14 Proc Geo Intern (2)

PROCESOS GEOLGICOS INTERNOS

PROCESOS GEOLGICOS INTERNOS

Ana Gmez

Los procesos geolgicos del interior de la Tierra son responsables de la formacin del relieve terrestre y del origen de las rocas magmticas y metamrficas.

Generalmente son procesos graduales, sin embargo a veces se produce una liberacin brusca de energa que da lugar a procesos paroxsmicos, o eventos, cuya duracin vara de segundos a algunos aos.

Ejemplos:

Los movimientos ssmicos.

Las erupciones volcnicas.

Ambos potenciales riesgos geolgicos para la humanidad.

2

PRINCIPALES TEORAS EXPLICATIVAS SOBRE LOS PROCESOS GEOLGICOS INTERNOS

TEORAS FIJISTAS, S. XVIII-1960s:

HIPTESIS DE LA CONTRACCIN DE LA TIERRA.

HIPTESIS DE LA ISOSTASIA (finales s. XIX).

TEORA DEL GEOSINCLINAL (S. XX)

TEORAS MOVILISTAS:

TEORA DE LA DERIVA CONTINENTAL (WEGENER, 1912)

HIPTESIS DE LA EXPANSIN DEL FONDO OCENICO (1960s)

TEORA DE LA TECTNICA DE PLACAS O DE LA TECTNICA GLOBAL.

Alfred Wegener propusoen 1912 que hace unos 250 millones de aos, todos los continentes haban formado una nica masa continental, que posteriormente se haba fragmentado y dispersado. Wegener llam Pangea a ese supercontinente.

LA DERIVA CONTINENTAL: ALFRED WEGENER

PRUEBAS GEOGRFICAS:

Encaje de los continentes, tomando como lmite el borde de la plataforma continental.

Los bordes de los continentes encajan entre s como las piezas de un puzle.

Aunque en una primera aproximacin el encaje pareca muy imperfecto, si se tomaba el borde de la plataforma continental en vez de la actual lnea de costa, el encaje era prcticamente perfecto (El ajuste de Bullard, 1965)

PRUEBAS GEOLGICAS:

Afloramiento de rocas gneas y metamrficas semejantes en los escudos africano y brasileo, con ejes estructurales alineados

Afloramiento de rocas sedimentarias semejantes y de la misma edad (correlacionadas) en frica y Brasil

Rocas gneas y metamrficas (-200 m.a.)

Afloramientos de ms de 2000 m.a.

Cadenas montaosas (-650 450 m.a.)

Afloramientos anteriores.

PRUEBAS PALEOCLIMTICAS:

Wegener analiz los depsitos glaciares, las tillitas, y las estras dejadas por el paso de los glaciares en Sudamrica, frica, la India, la Antrtida y Australia. Si se disponan los continentes juntos formando una Pangea, aquella distribucin de las tillitas se corresponda con un casquete glaciar que se habra formado en el hemisferio sur durante el Carbonfero.

Posicin del casquete glaciar que haba ocupado el hemisferio sur a finales del Carbonfero. Con la posicin actual de los continentes era imposible explicar las huellas de la erosin glaciar.

PRUEBAS PALEONTOLGICAS:

La distribucin de fsiles paleozoicos y mesozoicos comn en diversos continentes.

La distribucin coincidente de la flora y la fauna actual (caracoles, lombrices y otros animales no podran haber cruzado los ocanos).

OBJECIONES A LA HIPTESIS DE LA DERIVA CONTINENTAL:

La semejanza de los bordes continentales no constituye por si misma una demostracin, ya que los movimientos verticales podran haber afectado a las lneas de costa.

La semejanza entre plegamientos, rocas y fsiles son de orden menor y se podran explicar mediante puentes continentales hoy sumergidos.

No pudo haber existido un casquete glaciar tan grande en torno al polo Sur porque los vientos cargados de humedad no hubiesen podido alcanzar su centro y alimentarlo (como ocurre hoy en Asia).

