estructura interna i tectònica de plaques

ESTRUCTURA INTERNA DE LA TERRA

TECTÒNICA DE PLAQUES

QUAN LA TERRA TREMOLAQUAN LA TERRA TREMOLA

TIPUS D’ONES SÍSMIQUESTIPUS D’ONES SÍSMIQUES

A partir d’un focus sísmic s’originen dos tipus d’ones:

Ones P o primàries: són ones longitudinals que provoquen compressions i dilatacions successives de les partícules i les fan desplaçar endavant i endarrere de la direcció de propagació. Són les ones més ràpides i es mouen a una Vm = 8 km/s. Es poden transmetre a través de sòlids, líquids i gasos.

Ones S o secundàries: són ones transversals o de cisalla. Mouen les partícules com fa una corda quan la sacsegem des d’un extrem. Avancen a una Vm = 4 km/s. Només es transmeten a través de sòlids.

DISTRIBUCIÓ DELS SISMES (1)DISTRIBUCIÓ DELS SISMES (1)


SedimentsLitosfera

Placa A Placa B

LitosferaEscorça

oceànica

Zona de

fractura

1. Dorsals oceàniques

Zones d’expansió de la litosfera. Es produeixen sismes superficials associats a falles normals i a bosses de magma ascendent. Activitat sísmica moderada.


2. Zones de subducció

Zones de destrucció de la litosfera. Forta activitat sísmica. Es produeixen sismes superficials a les dues plaques i terratrèmols intermedis i profunds al llarg del pla de Benioff.

400 km

0

Sisme intermedi

400 km

0

Sisme profund


3. Lliscament lateral entre plaques

Forta activitat sísmica. Es produeixen sismes superficials al llarg de les grans falles transformants que separen les dues plaques.

4. Zones d’obducció (col·lisió entre dues plaques continentals)

Moderada activitat sísmica.Predomini de focus superficials i/o intermedis


5. Zones intraplaca

En algunes ocasions es poden produir sismes importants associats a antigues falles actualment inactives (zones de rift), però que encara poden presentar algun moviment residual que es manifesta en forma de terratrèmol.

Són un exemple la depressió Vallès-Penedès a Catalunya o el Gran Rift africà.

REGISTRE DELS TERRATRÈMOLREGISTRE DELS TERRATRÈMOLEls terratrèmols es registren en aparells anomenats sismògrafs. Tradicionalment, les estacions sismològiques tenien dos sismògrafs ubicats perpendicularment i un tercer vertical. Així, es podia registrar els components dels moviments sísmics en les tres dimensions de l’espai.

El gràfic resultant del registre d’un terratrèmol s’anomena sismograma.

Actualment, la tecnologia ha desenvolupat sismògrafs que funcionen mitjançant mecanismes diferents i tenen una precisió més gran.

COM ES MESURA UN TERRATRÈMOLCOM ES MESURA UN TERRATRÈMOL

INTENSITAT.

• Escala de Mercalli.

• I a XII.

• Danys provocats.

MAGNITUD.

• Escala de Richter.

• 1, 2, 3, 4, 5, 6...

• Energia llibertada.

L’ESTRUCTURA INTERNA DE LA TERRA

Secció ideal de la terraque mostra les diferents capes deduïdes a partir de les corbes de variació de la propagació de les ones sísmiques

A, escorçaB, mantell

C, zona de transició

D, mantell inferior

E, nucli extern

F, zona de transició

G, nucli intern

LA LITOSFERA és formada per dues parts concèntriques de diferent densitat, separades per la discontinuïtat de Mohorovicic. L’externa, més lleugera és l’escorça i la interna el mantell superior.



ESCORÇA

Gruix entre 10 i 60 km. Representa l’1,6% del volum total.

Capa sedimentària: gruix mitjà entre 0 i 3 km. γm= 2,2-2,4 g/cm3.

Capa granítica: roques granítiques, gruix variable entre 0 i 40 km, γm= 2,7 g/cm3.

Capa basàltica: formada per basalt, gruix entre 10 i 15 km γm= 2,9-3,3 g/cm3.

MANTELL

Situat entre l’escorça i els 2900 km de fondària. Les γm oscil·len entre 3,3 i 5,6 g/cm3 i les T entre 500-3000ºC. Representa el 82% del volum total.

Mantell superior: predominen peridotites (formades per olivi i piroxè)

Zona de transició: alguns autors la situen entre 400 i 900 km de fondària.

