BLOQUE 1: NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO

TEMA: LA FORMACIÓN DE LA TIERRA

1. EL SISTEMA SOLAR

Dentro de la inmensidad del Universo se encuentra una galaxia conocida como la Vía Láctea (forma parte del Cúmulo

Local) formada por unas 200.000 millones de estrellas. En uno de sus bordes se encuentra nuestro Sistema Solar,

formado por una estrella central, el Sol, y por los objetos celestes que giran a su alrededor. Estos objetos son los ocho

planetas, sus satélites, unos 30.000 asteroides, innumerables cometas, meteoroides y meteoritos, así como gas y polvo

interplanetario.

FORMACIÓN DEL SISTEMA SOLAR

Existen dos grupos de teorías que pretenden explicar el origen del Sistema Solar: teorías catastrofistas o de

fragmentación y teorías nebulares o de condensación.

- Hipótesis catastrofistas: Estas explican el origen del Sistema Solar a partir de consideraciones basadas en catástrofes cósmicas. Se basa en que hace miles de millones de años una estrella debió pasar a muy poca distancia del Sol, produciéndose en la superficie de ambos astros importantes movimientos de materia debido a la atracción gravitatoria que cada uno de ellos ejercía en el otro. Esto provocó protuberancias gaseosas en la superficie del Sol, algunas de las cuales pudieron escapar, sin alcanzar la otra estrella, y comenzaron a girar alrededor del sol. Al enfriarse, estas masas dieron lugar a partículas sólida que, por concentración gravitatoria, se irían concentrando hasta fusionarse en varios cuerpos únicos (planetas y satélites)

- Teorías nebulares: Proponen que la formación del Sol y de los planetas se debe a la condensación de materiales de polvo y gas procedentes de una nebulosa. Fue propuesta por primera vez en el s.XVIII por Kant y Laplace, pero su máximo esplendor llegó en el s. XX con la hipótesis de los planetesimales de Weizsäcker y kuiper ( es la más aceptada para explicar el origen del Sistema Solar)

Teoría de los Planetesimales

Según esta hipótesis, el Sistema Solar deriva de una nube de polvo cósmico y gas de una nebulosa situada

dentro de la Vía Láctea.

Hace unos 4500 millones de años los materiales de esa nebulosa comenzaron a agitarse y a interactuar debido

a una causa desconocida (hay autores que piensan que pudo ser la onda expansiva producida por la explosión

de una supernova cercana). La interacción originó glóbulos (cúmulos de materia) que giraban en torno a una

región central. En esta zona central se acumuló la mayor parte de la materia, originando un protosol.

La enorme fuerza gravitatoria de esta masa central la comprimió y la calentó hasta que su núcleo alcanzó

suficiente temperatura para iniciar las reacciones termonucleares de fusión que hacen que las estrellas emitan

grandes cantidades de luz y calor. Así nació el Sol.

El resto de glóbulos siguieron girando alrededor del Sol, formando un disco aplanado. En este disco, los

materiales más densos se situaron más cerca del centro, mientras que los más ligeros se alejaron debido a la

fuerza centrífuga. Posteriormente, aparecieron concentraciones llamadas planetesimales, que se dispusieron

en órbitas diferentes alrededor del Sol y que comenzaron a colisionar entre sí, destruyéndose y volviéndose a

reunir en cuerpos cada vez mayores, con mayor gravedad y mayor capacidad de atracción gravitatoria sobre la

materia suelta de su entorno,

Los planetesimales serían el inicio de los futuros planetas. Los que se formarón cerca del Sol estaban

compuestos por materiales más densos (planetas interiores o rocosos), mientras que los que se condensaron

mas lejos del Sol con más ligeros evolucionaron para convertirse en los planetas exteriores gaseosos. Este

mecanismo se conoce como acreción planetaria. Los planetas que se originaran así se denominan

protoplanetas hasta que se consolidan y adquieren su forma “madura”.