-Los geofsicos argumentaron que no existan fuerzas capaces de realizar tal desplazamiento, adems que la friccin a la base de los continentes era demasiado alta.

LA EXPANSIN DEL FONDO OCENICO: HARRY HESS

Esta hiptesis fue formulada en 1962, se basa en:

http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/2500/2623/html/12_expansin_del_fondo_ocenico.html

La cartografa de los fondos ocenicos ya haba mostrado en los aos 50 (Heezen y colaboradores) la existencia de dorsales, fosas y fallas submarinas.

En el centro de las dorsales hay un rift donde surgen lavas baslticas de tipo almohadillado.

Las rocas baslticas de la corteza ocenica son mucho mas jvenes que las de la corteza continental, las ms antiguas slo alcanzan 180 m.a.

La corteza ocenica presenta un bandeado magntico, paralelo y simtrico al eje de la dorsal. Su posicin coincide y es opuesta alternativamente con el campo magntico actual (Vine y Matthews).


Dorsal ocenica

Materiales ms modernos

Materiales ms antiguos

Bandas con magnetismo remanente normal

Bandas con magnetismo remanente invertido


LA EDAD DE LOS FONDOS MARINOS:

Correlacionando las anomalas magnticas con la edad radiomtrica de las lavas baslticas, se ve que las rocas del fondo se hacen aun mas antiguas (con regularidad matemtica!) alejndose de la dorsal.

Al tiempo, el espesor de sedimentos disminuye desde los bordes continentales a la dorsal, en relacin directa con la edad.

PLACA PACFICA

PLACA NORTEAMERICANA

PLACA EUROASITICA

PLACA AUSTRALIANA

PLACA AFRICANA

PLACA ANTRTICA

PLACA SUDAMERICANA

PLACA DE NAZCA

Dorsal ocenica

Zonas de subduccin y

colisin continental

PLACA NDICA

PLACA ARBIGA

PLACA NORTEAMERICANA

PLACA FILIPINA

PLACA DE NAZCA

PLACA DE COCOS

TEORA DE LA TECTNICA DE PLACAS


La litosfera est formada por placas rgidas que encajan entre s como las piezas de un puzle. Hay placas ocenicas y mixtas.

Las placas litosfricas se desplazan sobre el manto gracias a las corrientes de conveccin existentes en este.

Los lmites de las placas son zonas inestables y pueden ser de tres tipos: divergentes, convergentes y pasivos.

El volumen terrestre se mantiene constante por lo que se forma litosfera (dorsales) y se destruye (fosas).

En los lmites se generan las grandes formas del relieve terrestre y las rocas y sus fenmenos: deformaciones, sismicidad, magmatismo y metamorfismo.

El nmero, forma, tamao y posicin de las placas ha cambiado a lo largo de la historia terrestre.

LMITE PLACASTIPO CONTACTOOCENICA-OCENICAOCENICA-CONTINENTALCONTINENTAL-CONTINENTALConvergente o destructivoA. Fosa ocenica con arco de islas.Vulcanismo: andestico (arco volcnico).Sismicidad: focos hasta los 700 km. prof.Fosa ocenica (por subduccin)B. Arco volcnico y formacin cuenca trasarco por estiramiento de la placa continental.C. Cordillera pericontinental Vulcanismo: andestico.Sismicidad: focos hasta los 700 km. prof.D. Orgenos de colisin Vulcanismo: escaso. Abundan las rocas magmticas y metamrficas.Sismicidad: focos de hasta los 300 km. prof.Divergente o constructivoE. Dorsal ocenica con rift-valley.Vulcanismo: basltico con lavas almohadilladas.Sismicidad: focos poco profundos.F. Rifts continentales.Vulcanismo: cido y bsico.Sismicidad: focos poco profundos.Transformante o pasivoF. Fallas de desgarre.Vulcanismo: noSismicidad: focos poco profundos.
TIPOS DE LMITES DE PLACA Y ESTRUCTURAS ASOCIADAS


Mapa TTP

LIMITES DIVERGENTES O CONSTRUCTIVOS (Mapa TTP:E,F)

Corresponden a zonas de distensin de la corteza donde se crea litosfera ocenica y se separan las placas.