Mantell inferior: constituït per roques riques en Fe i Mg.

NUCLI

Localitzant entre el mantell inferior i el centre de la Terra.

Nucli extern: té propietats de fluid. Compost de Fe i Ni amb γm= 10-12 g/cm3 i T= 4000ºC.

Zona de transició: entre 4600 i 5100 km, representa el pas de l’estat fluid a sòlid.

Nucli intern: format bàsicament per Fe pur cristalitzat, γm= 14 g/cm3 i T= 6000ºC.


MODEL QUÍMIC

ESCORÇA

Continental

Oceànica

MANTELL

Mantell superior

Mantell inferior

NUCLI

Nucli extern

Nucli intern

MODEL DINÀMIC

LITOSFERA

ASTENOSFERA

MESOSFERA

ENDOSFERA

6371 km

5100 km

700 km

10-60 km

Discontinuïtat de Conrad

Discontinuïtat de Gutemberg2900 km

Discontinuïtat de

Mohorovicic

Discontinuïtat de Repetti

Discontinuïtat de Lehmann

100-150 km

400 km

Fondària / discontinuïtat

LA TECTÒNICA DE PLAQUES. ANTECEDENTS (1)

1. En 1596 el geògraf Abraham Ortelius es va adonar que les costes del Nou i el Vell Món coincidien.

2. L’idea va ser tenir continuïtat amb Snider (1859) en el seu llibre “La Création et ses Mystères Dévoilè”, on argumentava la separació entre ambdues costes.

3. Aquesta hipòtesis es va reemprendre puntualment a inicis del s. XX per alguns autors com Taylor (1910) i Baker (1911).

4. En 1912 Wegener va argumentar sòlidament el possible moviment dels continents, amb la Teoria de la Deriva Continental. Aquesta teoria proposa el trencament d’un gran continent (Pangea), i es recolza en dades paleontològiques, geològiques i tectòniques. No obstant això, Wegener no explica las causes del moviment dels continents.

5. Holmes (1931) va atribuir a una convecció profunda la causa dels moviments dels continents, i de la distribució dels orògens i dels cinturons de volcans.

La deriva continental de Wegener: provesContinent

Plataforma continental

Solapament

Empentes

Dades geogràfiques: continents que encaixen

La deriva continental de Wegener: proves

Dades geològiques: formacions similars en continents allunyats

Dades paleontològiques: estudis d’animals i plantes fòssils

suggereixen l’existència d’un únic continent, Pangea.

Messosaurus, rèptil d’aigua dolça

Glossopteris, fòssil de falguera

Cygnomatus, rèptil terrestre del Triàsic, amb longituds de 3 m

Lystrosaurus, rèptil terrestre del Triàsic

La deriva continental de Wegener: proves


L’exploració del fons oceànic i el desenvolupament de la Tectònica de Plaques:

a. L’exploració dels fons oceànics va ocasionar el descobriment de grans serralades submarines: Les dorsals oceàniques. La seva caracterització detallada s’inicià a mitjans del s. XX i va permetre reconèixer un rift en la zona axial. A més s’observà que la capa de sediments acumulada en els fons oceànics es relativament prima.


b. Hess (1962) va proposar que les dorsals són zones d’expansió en las que es genera escorça oceànica.

d. Posteriorment, els treballs de datació paleontològica i isotòpica dels fons oceànics demostraven que els materials són més antics conforme més ens allunyen de l’eix de les dorsals.

c. En 1963, Vine y Matthew, van publicar un article on presentaven dades a favor de la brillant però especulativa idea de Hess. En aquest article aportaven mesures d’anomalies magnètiques en els fons marins al sud d’Islàndia. Els registres magnetomètrics mostraven patrons lineals molt clars d’anomalies magnètiques positives i negatives

Les anomalies magnètiques eren també simètriques respecte l’eix de la cadena muntanyosa del fons marí.


Altres evidències: distribució de l’activitat sísmica.

Importància de la teoria de la Tectònica de PlaquesImportància de la teoria de la Tectònica de Plaques: Tots : Tots els processos geològics poden ser explicats en termes de la els processos geològics poden ser explicats en termes de la teoria de la Tectònica de Plaques.teoria de la Tectònica de Plaques.

