Clase 2 UNAB 2015
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Geología General ICO-232
CLASE 2
Capítulo I. Fundamentos de Geología y Estructura de La Tierra
I.2 Origen del Universo y Tectónica de Placas Martes 11 de Agosto de 2015
Miguel Ortiz Labarca
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L. 1
I. Origen del Universo y el Sistema Solar
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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I.1. El Universo
LINK PARA DIMENSIONAR EL UNIVERSO:
http://www.policymic.com/articles/81873/experience-just-how-big-the-universe-is-in-one-mind-blowing-interactive
Universo es la totalidad de
las cosas existentes.
Comprende todos los
cuerpos celestes, el espacio
mismo y el tiempo. Formado
en el Big Bang hace 13.700
Millones de años.
La imagen muestra la idea
moderna del Universo modo
como un conjunto de filamentos
interconectados compuestos
por grupos de millones de
galaxias cada uno, con grandes
espacios “vacíos” entre ellos
(materia oscura?).
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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¿Cómo sabemos lo que sabemos?
• Catastrando el Universo obserbable
• Midiendo Distancias (paralaje)
• Estudio de la composición de las estrellas
• Análisis del movimiento de las Galaxias
• Atrofísica
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Al mirar el cielo recibimos información desde distintas distancias (y por ende distinto tiempo).
Nuestra galaxia se denomina Vía Láctea y está caracterizada por aquella región más
luminosa que cruza el cielo nocturno, donde podemos encontrar la mayor cantidad de
estrellas. Esta zona corresponde al denominado Brazo de Sagitario parte de la espiral de la
galaxia el que nos impide ver el centro de la galaxia, donde se postula reside un agujero
negro..
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¿Cómo sabemos la composición de las estrellas?
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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El espectro electromagnético
de una estrella puede
descomponerse para estudiar
en él las líneas de Fraunhofer
(o líneas de absorción y
emisión).
Ya que cada elemento químico
posee líneas que les son
características y los identifican,
es posible analizar su luz y así
conocer la composición de las
estrellas y gases interestelares.
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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¿Cómo medimos el movimiento de los astros?: Efecto Doppler
El astronomo, Edwin Hubble estudió las galaxias
descubriendo que muchas de ellas experimentan un
corrimiento hacia el rojo en sus espectros de emisión.
Esto puede ser explicado por el llamado Efecto Doppler. En
cuyo caso implicaría que las galaxias se están alejando
unas de otras. Esto ofrece un fuerte argumento para la
concepción de un Universo no estático, por el contrario,
expandiéndose. Si todo se aleja implica que en un pasado
toda la masa estuvo junta.
Estas ideas son de principio del S.XX (1929).
Si la fuente se aleja, el observador
ve una onda descomprimida, por
lo tanto de mayor longitud de
onda aparente.
Si la fuente está quieta, el
observador percibe una longitud
de onda que es igual a la señal
emitida en su fuente.
Si la fuente se acerca, el
observador recibe el frente de
ondas comprimida (mayor longitud
de onda).
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Radiación de Fondo Cósmico
1965 - 2009
Es la temperatura remanente del Big Bang (2.7º K). Es posible medirla en todas
direcciones del Universo. Su descubrimiento junto a la expansión de los objetos celestes
son fuertes pruebas del Big Bang.
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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I.2. Estrellas y Galaxias
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Nebulosa de Orión (M42). Es una nube de gas y polvo donde se están
formando nuevas estrellas y discos planetarios gracias a la fuerza de
gravedad. Esta región se encuentra fuera de nuestra galaxia a unos
1300 años luz de distancia.
Las estrellas se forman a partir de la
acreción por gravedad de gases y
otros elementos químicos, en las
nebulosas planetarias. Cuando la
masa reunida se torna crítica las
temperaturas y presiones pueden
encender el astro al comenzar a
operar el motor fundamental de las
estrellas: la fusión nuclear.
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Galaxia espiral con forma similar a la Vía Láctea. Se compone de millones de
estrellas, las que orbitan en torno a un complejo núcleo (agujero negro?). ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo
I.2 Miguel Ortiz L. 20
Galaxia Sombrero
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Ubicación del Sistema Solar dentro de la Vía Láctea
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Diagrama H-R
(Hertzprung –
Rusell)
Clase espectral de las
estrellas en función de su
brillo (magnitud absoluta)
y su temperatura). En el
lado derecho del
diagrama se muestra la
vida esperada para la
estrella. Nuestro Sol
ocupa la región media de
la Secuencia Principal,
con una clase espectral
G (mediana temperatura).
Es decir una estrella
promedio en cuanto a
tamaño, brillo,
temperatura y vida
predecible. Según esto al
sol aún le queda
combustible para unos
5.000 Millones de años
más antes de
transformarse en una
gigante roja y tragar gran
parte de los planetas
internos del Sistema
Solar (Tierra incluida).
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Origen de los elementos químicos
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Unos 300,000 años después del Big Bango, se formaron los átomos más elementales como el H, He.