Se originan donde las ramas ascendentes de dos clulas de conveccin contiguas llegan hacia la superficie terrestre y estiran, abomban y adelgazan la corteza hasta generar la apertura de un rift ocenico o continental (mapa TTP: F)

De esta forma se fragmentan los continentes, se extienden los fondos ocenicos y aumenta de tamao las placas, por acrecin, originando:

Las dorsales ocenicas o grandes cordilleras submarinas, que con una longitud superior a los 75.000 km, y una anchura de 2.000 km, constituyen el principal sistema montaoso del planeta. Tienen una profundidad media de 2500 m bajo el nivel del mar, pero localmente alcanzan la superficie formando islas volcnicas, como Islandia y Santa Elena en Atlntico.

Las fallas transformantes, como consecuencia de los esfuerzos la dorsal se fractura en segmentos que se desplazan lateralmente, que llegan a alcanzar miles de kilmetros.(Mapa TTP: E)

Los mrgenes costeros del ocano pasivos, por ser estables y no desarrollar actividad tectnica o volcnica.

17

LIMITES CONVERGENTES O DESTRUCTIVOS (Mapa TTP: A, B, C, D)

En estas zonas la compresin generada en la colisin entre placas obliga a una de ellas a subducir bajo la otra hacia el manto.

La subduccin se apoya en las relaciones entre los hipocentros ssmicos y sus respectivos epicentros, que estn alineados a lo largo de planos inclinados (planos de Benioff).

Las estructuras que se forman son:

18

ESTRUCTURAS ASOCIADAS A LAS ZONAS DE SUBDUCCIN (1)

Orgenos de margen continental tipo A (andino), mapa TTP: C

Se producen la colisin de una placa continental y otra ocenica, que subduce.

La subduccin hace subir la temperatura en el contacto de las dos placas y produce magmas que pueden cristalizar en el interior, originando rocas plutnicas, o escapar a la superficie dando lugar a volcanes.

Sedimentos y rocas del margen continental son comprimidos por efecto de las presiones laterales, lo que hace deformar y levantar cordilleras litorales o periocenicas como los Andes, o la Cordillera Cantbrica.

Los esfuerzos y deformaciones se propagan hacia el interior del continente, o antepas, en el que se producen grandes cabalgamientos

Las montaas rocosas son un relieve formado por el movimiento convergente de la placa Pacfica y la Norteamericana.

LMITE CONVERGENTE (Ocenica - Continental)

19


Colisin entre una placa continental y otra ocenica (ej.: rea de Japn) formando un orgeno de margen continental. La subduccin de la placa ocenica provoca extensin y rotura de la placa continental que genera una cuenca trasarco y un rosario de islas.

Colisin entre dos placas ocenicas (ej.: las placas indo australiana y Pacfica entre Nueva Guinea y Nueva Zelanda).

Arcos de islas de origen volcnico producidas por la ascensin y solidificacin de magmas como consecuencia de dos procesos diferentes:

LMITE CONVERGENTE

(Ocenica - Continental)

LMITE CONVERGENTE

(Ocenica - Ocenica)

Arcos de islas, mapa TTP: B, A.

Fosa de Japn(pocos sedimentos y mucha profundidad)

Arco de islas de Japn

Mar de Japn

China

Ocano Pacfico

Fusin parcial de la corteza ocenica subducida

La corteza subduce con una pendiente muy acusada

20


Formados por la colisin de dos continentes, las masas de sedimentos acumuladas entre los mrgenes de ambos se elevan generando cordilleras caracterizadas por numerosas fallas de compresin, que dan lugar a cabalgamientos, y un intenso plegamiento con vergencias hacia el exterior del orgeno.

Fosas profundas y estrechas normalmente adosadas a los bordes continentales, o a los arcos de islas volcnicas, como sucede en el Pacfico.