TECTÒNICA DE PLAQUES: FUNDAMENTSTECTÒNICA DE PLAQUES: FUNDAMENTS

Plaques tectòniques: Cada un dels fragments en els que es divideix la litosfera. Hi ha vuit grans plaques: Euroasiàtica, Africana, Nord-americana, Sud-americana, Indoaustraliana, Antàrtica, Pacífica i Nazca, a més d’altres plaques menors i d’algunes microplaques.

1. La litosfera es divideix en un número reduït de plaques rígides que es mouen unes respecte de les altres.

2. Hi ha tres tipus de límits entre plaques:

I) Límits divergents: Dorsals oceàniquesRifts continentals

II) Límits convergents:Zones de subducció.Zones de col·lisió.

III) Límits transformants

TECTÒNICA DE PLAQUES: FUNDAMENTSTECTÒNICA DE PLAQUES: FUNDAMENTS

LÍMITS DE PLAQUES (1)LÍMITS DE PLAQUES (1)

1. LÍMITS DIVERGENTS O CONSTRUCTIUSEl tipus d’esforç és extensional. Poden correspondre a límits entre plaques oceàniques (límits constructius, dorsals oceàniques), o a zones de rifting continental i conques extensives.

Dorsals oceàniques: serralades submarines de grans dimensions, caracteritzades per presentar un rift en la zona axial, amb una intensa activitat magmàtica, que correspon a una zona de divergència de plaques.

Plataforma continental

Dorsal

Talús

Illes volcàniques SedimentsLitosfera

Placa A Placa B

LitosferaEscorça oceànica

Zona de fractura


A les dorsals oceàniques es genera nova litosfera oceànica a partir de materials procedents de l’interior.

A l’eix de les dorsals les roques són d’edat recent i la seva antiguitat s’incrementa a l’allunyar-se de l’eix.


Rifts continentals: Els “rift” són zones de l’escorça continental, molt aprimades i estructurades en blocs enfonsats i basculats. Exemple: regió grans llacs de l’Àfrica oriental, Etiòpia, la mar Roja, sistema de fosses d’Europa occidental.

Segons el seu origen podem distingir: •Rifts generats per plomalls mantèlics: Desenvolupen activitat volcànica des de els seus inicis. •Rifts generats per esforços extensionals: Comencen com a conques i graben amb sedimentació, i el vulcanisme apareix en els estadis més avançats.

MODEL TÈRMIC

2.-La litosfera s’aprima i es fractura generant-se

un rift continental.

3.- Se separen les vores del continent i es

forma litosfera oceànica.

1.-Estiramient de la litosfera.

2.- La litosfera s’aprima i es formen fractures

de tensió que originen el rift continental.

3.- La descompressió afavoreix la fusió i s’injecten

dics de magma formant la litosfera oceànica.

MODEL TECTÒNIC

Per què es divideixen els continents?

1.-L’acumulació de calor (punt calent) provoca

un dom tèrmic.



2. LÍMITS CONVERGENTS O DESTRUCTIUSZones de subducció: El procés de la subducció consisteix en l’enfonsament a gran escala d’una placa oceànica por sota de altra placa (oceànica o continental), constituint un límit destructiu de plaques litosfèriques. En el límit entre ambdues plaques s’origina una fossa oceànica, i en la placa superior es desenvolupa un arc magmàtic.


Zones de col·lisió continental: Zona de convergència de dues plaques continentals en la que no hi ha subducció, originada pel tancament d’una conca oceànica. Amb relació a la col·lisió continental tenen lloc fenòmens de compressió i plegaments.

A diferència dels processos de convergència en els que intervenen plaques oceàniques, la baixa densitat de l’escorça continental impedeix la subducció.

3. LÍMITS TRANSFORMANTSLímit entre dos plaques en el que no hi ha generació ni destrucció d’escorça, degut a que el moviment d’ambdues plaques no té component perpendicular, ja que és una falla transformant o de cisalla.


Dorsal

Dorsal

Falla transformant

La majoria de les falles transformant es troben sota l’oceà, associat a les dorsals

Entre plaques continentals, el sistema de falles de San Andrés és el límit transformant més estudiat

Falles transformants

Zona de subducció

Límits de placa imprecisos

Velocitat d’extensió del fons oceànic 2,5 en cm x any


TIPUS DE MARGE DIVERGENT CONVERGENT TRANSFORMANT

MOVIMIENT EXTENSIÓ SUBDUCCIÓDESPLAÇAMENT

LATERAL

EFECTECONSTRUCTIU

(es forma litosfera)

DESTRUCTIU

(es destrueix litosfera)

