La Geosfera SE

La geósfera es la parte sólida y rocosa de la Tierra. Está formada por capas concéntricas que se extienden desde la superficie hasta el centro del planeta, a aproximadamente $6371\,\text{km}$ de profundidad.

A diferencia de la atmósfera o de la hidrósfera, el interior de la geósfera no puede ser observado directamente en toda su extensión. La perforación más profunda realizada por el ser humano, el pozo de Kola, en Rusia, alcanzó poco más de $12\,\text{km}$. Por eso, para conocer las capas profundas se emplean métodos directos e indirectos.

1.1. Métodos directos

Proporcionan información sobre la parte más superficial de la corteza.

• Estudio de minerales y rocas expuestos en la superficie.
• Observación de erupciones volcánicas, que traen materiales desde el interior.
• Excavaciones mineras.
• Sondeos del fondo oceánico.

Estos métodos son útiles, pero solo llegan a profundidades muy limitadas.

1.2. Métodos indirectos

Permiten inferir la estructura interna de la Tierra sin perforarla.

• Método sísmico: analiza la velocidad y el comportamiento de las ondas sísmicas. Es el más importante, porque permitió descubrir la existencia del núcleo externo líquido, entre otras características.
• Método gravimétrico: estudia las variaciones de la gravedad.
• Método magnético: analiza el campo magnético terrestre.
• Estudio de meteoritos: comparando su composición con la del interior terrestre, ya que algunos meteoritos tienen materiales similares a los del manto y el núcleo.

1.3. Características generales del interior de la geósfera

A medida que se desciende hacia el centro de la Tierra:

• Aumenta la temperatura.
• Aumenta la presión.
• Aumenta la densidad de los materiales.

En la corteza se manifiesta la gradiente geotérmica: la temperatura aumenta aproximadamente $1^{\circ}\text{C}$ por cada $33$ metros de profundidad.

El primer gran modelo para estudiar la geósfera es el modelo estático o químico, que divide la Tierra según la composición química de sus capas. De este modelo resultan tres capas principales:

• Corteza terrestre
• Manto
• Núcleo

2.1. La corteza terrestre

Es la capa más delgada, superficial y de menor volumen de la geósfera. Es totalmente sólida y se divide en dos tipos:

a) Corteza continental

• Predominan el silicio y el aluminio; por eso se le llama SiAl.
• Roca representativa: granito.
• Es más gruesa: puede alcanzar hasta 70 km de espesor, especialmente bajo las grandes cordilleras.
• Es menos densa que la corteza oceánica.

b) Corteza oceánica

• Predominan el silicio y el magnesio; por eso se llama SiMa.
• Roca representativa: basalto.
• Es más delgada: tiene un espesor máximo de aproximadamente 10 km.
• Es más densa que la corteza continental.

Esta diferencia de densidad es clave para entender la tectónica de placas: las placas oceánicas, más densas y delgadas, tienden a hundirse bajo las placas continentales, menos densas y más voluminosas.

2.2. El manto

Es la capa de mayor volumen de la geósfera. Representa aproximadamente el 82 % u 83 % del volumen total del planeta y se extiende desde la base de la corteza hasta unos 2900 km de profundidad.

El manto tiene una condición predominantemente viscosa, es decir, se comporta como un material muy denso que puede fluir lentamente a escalas geológicas.

Se divide en:

a) Manto superior

• Contiene a la astenósfera, una zona parcialmente fundida y viscosa.
• En ella se producen las corrientes de convección.
• Su movimiento impulsa a las placas tectónicas.

b) Manto inferior

• También llamado mesósfera.
• Es más rígido y denso que el manto superior.
• Representa la mayor parte del manto y se extiende hasta la discontinuidad de Gutenberg.

2.3. El núcleo

Es la capa más profunda, más densa y más caliente de la geósfera. Está compuesto principalmente por níquel y hierro, por lo que se le llama NiFe. Su temperatura puede alcanzar aproximadamente los 6000 °C.

Se divide en:

a) Núcleo externo

• Se encuentra en estado líquido debido a las altas temperaturas.
• Se extiende aproximadamente entre los 2900 y los 5150 km de profundidad.

b) Núcleo interno

• Se encuentra en estado sólido porque, pese a las altísimas temperaturas, la presión es tan grande que mantiene las partículas compactadas.
• Es la capa más profunda, desde aproximadamente los 5150 km hasta el centro de la Tierra, a $6371\,\text{km}$.