El frente de colisin est marcado por ofiolitas, fragmentos de corteza ocenica (gabros, gneises, serpentinitas, etc.) que son englobados por la nueva cordillera.

LMITE CONVERGENTE

(Continental- Continental)

Llanura elevada del Tibet

Himalaya

La colisin rompe y disloca la litosfera continental, produciendo sismicidad a ambos lados del orgeno

Los sedimentos depositados entre ambas placas antes de la colisin quedan plegados y apilados, formando relieves

Cordillera del Himalaya

Fosas profundas.

Fosa de Puerto Rico

Orgenos de colisin, mapa TTP: D.

21

Orgenos de colisin en Espaa

Pirineos

Placa ibrica

Continente europeo

Ro Guadalquivir

Sierra Nevada

Placa ibrica

Mar Mediterrneo

Placa de Alborn

Sierra Nevada

Pirineos

Pirineos

Bticas

Hace 20 millones de aos

Placa de Alborn

Placa Ibrica

Eurasia


Placa Ibrica

Placa de Alborn

Macizo del Ebro


Orgenos de colisin en Espaa

LIMITES TRANSCURRENTES O CONSERVATIVOS (Mapa TTP: G)

LMITE TRANSCURRENTE

(Continental - Continental)

Corresponden a zonas de desgarre con deslizamiento ms o menos horizontal de una placa con respecto a otra, donde ni se crea ni se destruye litosfera.

En ellos se desarrollan fallas transcurrentes que provocan fuertes movimientos ssmicos.

La ms conocida es la falla de San Andrs, entre las placas Pacfica y Norteamericana.

No se deben confundir las fallas transcurrentes con las fallas transformantes. Las segundas no son limites de placa y son exclusivas del medio ocenico.

EL CICLO DE WILSON

La historia de los continentes y de los ocanos se puede interpretar como una sucesin de fases de acercamiento y fusin de los continentes (con destruccin de los ocanos interpuestos) y de fragmentacin y alejamiento (con formacin de nuevos ocanos).

Se considera que a lo largo de la historia de la Tierra se han formando supercontinentes que se han fragmentado y unido en diferentes ocasiones:

Hace 2.100 m.a. (Pangea I)

Entre 1.800-1.600 m.a. (Pangea II)

Hace 1.100 m.a. (Pangea III).

Hace 600 m.a. se form Pangea IV que sufri un ciclo de Wilson completo hasta formar, hace 250 m.a. Pangea V, que comenzara el ciclo actual.

Segn este modelo, los supercontinentes se forman cada 400 o 500 m.a.

FENOMNOS DE INTRAPLACA

Se trata de aportes de material magmtico que se sitan en el interior de las placas y no en sus bordes. Son los llamados puntos calientes (hot spot) o plumas trmicas cuya procedencia se sita, probablemente, en la capa D por lo que no estn relacionadas directamente con la dinmica de las placas litosfricas.

Dado que el punto caliente permanece en el mismo lugar, a medida que la placa situada sobre l se desplaza, ste va fundiendo nuevas vas de escape hacia el exterior.

As origina nuevos volcanes que, cuando emergen sobre las aguas, forman rosarios de islas cuya edad aumenta a medida que se alejan del punto caliente, como sucede en Hawaii.

LAS DEFORMACIONES DE LA CORTEZA

Las rocas, como cualquier otro material, ante las fuerzas de compresin, distensin o cizalla, reaccionan mediante deformaciones que pueden ser de tres tipos:

Elstica: Cuando cesa la fuerza tambin cesa la deformacin, recuperando el material su forma y volumen primitivos. Este tipo de deformaciones transitorias son las originadas por las ondas ssmicas al viajar por el interior de la Tierra.

Plstica o continua: Cuando la deformacin rebasa el lmite de elasticidad del material, ste ya no puede recuperar su forma primitiva y la deformacin se hace permanente.

Frgil o discontinua: Se producen planos de rotura con, o sin, desplazamiento (deslizamiento).

