).

 

Figura 21. Reliave marino.

6. Rocas que se originan en el interior de la tierra.

Las rocas sedimentarias se forman en las zonas más superficiales de la Tierra debido a la acción de los agentes geológicos externos.

Las rocas magmáticas y metamórficas se originan en el interior de la Tierra. Por esta razón reciben también el nombre de rocas endógenas .

6.1. Rocas magmáticas.

Las rocas magmáticas se generan a partir de la solidi­ficación del magma, que se forma a gran profundidad en el interior de la Tierra

  Si el magma se enfría y se solidifica lentamente en el interior de la corteza, se forman las rocas magmáticas intrusivas o plutónicas .

  Si el magma alcanza la superficie de la Tierra (en el interior de un continente o en el mar) y se soli­difica rápidamente, da lugar a rocas magmáticas extrusivas o volcánicas .

Rocas plutónicas.

Están compuestas por un conjunto de minerales cristalizados, unidos fuertemente entre sí. No poseen cemento ni poros, y su estructura es granulada.

Algunos ejemplos de estas rocas son el granito y la diorita . La corteza continental está constituida en su mayor parte por granito .


Figura 22. Diorita de grano grueso.

Figura 23. Granito de grano gureso

Rocas volcánicas.

  Si el enfriamiento se produce con gran rapidez, los minerales no tienen tiempo para cristalizar y se genera vidrio volcánico ; este es el caso de la obsidiana y la pumita o piedra pómez .

  Si el enfriamiento es más lento, se originan cristales pequeños junto a una masa sin cristalizar ; esto es típi­co de la roca más abundante en los fondos oceánicos, el basalto , que es muy compacta porque el magma, antes de solidificarse, expulsa los gases que contiene.


Figura 24. Obsidiana

Figura 25. Piedra pómez o Pumita

Figura 26. Andesita

6.2. Rocas metamórficas.

Las rocas sometidas a altas presiones y elevadas temperaturas experi­mentan un proceso llamado metamorfismo mediante el cual, y sin llegar a fundirse, se transforman en rocas metamórficas .

El metamorfismo produce cambios en el aspecto, la estructura y el tipo de minerales que integran las rocas , y tiene lugar en niveles pro­fundos de la corteza donde se dan estas altas presiones y temperaturas :

  En puntos donde las rocas entran en contacto con bolsas de magma o con grietas por las que ese magma asciende.

  En las cuencas oceánicas, donde las capas de sedimentos más profundas se van hundiendo.

EStas rocas se caracterizan por presentar láminas, a este hecho se le llama esquitosidad.


Figura 27. Esquisto

Figura 28. Filita. Pizarra Grafitosa.

Para saber más sobre este tema visita esta dirección: http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2ESO/tierrin/contenidos.htm