COMPONENTES DEL SISTEMA SOLAR

El Sol

El Sol es una estrella que contiene más del 99% de toda la materia del Sistema Solar. Ejerce una fuerte atracción

gravitatoria sobre los planetas y los hace girar a su alrededor. El Sol (todo el Sistema Solar) gira alrededor del centro de

la Vía Láctea, nuestra galaxia. Da una vuelta cada 200 millones de años.

La energía solar se crea en el interior del Sol (núcleo), donde la temperatura llega a los 15 millones de grados, con una

presión altísima, que provoca reacciones nucleares. Se liberan protones (núcleos de hidrógeno), que se funden en

grupos de cuatro para formar partículas alfa (núcleos de helio).. La energía generada en el centro del Sol se transporta

hacia la superficie a través de corrientes convectivas.

Sistema Solar interior:

Es la región más cercana al Sol, la más caliente y densa del Sistema. A él pertenecen los 4 planetas rocosos: Mercurio,

Venus, la Tierra y Marte. También la Luna y los dos satélites naturales de Marte. La Tierra ocupa la ecosfera del Sistema

Solar, esto es, está a la distancia adecuada de su estrella para poder albergar vida. Más allá de Marte, un cinturón de

asteroides marca la frontera del Sistema Solar interior. Probablemente, la gravedad de Júpiter impidió que formaran un

planeta en él, el planeta enano Ceres.

Sistema Solar exterior:

Hace referencia a las zonas más lejanas y frías. En él se sitúan los planetas jovianos o gigantes gaseosos: Júpiter,

Saturno, Urano y Neptuno. Suman el 90% de la masa restante. Se formaron de roca y hielo y, al ser mucho más grandes

que los planetas rocosos, atrajeron una gran cantidad de gases. La masa de Júpiter es más de 2'5 veces la del resto de

planetas juntos. Hay gran cantidad de satélites naturales. Entre los gigantes gasesosos suman más de un centenar. Más

allá de los planetas, se encuentra el cinturón de Kuiper, un cinturón de cuerpos helados y planetas enanos como Plutón,

Eris, Makemake y Haumea. En la zona más alejada, la Nube de Oort, de donde proceden los cometas.

Actividad 1: Busca información y rellena la siguiente tabla:

2. LA FORMACIÓN DE LA TIERRA Y LA DIFERENCIACIÓN EN CAPAS

Actividad 2: Elabora un esquema del proceso de formación de la tierra en el que indiques las distintas

etapas, por las que paso durante su creación. Para que te resulte fácil utiliza estos videos en los que se

explica con detalle como se formo la Tierra. Vídeos:

https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=4iCuHjvehvU

http://tu.tv/videos/el-universo-06-de-14-el-planeta-ti-2007

3. CARACTERISTICAS DE LA TIERRA

Es nuestro planeta y el único habitado. Está en la ecosfera, un espacio que rodea al Sol y que tiene las condiciones

necesarias para que exista vida.

La tierra realiza el movimiento de translación en 365 días y el de rotación en 24 h.

La Tierra es el mayor de los planetas rocosos. Eso hace que pueda retener una capa de gases, la atmósfera de

estructura compleja y estratificada. Está compuesta principalmente por N(78%) y O(21%) y una pequeña proporción de

otros gases. (Ar, O3, CO2...) que dispersa la luz , absorbe calor evita que la Tierra se caliente demasiado y, de noche,

que se enfríe, nos protege de radiación ultravioleta y rayos gamma, etc.

Además presenta una capa de agua, la Hidrosfera, que engloba las aguas continentales y oceánicas que le da el color

azul característico ya que cubre el 76% de la superficie. Los mares y océanos también ayudan a regular la temperatura.

El agua que se evapora forma nubes y cae en forma de lluvia o nieve, formando ríos y lagos. En los polos, que reciben

poca energía solar, el agua se hiela y forma los casquetes polares. El del sur es más grande y concentra la mayor reserva

de agua dulce.