2.4. Las discontinuidades

Las discontinuidades son las zonas de transición o límites entre las capas internas de la geósfera. En ellas cambian bruscamente la velocidad de las ondas sísmicas, la densidad o el estado de los materiales.

De todas ellas, las más mencionadas en los exámenes son Mohorovicic (corteza-manto) y Gutenberg (manto-núcleo).

El modelo químico es útil para saber de qué están hechas las capas, pero no basta para explicar el movimiento de las placas. Por eso se usa también el modelo dinámico o físico, que divide la geósfera según el comportamiento mecánico de los materiales: si son rígidos, plásticos o líquidos.

Las capas dinámicas más importantes son:

3.1. Litósfera

• Es la capa externa rígida de la Tierra.
• Comprende la corteza y la parte más superficial del manto superior.
• Está fragmentada en grandes bloques llamados placas tectónicas.

Un error frecuente es creer que litósfera y corteza son lo mismo. No: la litósfera incluye la corteza y una porción rígida del manto superior.

3.2. Astenósfera

• Se encuentra por debajo de la litósfera, en el manto superior.
• Es una capa viscosa y plástica.
• En ella se producen las corrientes de convección.
• Permite que las placas litosféricas se desplacen lentamente.

3.3. Mesósfera

• Corresponde, en términos generales, al manto inferior.
• Es una capa profunda, densa y de comportamiento rígido.
• Representa una parte importante del volumen del manto.

3.4. Endósfera

• Es la parte más profunda de la geósfera, asociada principalmente al núcleo.
• Se caracteriza por sus altísimas temperaturas y presiones.

4.1. Antecedente: la deriva continental

A comienzos del siglo XX, el meteorólogo alemán Alfred Wegener propuso que los continentes estuvieron unidos en un supercontinente llamado Pangea y que luego se separaron. Wegener aportó evidencias como la coincidencia de los bordes de América del Sur y África, fósiles similares y rocas correlativas.

Sin embargo, su teoría fue duramente criticada porque no pudo explicar la causa que movía a los continentes.

4.2. La teoría de la tectónica de placas

La explicación más completa llegó con la teoría de la tectónica de placas, desarrollada por investigadores como Harry Hess, Tuzo Wilson y Jason Morgan, entre otros.

Esta teoría sostiene que la litósfera está formada por un mosaico de placas rígidas que se desplazan muy lentamente sobre la astenósfera. El motor de ese movimiento son las corrientes de convección.

Las corrientes de convección son movimientos circulatorios del material del manto:

• El material caliente, menos denso, asciende.
• Al llegar cerca de la superficie, se enfría, se vuelve más denso y desciende.
• Ese flujo arrastra a las placas tectónicas.

4.3. Tipos de placas

a) Placa continental

• Está formada, en su mayor parte, por corteza continental.
• Es más voluminosa y menos densa.
• Ejemplo: placa Sudamericana.

b) Placa oceánica

• Está cubierta íntegramente o principalmente por corteza oceánica.
• Es más delgada y más densa.
• Ejemplo: placa de Nazca.

La diferencia de densidad es decisiva: cuando una placa oceánica como Nazca choca contra una placa continental como Sudamericana, la placa oceánica, por ser más densa, se hunde bajo la continental.

4.4. Principales placas tectónicas

Entre las placas más importantes del planeta se encuentran:

• Placa Sudamericana
• Placa de Nazca
• Placa Norteamericana
• Placa del Pacífico
• Placa Africana
• Placa Euroasiática
• Placa Indoaustraliana
• Placa Antártica

El Perú se ubica sobre la placa Sudamericana, junto a la cual se encuentra la placa de Nazca, que se introduce bajo ella frente a la costa peruana.

Las placas no se mueven de manera aislada: interactúan entre sí a lo largo de sus bordes. Estas zonas de contacto son las más dinámicas de la superficie terrestre, porque concentran sismos, vulcanismo y formación de relieve.

Existen tres tipos fundamentales de bordes:

5.1. Bordes divergentes o constructivos

Son aquellos en los que las placas se separan una de otra.

En estos bordes, el magma proveniente de la astenósfera asciende, se enfría y se solidifica, formando nueva litosfera oceánica. Por eso se les llama constructivos.

