Estructura y dinámica interna de la Tierra

Estructura interna de la Tierra y dinámica sísmica

La Tierra está compuesta por varias capas que difieren en composición, estado físico y comportamiento mecánico. Estas capas determinan cómo se propagan las ondas sísmicas, cómo se mueven las placas tectónicas y cuál es la evidencia que respalda los modelos geodinámicos actuales. En este módulo aprenderás los conceptos clave sobre ondas sísmicas P y S, discontinuidades importantes, la astenosfera y los diferentes tipos de bordes de placa.

1. Ondas sísmicas: diferencias entre P y S

Las ondas sísmicas son vibraciones que se generan durante un terremoto y se propagan a través del interior del planeta. Existen dos tipos principales:

• Ondas P (primarias): son compresionales, viajan en la dirección de propagación y pueden atravesar sólidos, líquidos y gases. Son las más rápidas y, por tanto, llegan primero a los sismógrafos.
• Ondas S (secundarias): son de corte, vibran perpendicularmente a la dirección de propagación y solo pueden viajar a través de sólidos. Son más lentas que las P y, al encontrar un medio líquido, se detienen.

Esta diferencia es fundamental para interpretar la estructura interna de la Tierra, ya que la ausencia de ondas S en ciertos niveles indica la presencia de materiales fluidos.

2. Discontinuidad de Mohorovičić (Moho)

La discontinuidad de Mohorovičić marca el límite entre la corteza terrestre y el manto superior. Al cruzar esta frontera, la velocidad de ambas ondas sísmicas aumenta significativamente:

• Las ondas P incrementan su velocidad al pasar de la corteza (más ligera) al manto (más denso).
• Las ondas S también experimentan un aumento de velocidad por el mismo motivo.

Este salto de velocidad es una de las primeras evidencias que permitió a los geofísicos delinear la estructura interna del planeta.

3. La astenosfera y el movimiento de las placas litosféricas

Según el modelo geodinámico, la litosfera (corteza + parte superior del manto) se desplaza sobre la astenosfera. Esta capa, situada justo debajo de la litosfera, tiene un comportamiento plástico y parcialmente fundido, lo que permite que las placas tectónicas se deslicen como piezas de un rompecabezas.

Características clave de la astenosfera:

• Temperaturas elevadas que reducen la viscosidad del material.
• Capacidad de fluir lentamente, facilitando la convección del manto.
• Es el motor de la tectónica de placas, ya que la energía térmica impulsa el movimiento horizontal de las placas.

4. Tipos de bordes de placa y su relación con la litosfera oceánica

Los bordes de placa se clasifican según la interacción entre placas adyacentes:

• Borde divergente: las placas se separan, creando dorsales oceánicas donde se forma nueva litosfera oceánica a partir de magma ascendente.
• Borde convergente: una placa se subduce bajo otra, generando fosas oceánicas y actividad volcánica.
• Borde transformante: las placas se deslizan lateralmente, produciendo fallas sin creación ni destrucción significativa de litosfera.
• Borde colisionante: ocurre cuando dos placas continentales chocan, formando cordilleras y montañas.

El borde divergente es el responsable de la generación de nueva litosfera oceánica, mientras que el borde convergente está asociado a la destrucción de la misma en fosas marinas.

5. Evidencias de la expansión del fondo oceánico

La teoría de la expansión del fondo oceánico propone que la litosfera oceánica se crea en las dorsales y se destruye en las fosas. La evidencia que respalda esta hipótesis incluye:

• El envejecimiento de las rocas: las rocas más antiguas se encuentran en las fosas, mientras que las más jóvenes están cerca de las dorsales.
• Patrones de magnetismo terrestre invertido que registran la historia de la creación de la corteza.
• La presencia de sedimentos y materiales subducidos en las fosas, indicando que la litosfera oceánica es reciclada.

6. Plumas térmicas y su origen

Las plumas térmicas son columnas ascendentes de material caliente que emergen desde el manto profundo. Su generación se explica principalmente por la convección del manto impulsada por el gradiente geotérmico. Estas plumas pueden dar origen a volcanes intraplaca, como los de Hawái, y están vinculadas a fenómenos de hotspot.

7. Subducción y sus consecuencias

En una zona de subducción se presenta un borde convergente. La placa oceánica más densa se introduce bajo la placa continental o bajo otra placa oceánica, creando una fosa oceánica. Las principales consecuencias son:

• Formación de volcanismo arcónico debido al derretimiento parcial del manto sobre la zona de subducción.
• Generación de fuertes sismos y terremotos profundos.
• Reciclaje de la litosfera oceánica en el manto.

8. Discontinuidad de Gutenberg y la detención de ondas S

La discontinuidad de Gutenberg separa el manto superior del núcleo externo. En esta frontera, el material pasa de un estado sólido a un estado fluido metálico. Debido a que las ondas S no pueden propagarse en fluidos, se detienen en esta discontinuidad, mientras que las ondas P continúan su trayectoria a través del núcleo.

Resumen de conceptos clave

• Las ondas P pueden atravesar sólidos y líquidos; las ondas S solo sólidos.
• En la discontinuidad de Moho, la velocidad de ambas ondas aumenta al entrar al manto.
• La astenosfera, con comportamiento plástico, permite el desplazamiento de las placas litosféricas.
• Los bordes divergentes generan nueva litosfera oceánica; los convergentes la destruyen en fosas.
• La evidencia de envejecimiento de rocas respalda la teoría de expansión del fondo oceánico.
• Las plumas térmicas se originan por convección del manto.
• En la subducción, el borde convergente produce fosas y actividad volcánica.
• Las ondas S se detienen en la discontinuidad de Gutenberg porque el núcleo externo es fluido.

Dominar estos conceptos es esencial para comprender la tectónica de placas, la sismología y la evolución geológica de nuestro planeta. Continúa profundizando en cada tema mediante lecturas complementarias y ejercicios prácticos que te permitirán aplicar este conocimiento a la interpretación de datos sísmicos reales.