CONSERVATIU

(ni es destrueix ni es

forma litosfera)

TOPOGRAFIA DORSAL / RIFT

FOSA i/o

SERRALADES DE

PLEGAMENT

POC IMPORTANT

VULCANISME SÍ (basalts) SÍ (andesites) NO

SISMICITAT SÍ (de focus somer)SÍ (de focus somer,

intermedi i profund) SÍ (de focus somer)


EL MOTOR DE LES PLAQUES (1)EL MOTOR DE LES PLAQUES (1)

La Terra en continu moviment:

El moviment dels continents és una conseqüència de l’expansió oceànica i el manteniment del volum de la Terra és dóna gràcies a les vores destructives, principalment les de subducció. En eixamplar-se els fons oceànics, els continents situats a banda i banda s’allunyen passivament de la cresta transportats per la placa en el seu moviment.

La convecció és el mecanisme que fa moure les plaques litosfèriques. És possible gràcies a l’existència per dessota de la litosfera, d’una zona en estat parcial de fusió, l’astenosfera.

La litosfera és arrossegada pel moviment d’àmplies cel·les a l’astenofera.

La convecció inclou la litosfera, que és empesa pel magma ascendent a les crestes oceàniques i estirada capa a l’astenofera a les zones de subducció per la litosfera oceànica freda.


Els corrents de convecció:


La litosfera subduida és densa i freda. Les pressions del mantell fan que encara

sigui més densa. L’extrem de la placa subduida tira d’ella i l'arrossega.

Influència de la gravetat


El cicle de Wilson explica de manera encadenada la creació I la desaparició d’escorça

El Cicle de Wilson (1)


El Cicle de Wilson explica el desenvolupament evolutiu de la tectònica de plaques, és a dir, considera que els diversos contexts geotectònics són estadis o etapes que es sucedeixen de forma consecutiva.

Cicle evolutiu d’obertura i tancament de les conques oceàniques. Compren diversos estadis:

a) Estadi embrionari o de rift continental

b) Estadi de joventut o d’obertura de la conca oceànica

c) Estadi de maduressa o de Costa Atlàntica

d) Estadi de decadència o de Costa Pacífica (subducció)

e) Estadi relicte o de col·lisió continental.

0. Situació inicial:

Un crató continental envoltat per plaques oceàniques, totalment estable. Absència de processos tectònics i volcànics.


1. Hot-spot (punt calent) i formació d’un dom:

S’inicia com a conseqüència de la irrupció d’un plomall del mantell. En la superfície s’origina un punt calent. Com a resultat es forma un dom i s’inicia un magmatisme bimodal.


2. Inici de l’estadi embrionari o de rift continental:

L’escorça continental comença a aprimar-se mitjançant el desenvolupament de grabens. En els seus inicis el rift es caracteritza per la formació de conques lacustres i series sedimentàries continentals.



3. Avança el procés de rifting i l’aprimament de l’escorça:

La depressió tectònica (rift) es invadida pel mar, i es donen processos de sedimentació (dipòsits de sèries sedimentàries marines profundes).


4. Obertura d’una conca oceànica:

Si l’activitat del plomall del mantell continua es pot trencar la l’escorça continental formant-se una nova conca oceànica (estadi de joventut). El magmatisme derivat del plomall es concentra al llarg d’una dorsal medio-oceànica, en la que es genera escorça oceànica.


5. Quan en un dels marges de la placa, l’escorça oceànica es desprèn i es flexiona degut a la seva elevada densitat comença el procés de subducció (decadència de la conca oceànica). Com a resultat de la subducció s’origina un arc magmàtic i en ocasions una conca interna o trans-arc.

6. La col·lisió continental (estadi relicte) entre un marge continental i una zona de subducció és la conseqüència final d’un procés continu de subducció, i origina cinturons muntanyosos i l’engrossament de l’escorça.



7. Situació final:

Finalment, l’estabilització tectònica, seguida de l’erosió i destrucció del relleu comporta de nou la formació d’una zona cratònica, encara que molt més complexa que el crató inicial.

EL CICLE DE WILSON (Resum)

Movimiento

de la placa

Kauai (3,8-5,6 M.a.)

Oahu (2,2-3,3 M.a.)

Molokai (1,3-1,8 M.a.)

Maui (1<1,0 M.a.)

Hawai (< 0,7 M.a.)

Punt

calent

Illes Midway

estructura interna i tectònica de plaques

Technology