Fenómenos y relieves asociados:

• Dorsales oceánicas: grandes cadenas montañosas submarinas. El ejemplo más representativo es la dorsal mesoatlántica, formada por la separación de las placas Africana y Sudamericana.
• Volcanes submarinos.
• Rifts: depresiones alargadas en la corteza continental. El Rift del África oriental es un ejemplo de divergencia en etapa continental.
• Sismicidad frecuente, aunque generalmente moderada.

5.2. Bordes convergentes o destructivos

Son aquellos en los que las placas chocan frontalmente entre sí.

Dependiendo del tipo de placas que convergen, se pueden producir distintos procesos:

a) Convergencia océano-continente: subducción

Cuando una placa oceánica, más densa, choca contra una placa continental, menos densa, la placa oceánica se introduce debajo de la continental. Este proceso se denomina subducción.

El caso que más interesa para el Perú es la convergencia entre la placa de Nazca y la placa Sudamericana.

Consecuencias principales:

• Fosa marina: gran depresión alargada en el fondo oceánico. Frente a Perú y Chile se encuentra la fosa Perú-Chile.
• Sismos: de gran frecuencia y magnitud, producidos por la fricción entre las placas.
• Volcanes continentales: se forma un arco volcánico en el continente.
• Cordilleras: el choque levanta grandes cadenas montañosas, como la Cordillera de los Andes.

b) Convergencia océano-océano

Cuando dos placas oceánicas chocan, una de ellas subduce bajo la otra. Se forman:

• Fosas oceánicas profundas.
• Arcos de islas volcánicas, como Japón, Filipinas o las islas Marianas.

c) Convergencia continente-continente

Cuando dos placas continentales chocan, ninguna se subduce por completo, porque ambas son poco densas. Se produce una gran colisión continental y el levantamiento de cordilleras.

Ejemplo: la colisión de la placa Indoaustraliana con la Euroasiática formó la cordillera del Himalaya. También los Alpes son resultado de una convergencia de placas.

5.3. Bordes transformantes o conservativos

Son aquellos en los que las placas se deslizan lateralmente una respecto de otra.

En estos bordes no se crea ni se destruye litosfera. Por eso se les llama conservativos.

Características:

• Se producen fallas transformantes.
• Generan gran cantidad de sismos, por la fricción entre bloques.
• No suele haber actividad volcánica importante.

El ejemplo clásico es la falla de San Andrés, en California, entre la placa del Pacífico y la placa Norteamericana.

6.1. Definición de sismo

Un sismo o seísmo es una vibración de la corteza terrestre producida por una liberación rápida y espontánea de energía en el interior de la Tierra.

La causa más frecuente de los sismos es el movimiento de las placas tectónicas y la ruptura de rocas sometidas a grandes esfuerzos.

6.2. Componentes de un sismo

• Hipocentro o foco sísmico: es el punto ubicado en el interior de la Tierra donde se origina la liberación de energía y, por tanto, las ondas sísmicas.
• Epicentro o epifoco: es la proyección vertical del hipocentro sobre la superficie terrestre. Es la zona superficial más cercana al foco y donde, generalmente, se producen los mayores daños.

6.3. Ondas sísmicas

Desde el hipocentro se propagan ondas que transportan energía mecánica. Se clasifican en:

a) Ondas primarias o P

• Son longitudinales.
• Se originan en el hipocentro.
• Son las más rápidas.
• Se propagan en medios sólidos y líquidos.

b) Ondas secundarias o S

• Son transversales.
• Se originan en el hipocentro.
• Son más lentas que las P.
• Solo se propagan en medios sólidos.
• Esta característica permitió descubrir que el núcleo externo es líquido, pues las ondas S no logran atravesarlo.

c) Ondas superficiales

• Se propagan desde el epicentro.
• Viajan solo por las capas más superficiales de la Tierra.
• Son las que causan mayor daño en las construcciones.
• Entre ellas destacan las ondas Rayleigh.

6.4. Medición de los sismos

a) Sismógrafo

Es el instrumento que registra los movimientos del suelo durante un sismo. El registro en papel o digital que produce se llama sismograma.

b) Escalas sísmicas

La escala de Richter mide la energía liberada en el hipocentro y es logarítmica, por lo que sus valores no crecen de forma lineal. La escala de Mercalli, en cambio, mide la intensidad con que se siente el sismo y los efectos que produce en las personas y en las edificaciones.