Estos materiales formaron las primeras estrellas (estrellas de 1º generación) y al interior de estas, dichos
elementos son transformados en átomos más pesados (<Fe). Finalmente, los elementos más pesados que
el Fe, serán formados en grandes explosiones de estas primeras estrellas (supernovas). Todos estos
nuevos elementos quedan disponibles para formar nuevas estrellas (de 2º generación) y planetas en torno
a ellos, como debió ser el caso del Sistema Solar.
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
¿Cómo funciona
una estrella? Las estrellas son acumulaciones de gases
gravitacionalmente atraídos. La gravedad
intenta acumular los gases en un único punto
(centro de la estrella) lo que produce aumento
de la presión y temperatura permitiendo que
ocurra Fusión Nuclear (de núcleos atómicos).
Esta fusión forma nuevos elementos, pero
además, emite radiación electromagnética la
que empuja en sentido opuesto a la fuerza de
gravedad, tendiendo a dispersar la materia de
la estrella. Por ello, el radio estelar dependerá
entre otras cosas del balance entre la fuerza de
gravedad que contrae a la estrella y de la
radiación estelar la que hincha a la estrella.
Cuando la fusión nuclear ha evolucionado lo
suficiente, se forma Fe en el núcleo estelar, sin
embargo, la estrella es incapaz de fusionar el
Fe, por lo que la estrella se desestabiliza
llegando al fin de su vida.
Dependiendo de la cantidad de masa que tenga
la estrella esta explotará en la forma de una
supernova (con mucha energía para continuar
fusionando átomos más pesados), o bien, si no
tiene suficiente masa se transformará en una
gigante roja la cual finalmente termina por
apagarse.
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Evolución estelar para una estrella con una
masa similar a la del Sol (tipo G). Comienza
como una protoestrella. Una vez que comienza
la fusión nuclear, vivirá de manera estable hasta
agotar su hidrogeno y esta se desestabilice
expandiéndose como una Gigante Roja, la que
finalmente podrá terminar como una Enana
Blanca.
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Big Bang: principalmente H
Supernova: Elementos más pesados que Fe
Acreción del Sistema Solar: formación de estrella de segunda generación y disco planetario
En síntesis…
Formación de elementos más pesados que el H, pero más livianos que el Fe.
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Acreción del Sistema Solar
Luego de que una estrella de primera
generación explotara como supernova, todo
ese material disperso dará origen a una
nebulosa planetaria donde por gravedad se
formaran los distintos cuerpos.
Formación del sistema solar con la acreción
del protosol, el cual concentra el 99% de la
masa total del sistema, en su mayoría
hidrogeno. En las partes externas del disco de
elementos químicos, pequeñas irregularidades
comienzan a acrecionar protoplanetas, los que
comienzan a chocar entre si en un gran
bombardeo de gases y metales.
Finalmente, casi la totalidad de la materia está
formando parte del nuevo Sol y sistema
planetario. Al encenderse el Sol (comienzan las
reacciones de fusión nuclear), el viento solar
barre con las atmosferas de los planetas
internos, por lo que serán principalmente
rocosos y no gaseosos como los planetas
externos.
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Los Planetas del Sistema Solar
Planetas
internos.
Rocosos
Planetas
externos
gaseosos
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Luego de su acreción, La Tierra permanecerá
muy caliente y en buena parte fundida. Sin
embargo, lentamente se comenzará a formar una
delgada costra de roca sólida (por enfriamiento)
en su superficie (protocorteza). Bajo ella, las
corrientes convectivas del manto terrestre darán
origen a una “tectónica de placas” primitiva.
Los impactos de cometas y asteroides también
aumentarán el calor interno de La Tierra y aportarán
gran parte del agua.
A medida que pasa el tiempo la tectónica continua
operando mientras que la atmosfera y la vida
misma evoluciona.
Con el paso de los millones de años reaparecerá una tenue nueva atmosfera y comenzará a evolucionar la corteza terrestre y
sobre esta la vida.
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Elementos químicos
Abundancia de elementos
químicos en el universo
Abundancia en La Tierra
(completa)
Abundancia en la
corteza
Debido a que nuestro Sol es una estrella de segunda
generación, el disco planetario que generó los planetas
tenía una rica diversidad de elementos químicos, los que
fueron retenidos principalmente en los planetas,
asteroides y cometas del Sistema Solar.
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II. Dinámica Terrestre: La Tectónica de Placas
ICO232/ 2ºSemestre 2014. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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1. Estructura interna de La Tierra
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Estructura interna de La Tierra
Capas basadas en propiedades químicas
(tipos de minerales)
Capas basadas en propiedades físicas
(reología)
•Corteza
•Manto
•Núcleo
•Litosfera
•Astenósfera
•Mesosfera
•Núcleo Externo
•Núcleo Interno
•Núcleo
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Estructura de La Tierra
Discontinuidades de las ondas sísmicas:
A: discontinuidad de Mohorovic
B: discontinuidad de Gutemberg
C: discontinuidad de Lehman ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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2. La Isostasia
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Solevantamiento
A medida que la erosión remueve las partes superiores de la corteza, esta se reacomoda, por un
balance de masa isostático, haciendo que exista alzamiento o solevantamiento de manera paulatina
pero constante. De esta manera podemos explicar por qué existen rocas formadas en profundidad
aflorando en superficie.