Las rocas al ser sometidas a un esfuerzo creciente, orientado, se comportan primero de forma elstica, despus, rpidamente, de manera rgido-plstica (dctil) hasta un valor del esfuerzo suficiente para provocar la rotura.

Estratos sedimentarios deformados que afloraron al hacer la carretera de Palmdale, Californa. Adems del plegamiento obvio, los estrastos claros estn desplazados a lo largo de una falla localizada en el lado derecho de la fotografa. (Foto de E. J. Tarbuck.)

DEFORMACIONES CONTINUAS: LOS PLIEGUES

Pliegue en el Parque Geolgico de Aliaga (Teruel)

En determinadas condiciones de presin y temperatura, o dependiendo del tiempo durante el que acta un esfuerzo, las rocas sometidas a fuerzas de compresin se flexionan para adaptarse a un menor espacio, modificando sus primitivas formas.

Flancos: partes laterales del pliegue, de curvatura variable.

Ncleo: parte interna del pliegue.

Cresta: parte superior de un pliegue convexo.

Valle: depresin central en un pliegue cncavo.

Charnela: zona de mxima curvatura de cada capa del pliegue.

Plano axial: Contiene la lnea de charnelas de todos los estratos.

ngulo de vergencia: ngulo que forma el plano axial con la vertical.

Buzamiento : ngulo que forman las capas con la horizontal

ELEMENTOS DE UN PLIEGUE

28

Plano axial

Charnela

Flancos

Ncleo

Anticlinal

Flancos

Charnela

Plano axial

Ncleo

Sinclinal


TIPOS DE PLIEGUE: SEGN LA ANTIGEDAD DE LOS MATERIALES

Materiales ms antiguos

Materiales ms modernos

TIPOS DE PLIEGUE: SEGN SU CURVATURA

Antiforme

Sinforme

Originariamente son antiformes.

Originariamente son sinformes.


TIPOS DE PLIEGUE: SEGN LA INCLINACIN DEL PLANO AXIAL

Recto

Inclinado

Tumbado

Tendido

30

DEFORMACIONES DISCONTINUAS: LAS FRACTURAS

LAS DIACLASAS

Retraccin

Cua de races

Enfriamiento

Descompresin


LAS FALLAS

Bloques o labios: se llaman as a los bordes de los bloques fallados. Aunque normalmente solo se desplaza uno de ellos, atendiendo al movimiento relativo se les denomina bloque levantado y bloque hundido, independientemente de cul sea el que se ha desplazado.

Plano de falla o fractura a favor de la cual se produce el desplazamiento. Este provoca una gran friccin que segn los casos puede originar estras, pulimentar o triturar las rocas.

Salto de falla o desplazamiento entre los bloques, que puede tener una componente vertical y otra horizontal.

ELEMENTOS DE UNA FALLA


LAS FALLAS

TIPOS DE FALLA

Compresin

Distensin

Cizalla

Falla de desgarre

Falla directa

Falla inversa

Roca sin deformar

Un caso especial de las fallas inversas, a escala kilomtrica son los cabalgamientos, en los que niveles ms antiguos suben a favor de un plano bastante inclinado, en ciertos casos casi horizontal, hasta situarse por encima de otros niveles ms modernos.

Cabalgamiento subbtico de yesos trisicos sobre las margas cretcicas prebticas - Antonio del Ramo Jimnez

EL CABALGAMIENTO

UN TIPO ESPECIAL DE FALLA

34

Las fallas suelen presentarse asociadas. Cuando un grupo o sistema de fallas escalonadas deja en su centro una depresin, esta recibe el nombre de fosa tectnica o graben (los rifts son fosas de este tipo).

Si por el contrario, determinan una zona elevada, se denominan horst o macizo tectnico.

GRUPOS DE FALLAS

Fosa de Sot de Chera (Valencia)

35

SISMICIDAD Y TECTNICA DE PLACAS

La palabra terremoto viene del latn terraemotus, que significa tierra en movimiento.

Un terremoto es el movimiento brusco de la Tierra debido a la liberacin repentina de energa acumulada durante largo tiempo en las rocas. Est relacionado con la existencia de fallas.