La geología de la Tierra se caracteriza por tener una corteza continental de composición granítica, una oceánica de

naturaleza basáltica, un manto peridotítico y un núcleo de hierro y níquel. Presenta una tectónica de placas en la

corteza terrestre debida a movimientos de convección del manto que provocan fuerzas compresivas y distensivas.

Aparecen volcanes, terremotos, formación de montañas, fallas, pliegues, etc. que dan lugar a distintas formas del

relieve, cordilleras, grandes llanuras, dorsales oceánicas, fosas oceánicas, llanuras abisales….

LA LUNA

La Tierra tiene un satélite, la Luna, que es el cuerpo más cercano y mejor conocido. Como tarda en dar una vuelta sobre

su eje el mismo tiempo que en dar una vuelta alrededor de la Tierra, siempre nos muestra la misma cara. Aunque

parece brillante, sólo refleja en el espacio el 7% de la luz que recibe del Sol.

La luna carece de atmósfera, por lo que está continuamente siendo bombardeada por meteoritos, por esta razón se

pueden observar gran cantidad de cráteres en su superficie. Además en la luna podemos observar una combinación de

crestas de montañas, valles estrechos y profundos, y llanuras niveladas o mares, todo ello cubierto por el regolito lunar.

Existen diferentes hipótesis para explicar el origen de la luna: hipótesis de fisión, hipótesis de captura, hipótesis de

acreción binaria, hipótesis de impacto e hipótesis de precipitación, sin embargo, el modelo más ampliamente aceptado

sobre el origen de la Luna supone que cuando la Tierra se estaba formando, sufrió un choque con un gran cuerpo del

espacio. El choque provocó que parte de la masa de la Tierra saliera expulsada y se aglutinara para formar nuestro

satélite. (Hipótesis de impacto)

4. LA ESTRUCTURA DE LA TIERRA

La Tierra puede ser estudiada en superficie o en profundidad. En superficie, la Tierra es prácticamente

accesible a cualquier método de estudio, el problema se plantea a la hora de estudiar el interior de la Tierra ya que con

los avances que tenemos en la actualidad, no podemos contemplar el interior del planeta como un todo.

Para el estudio de la Geosfera nos tenemos que basar en dos tipos de métodos:

- Métodos directos: que consisten en el estudio de materiales que proceden directamente de las zonas menos profundas del interior terrestre como pueden ser: los materiales que se extraen de las minas, los que expulsan los volcanes, los que se extraen de los sondeos profundos, los que forman las raíces de las cadenas montañosas…

- Métodos indirectos: que se utilizan para deducir la composición y estructura de las zonas más profundas de la Tierra. Estos métodos utilizan los datos proporcionados por: meteoritos, ondas sísmicas, el campo magnético, el campo gravitatorio, el flujo térmico…

Método sísmico

Es un método indirecto, es el más empleado y el que da más información, en general, de la Tierra. Se basa en

el estudio y análisis de la propagación de las ondas sísmicas en el interior del planeta.

Un seísmo o terremoto supone una liberación brusca de energía en un punto del interior terrestre, llamado

hipocentro; el punto de la superficie terrestre localizable en la vertical del hipocentro es el epicentro. La energía

desprendida se propaga como un paquete de ondas en todas direcciones desde el hipocentro: estas son las ondas

sísmicas. Las ondas sísmicas experimentan cambios en la velocidad de propagación cuando pasan de un medio a otro

de diferentes características (estado físico o composición química).

Se pueden diferenciar tres tipos de ondas sísmicas ( P, S, L), pero a efectos del estudio del interior terrestre,

sólo son interesantes las ondas P y S, ya que son las únicas que se propagan por el interior. A continuación

analizaremos la naturaleza y propiedades de propagación de las ondas P y S:

• Ondas P primarias o longitudinales: Son las primeras en llegar a la superficie, ya que su velocidad de propagación es mayor que la de las restantes ondas. Su vibración es longitudinal, lo que quiere decir que la dirección de vibración de la onda coincide con la de propagación. La velocidad de las ondas P al atravesar un medio se expresa a través de la siguiente fórmula matemática:

Vp= √(K+ 4/3 µ)/d

Donde: K= modulo de incompresibilidad del medio

µ = coeficiente de rigidez

d= densidad

De esta fórmula se pueden extraer varias consecuencias:

• Cuanto mayor es la densidad del medio, menor es la velocidad de las ondas p que lo atraviesan

• La velocidad de propagación de las ondas p aumenta al aumentar la rigidez del medio.