6.5. Los sismos en el Perú

El Perú es un país altamente sísmico porque se encuentra en el borde entre la placa de Nazca y la placa Sudamericana. La placa oceánica de Nazca subduce bajo la placa continental Sudamericana a lo largo de la costa peruana, lo que genera una actividad sísmica intensa y frecuente.

Los sismos peruanos no se explican por la altitud de los Andes ni por la forma estrecha de la costa, sino por este proceso tectónico. La fricción entre ambas placas acumula esfuerzos que, al liberarse bruscamente, producen terremotos. Cuando el sismo ocurre bajo el fondo marino, puede provocar tsunamis.

El vulcanismo es el proceso mediante el cual el magma del interior de la Tierra se desplaza hacia la superficie a través de grietas, fisuras y orificios.

Cuando el magma sale a la superficie, pierde gases y se denomina lava.

7.1. Origen del vulcanismo en los bordes de placa

• En los bordes divergentes, el magma asciende desde la astenósfera y forma dorsales oceánicas y volcanes submarinos.
• En los bordes convergentes, la placa que subduce se funde parcialmente y genera magma, que asciende formando volcanes continentales. Esto ocurre, por ejemplo, en la zona andina peruana, especialmente en el sur del Perú.

7.2. Tipos de vulcanismo

a) Vulcanismo intrusivo o plutónico

Ocurre cuando el magma se enfría y se consolida sin llegar a la superficie, rellenando cavidades y fisuras de la corteza.

Forma cuerpos rocosos como:

• Batolitos: grandes masas de roca plutónica.
• Lacolitos: intrusiones que levantan las capas superiores.
• Diques: intrusiones que cortan las capas rocosas de forma vertical u oblicua.

b) Vulcanismo extrusivo o volcánico

Ocurre cuando el magma llega a la superficie mediante erupciones volcánicas.

Da origen a:

• Volcanes.
• Mantos de lava.
• Dorsales oceánicas.
• Géiseres.
• Fuentes termales.

La actividad sísmica y volcánica no se distribuye al azar, sino que se concentra en los bordes de placa. Las principales zonas son:

8.1. El Cinturón de Fuego del Pacífico

Es la zona más activa del planeta en cuanto a sismos y actividad volcánica. Bordea la cuenca del océano Pacífico.

Afecta a países e islas cercanos a sus costas, entre ellos:

• Chile
• Perú
• Ecuador
• Colombia
• México
• Estados Unidos
• Japón
• Filipinas
• Nueva Zelanda

El Perú forma parte de este cinturón, lo que explica su alta sismicidad y la presencia de volcanes en la zona andina meridional.

8.2. El Cinturón Alpino-Himalayo o Transasiático

Es otra importante zona sísmica y volcánica. Se extiende por:

• El sur de España
• El Mediterráneo
• Turquía
• Irán
• El Himalaya

Se relaciona con la convergencia de placas como la Euroasiática, la Africana, la Arábiga y la Indoaustraliana.

8.3. La zona africana

En África oriental se localiza una zona de intensa actividad volcánica y sísmica asociada al Rift Valley. Allí el continente africano se está separando lentamente, formando un borde divergente continental. En esta zona destacan volcanes como el Kilimanjaro y el monte Kenia.

La geósfera no solo está formada por capas profundas. En su parte más superficial, la roca se meteoriza, se fragmenta y se mezcla con materia orgánica, agua y aire, dando origen al suelo.

El suelo es la base de la actividad agraria y ganadera. Sin embargo, puede degradarse.

La desertificación es la degradación persistente de las tierras en zonas áridas, semiáridas y subhúmedas secas. Se produce por factores naturales y humanos, como:

• Deforestación.
• Sobrepastoreo.
• Prácticas agrícolas inadecuadas.
• Erosión hídrica y eólica.
• Salinización del suelo.

La consecuencia central de la desertificación es la pérdida de la capacidad productiva del suelo: la tierra deja de ser apta para cultivos o pastos y, con ello, se reduce la seguridad alimentaria y la calidad de vida de la población.

En el Perú, la desertificación afecta especialmente zonas secas de la costa y de la vertiente occidental andina, donde la remoción de cobertura vegetal y el sobrepastoreo aceleran la degradación del suelo.