TEORA DEL REBOTE ELSTICO:

Fue enunciada en 1911 por H.F. Reid.

Figura a): Existen ciertas zonas de la corteza terrestre donde se van acumulando lentamente grandes esfuerzos que son soportados por las rocas que la constituyen.

Figura b): Estos esfuerzos ocasionan en las rocas deformaciones elsticas cada vez mayores.

Figura c): Llega un momento en que se supera la resistencia de las mismas, y se produce una liberacin casi instantnea de la energa acumulada a travs del tiempo. El resultado de este mecanismo es la propagacin de la energa liberada, en forma de ondas ssmicas y el retorno a un estado de equilibrio elstico de la zona previamente sometida a esfuerzos, con la presencia de una fractura o falla geolgica.

DISTRIBUCIN DE TERREMOTOS :

Terremoto Nepal, abril 2015

El 95% de los terremotos se originan en el Cinturn Circumpacfico, el Mediterrneo, la regin del Himalaya y el sistema de dorsales ocenicas.

En lmites divergentes: terremotos de magnitud baja y foco poco profundo.

En lmites convergentes: terremotos de magnitud alta y focos ms profundos a medida que la placa subduce.

En bordes pasivos: terremotos de magnitud alta.

MAGMATISMO Y TECTNICA DE PLACAS

MAGMA:

Fluido incandescente que corresponde a material rocoso fundido, como las rocas estn formadas fundamentalmente por silicatos, podemos decir que se trata de silicatos fundidos.

No todo el material que lo compone est en estado fundido, podemos encontrar en l los 3 estados de la materia:

Fase slida: materiales ya solidificados o que no han fundido.

Fase lquida: el material fundido.

Fase gaseosa: gases disueltos en la masa fundida, unidos a ella por la presin de las rocas circundantes. Corresponden del 0,1 al 3% del peso total.

Tiene una densidad menor que la de las rocas a su alrededor y por tanto tiende a fluir hacia la superficie terrestre, ya sea en forma de grandes bolsas o a travs de fracturas.

TIPOS DE MAGMA Y SUS PROPIEDADES:

MAGMA CIDO: Es un magma que presenta un alto contenido en slice (entre un 60 y 77%). Es rico en iones de sodio y potasio. Es un magma viscoso que suele consolidar en el interior de la corteza formando granito y riolita. Est asociado a las zonas de subduccin. Se generan a temperaturas entre 1200-900 C.

MAGMA BSICO: . Es el magma que posee menor proporcin de slice (menos del 50%). Son ricos en iones de calcio y magnesio. Es un magma fluido que se localiza en las zonas de dorsal y forma rocas como el basalto y el gabro. Se generan a temperaturas superiores a1200 C.

MAGMA INTERMEDIO: Es un magma que posee entre el 50 y 60% de slice. Es menos viscoso que el magma cido. Sus lavas originan rocas como la andesita. Si cristaliza en el interior de la litosfera forma diorita.

CLASIFICACIN DE LAS ROCAS MAGMTICAS O GNEAS:

POR SU EMPLAZAMIENTO:

Lacolito

Plutn

Dique

Batolito

Sill

POR SU CONTENIDO MINERAL:

CLASIFICACIN DE LAS ROCAS MAGMTICAS O GNEAS:

VOLCANES:

Se forman cuando el magma llega a la superficie terrestre.

PRODUCTOS VOLCNICOS:

Gases: se acumulan en el techo de la cmara, por lo que son los primeros en alcanzar la superficie, y predominan en las etapas iniciales de la erupcin.

Lava: magma desgasificado que sale al exterior en forma de ros o mantos llamados coladas.

Piroclastos: materiales slidos arrancados de la chimenea y fragmentos de lava arrojada al aire que solidifican en contacto con l. Se clasifican por su tamao en bloques y bombas (>64 mm), lapilli (64-2 mm) y ceniza (

14 Proc Geo Intern (2)

Documents

Transcript of 14 Proc Geo Intern (2)