• Las ondas P pueden atravesar medios fluidos, ya que el valor de k siempre es mayor que cero.

• Ondas S, secundarias o transversales: Llegan a la superficie después que las ondas P, ya que su velocidad de propagación es menor. Se trata de una vibración transversal, es decir, la dirección de vibración de la onda es transversal a su dirección de propagación. La velocidad de las ondas S se expresa matemáticamente como:

Vs= õ/d

Como se observa en la fórmula, una característica esencial de las ondas S es que no se van a

transmitir por medios fluidos, ya que en estos el valor del coeficiente de rigidez es 0 ya que no

presentan propiedades elásticas

La detección y registro de las ondas sísmicas se realiza por medio de los sismógrafos, los cuales realizan un

registro gráfico de las vibraciones del terremoto llamado sismograma.

El análisis de la velocidad pone de manifiesto, la existencia, a determinadas profundidades, de cambios bruscos

e importantes en la velocidad de propagación de las ondas sísmicas, que corresponden a superficies de separación

entre materiales de distinta naturaleza, son las llamadas discontinuidades sísmicas.

Las discontinuidades sísmicas se pueden clasificar en:

• Discontinuidades de primer orden: suponen variaciones de gran magnitud en la velocidad de las ondas sísmicas, y representan por tanto, cambios muy importantes en la naturaleza de los materiales que separan.

� D. de Mohorovic: supone un aumento muy brusco e importante en la velocidad de las ondas P y S; observable a profundidad variable:

• de 5-10 km, en zonas oceánicas

• 40-60 km en continentes. � Discontinuidad de Gutemberg: se registra un cambio brusco y fundamental de la

velocidad de las ondas sísmicas; la de las ondas P disminuye de modo notable, mientras que la de las ondas S se detienen totalmente.

• Discontinuidades de segundo orden: � D. de Conrad: su existencia real ha sido muy discutida, ya que no se detecta en todos los

sitios; no existe bajo los océanos y también es dudosa su existencia bajo muchos puntos de la corteza continental ( aunque está bien establecida en otros). Supone un ligero aumento de la velocidad de las ondas sísmicas observable alrededor de los 15 km de profundidad.

� D. de Repetti: Se localiza alrededor de los 800 km de profundidad (aunque este dato es ligeramente variable) y supone una estabilización en el ritmo de incremento de la velocidad de las ondas sísmicas; por encima de la discontinuidad las ondas P y S aumentan su velocidad de modo constante y rápido con la profundidad, mientras que por debajo de ella, aunque la velocidad sigue incrementándose con la profundidad, lo hace a un ritmo mucho más lento.

� D de Wiechert o de Lehman: Supone un aumento relativamente importante de la velocidad de las ondas P a partir de los 5100 km de profundidad.

Estudiando las discontinuidades se puede establecer un modelo básico de la estructura interna de la Tierra en

capas separadas por las discontinuidades, así como el estado físico de las capas internas de la Tierra.

ESTRUCTURA DE LA TIERRA

http://www3.gobiernodecanarias.org/aciisi/cienciasmc/web/u3/index_u3.html

Actividad 3. Realiza un esquema (en forma de quesito) comparando el modelo geoquímico y dinámico. Relaciona las

capas con las discontinuidades sísmicas que hemos estudiado

Conocer la estructura y composición de la Tierra no implica entender su funcionamiento. Lejos de ser una

masa rocosa fija e inerte que ofrece el mismo aspecto desde hace miles de millones de años, algo ruge en su

interior, como bien saben millones de damnificados por catástrofes geológicas en todo el mundo. Es la

dinámica terrestre.

5. LA DINÁMICA TERRESTRE

Mientras se resolvían algunos misterios de los lugares más lejanos del Universo, nuestro conocimiento de lo

que ocurría bajo nuestros pies se encontraba estancado bajo la perspectiva de un planeta estático que no

permitía explicar la distribución de las grandes cordilleras y era incapaz de predecir fenómenos como

erupciones volcánicas y terremotos. Tampoco se comprendía la coexistencia de rocas de 3000 millones de

años de antigüedad junto a otras de apenas dos millones de años. O como habían llegado fósiles de animales

marinos a las cumbres de las grandes montañas. Incluso por qué los perfiles que rodean el óceano Atlantico

encajan a la perfección como piezas de un puzle. Hacía falta una nueva perspectiva para entender nuestro

planeta.

Muchos fueron los estudios y las teorías que intentaron explicar estos fenómenos: teoría de la Deriva

Continental de Alfred Wegener, teoría de las Corrientes de Convección del Manto de Arthur Holmes, teoría de

la Expansión del Fondo Oceánico de Hess…

Todas estas teorías derivaron en una nueva revolución científica de carácter generalista e integrador

denominada Teoría de la Tectónica de Placas. Los principios fundamentales de la TTP pueden enunciarse

resumidamente del siguiente modo:

- La litosfera terrestre se encuentra dividida en una serie de bloques más o menos rígidos denominados placas litosfericas. Las placas se definen como regiones litosféricas estables de millares de km cuadrados, delimitadas por franjas inestables de gran actividad sísmica y volcánica Estas placas experimentan un continuo movimiento relativo entre ellas, deslizándose sobre la astenosfera plástica, de modo, que en algunos puntos tienden a separarse, en otros a colisionar y en otros se deslizan de modo pasivo.

- En las zonas de contacto entre placas, llamadas bordes o límites de placa, se concentra, como consecuencia de la interacción mecánica de las mismas, la mayor parte de la actividad geodinámica de origen interno de nuestro planeta. En contraste, las zonas internas de las placas, llamadas zonas de intraplaca, son áreas con una actividad geodinámica interna mucho menor.

El espesor de las placas es muy variable, oscilando entre los 10 km en las zonas internas de las dorsales

oceánicas y los 150 km en algunas áreas continentales. Existen placas formadas sólo por corteza oceánica, sólo por

corteza continental o formada por corteza oceánica y continental (placa mixta). Los continentes se desplazan con el

conjunto de la placa en que están ubicados. La división actual de la litosfera terrestre incluye ocho grandes placas

tectónicas (euroasiática, africana, norteamericana, sudamericana, de nazca, pacifica, indoaustraliana y antártica) y

otras de menor tamaño como la filipina, del Caribe, la de Cocos y la Arábiga. Sin embargo, el número de placas, así

como la extensión y la geometría de las mismas ha cambiado a lo largo del tiempo.

TIPOS DE LÍMITES

Al moverse las placas pueden darse tres tipos de esfuerzos en los límites entre ellas lo que origina la

existencia de tres límites de placa distintos:

• Limites de placa de separación, divergentes o constructivos.

Son aquellos que marcan la interacción entre dos placas que tienden a separarse, es decir, donde se

producen esfuerzos de tensión. Esto provoca una disminución de la presión el ascenso de magma entre las

dos placas, que al solidificarse forma nueva litosfera oceánica. La expresión topográfica en superficie viene

dada las dorsales oceánicas. De un modo general, los procesos geológicos internos asociados de un modo

más claro a los límites divergentes de placa son:

- Una intensa actividad volcánica, por la emisión de lavas básicas y la consiguiente expansión del fondo

oceánico

- Una actividad sísmica relativamente importante (seísmos frecuentes, superficiales y poco intensos)

• Límites de placa de colisión, convergentes o destructivos

Se producen entre placas enfrentadas por esfuerzos de compresión, es decir, aquellos que marcan la

interacción entre placas que tienden a converger. Esta convergencia se resuelve con el hundimiento de

una de las dos placas (la de mayor densidad) bajo la otra (proceso de subducción). La expresión

topográfica en superficie de una zona de subducción es la existencia de una fosa oceánica, profunda

depresión del fondo oceánico que marca el punto de inflexión de la placa que se curva al subducir. La

subducción provoca la desaparición de la litosfera oceánica, que se hunde en el manto superior y

termina asimilándose a los materiales de su entorno.

Los procesos geológicos internos asociados de un modo característico a las zonas de subducción de

placas son los siguientes:

- Una intensa actividad sísmica con dos tipos de seísmos diferenciables: seísmos de foco profundo,

asociados a la compresión y fricción entre las dos placas implicadas y seísmos de foco superficial,

asociados a procesos de deformación tectónica de los materiales superficiales.

- Una intensa actividad magmática, relacionada con la generación de magmas por fusión de materiales

de las placas, como consecuencia del calor liberado por la fricción

- Una gran actividad tectónica: deformación por pliegues, fallas inversas, cabalgamientos, mantos de

corrimiento… que afectan a la cobertura sedimentaria.

- Transformación metamórfica de los materiales sedimentarios por el incremento de presión y

temperatura asociados a la zona de subducción.

- Se producen la mayor parte de la actividad orogénica (formación de montañas) del planeta. Esta

actividad orogénica hay que entenderla como la confluencia de procesos térmicos (magnaticos) muy

intensos y de una importe transformación tectónica y metamórfica de los sedimentos. Dependiendo

del tipo de corteza que separe el límite el proceso de formación del orógenos será diferente, dando

lugar a cordilleras pericontinentales ( si subduce la corteza oceánica bajo la continental), cordilleras

intracontinentales ( si la convergencia se produce entre una placa continental y una mixta) y arcos

insulares ( si el choque se produce entre dos placas oceánicas)

• Limites de placas pasivos o transformantes. Se produce en zonas en las que la relación entre dos placas tiene lugar por esfuerzos de cizalla debidos a

desplazamientos laterales entre ellas. La zona de deslizamiento es lo que se conoce como falla

transformante o de desgarre un ejemplo de falla transformante es la falla de San Andrés (California). En

este tipo de límites no se crea ni se destruye litosfera, pero si se producen movimientos sísmicos como

consecuencia del rozamiento entre las placas.

CAUSAS DEL MOVIMIENTO DE LAS PLACAS

Las corrientes de convección del manto actúan como motor de los movimientos de las placas. En un movimiento de

tipo convectivo, una zona de fluido se calienta, se dilata y pierde densidad, subiendo, enfriándose en superficie y

volviendo a descender. Sin embargo el manto terrestre no es una capa fluida, tan solo es semifluida en la zona

astenosferica del manto. Por tanto, habría que hablar, al menos en la mayor parte del manto, de una convección en

estado sólido (las rocas tendrían un comportamiento plástico), cuyas características difieren notablemente de una

convección convencional.

Actividad 4. Busca información en internet y Explica brevemente en qué consiste cada una de estas teorías: teoría de

la Deriva Continental de Alfred Wegener, teoría de las Corrientes de Convección del Manto de Arthur Holmes, teoría

de la Expansión del Fondo Oceánico de Hess…

Actividad 5. Escribe ejemplos de cordilleras pericontinentales, cordilleras intracontinentales y arcos insulares.

Actividad 6. Ayudándote de la aplicación Google Earth (www.googleearth.com) localiza las siguientes estructuras

terrestres: Gran Rift Africano, falla de San Andres y el volcán Sneffels de Islandia. Explica brevemente cada una de

estas estructuras.

Actividad 7. Busca información sobre el terremoto ocurrido el 23 de febrero en Ossa de Montiel (Albacete) y con la

información recopilada escribe un artículo para publicarlo en una revista científica.

Actividad 8. Observa la imagen y explica qué relación existe entre los límites de placas y los procesos geológicos

internos.

Actividad 9: Lee, analiza y reflexiona. Contesta las siguientes preguntas