La erosión modela el paisaje, sin embargo, esta actúa simultáneamente con la Tectónica de Placas,
como veremos más adelante.
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3. Evidencias y origen de la Tectónica de Placas
• Calce entre continentes
• Sismicidad y volcanismo
• Provincias geológicas
• Distribución de algunos fósiles
• Magnetismo y edades del fondo oceánico
• Puntos calientes
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Inicios de la Teoría Tectónica de Placas La teoría de la Tectónica de Placas postula que la corteza terrestre se encuentra fragmentada en placas tectónicas. Las placas “flotan” sobre la astenósfera y se mueven en diversas direcciones modificando la configuración de los continentes y con ello la geología planetaria.
Esta revolucionaria teoría tiene sus bases en las ideas del climatólogo alemán Alfred Wegener, quien publicó Origin of The Continents and Oceans (1915), desde donde se desprende la teoría denominada la Deriva Continental.
Wegener postuló que en el pasado los continentes se encontraban reunidos en una sola gran masa a la que llamó Urkontinent (conocida como Pangaea, en griego o Pangea en español). A partir de esta masa de continentes original se desprenderían los diversos continentes a la “deriva”, hasta posicionarse en las posición actual.
Sus teorías fueron recibidas con gran escepticismo entre la comunidad científica. Debió ser hasta los años 60’s, en base a nuevos antecedentes, que sus ideas ganaran adeptos en el contexto de la Tectónica de Placas.
Entre las observaciones que hicieron pensar a Wegener que los continentes alguna vez formaron Pangea, se encuentran:
Forma de las masas continentales (encajan como puzzle)
Distribución de fósiles de animales y plantas en los distintos continentes
Provincias geológicas similares en distintos continentes (basaltos, tilitas)
Alfred Wegener. Berlín, 1880 - 1930
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El desarrollo del Paleomagnetismo en los años 50’s ofreció una herramienta decisiva para aceptar la propuesta de Wegener.
1953 Muestras de la India demostraron que estas se debían haber formado en el hemisferio sur (debido a su paleomagnetismo).
En los 60’s, abundantes datos geológicos y paleomagnéticos del fondo marino, demostraron que la corteza oceánica era relativamente joven y que su edad disminuye al acercarse a las dorsales. Su origen estaría vinculado a lo que hoy se denomina como Expansión de Fondo Oceánico.
En los 60’s se descubre además una zona sísmica muy especial ubicada en los bordes de placa bajo algunos continentes, denominada como zona de Wadati-Benioff. Estos datos fueron muy concluyentes para proponer que la corteza oceánica no solo se creaba en las dorsales, sino que además esta se consumía hacia el interior del planeta en las llamadas zonas de Subducción.
En base a los numerosos antecedentes, en 1964 se celebra un simposio de Tectónica de Placas, cambiando para siempre la percepción del planeta y las ciencias de La Tierra.
Inicios de la Teoría Tectónica de Placas
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Los Orógenos del Planeta
La mayor parte de las cordilleras u
orógenos se ubican cercanos a zonas
de contactos de placas
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Sismicidad y volcanismo en La Tierra
La distribución de los sismos y ubicación de los volcanes muestra una estrecha
relación entre los bordes de placas y dicha actividad. Destaca el Cinturón de
Fuego del Pacífico.
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“Distribución
generalizada de los
fósiles de Wegener”
Provincias geológicas afines
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ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Las Placas Tectónicas reconocidas en la actualidad
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Nombre de las placas
7 Placas Mayores:
• Placa Antártica
• Placa Sudamericana
• Placa Africana
• Placa Pacífico
• Placa Australiana
• Placa Norteamericana
• Placa Euro-Asiática
8 Placas Menores: •Placa Nazca •Placa India •Placa de Arabia •Placa Filipinas •Placa Scotia •Placa Cocos •Placa Caribe •Placa Juan de Fuca
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4. Tipos de márgenes de placa
• Bordes Divergentes
• Bordes Convergentes
• Bordes Transformantes
¿Qué es una placa?
Una placa está compuesta por la corteza
terrestre y la parte superior del manto que se
comporta de manera rígida, a lo que llamamos
en conjunto la Litósfera. En otras palabras, las
placas son fragmentos de litósfera que se
mueven flotando en la Astenósfera y son
desplazadas por las celdas convectivas que se
generan allí como consecuencia del calor
interno de la Tierra
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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4.1. Bordes Divergentes
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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EXPANSIÓN DEL FONDO OCEÁNICO: EL RELIEVE
En la medida que el fondo oceánico fue
explorado, lo primero que fue detectado es que
en el centro del atlantico (asi como en otros
océanos) existía una cordillera de altura no
despreciable (2000-2500 m s.n.f.o). El eje de
esta cordillera o Ridge, coincidía además con
abundante actividad sísmica y volcánica. Hoy
sabemos que corresponde al eje de formación
de nuevas rocas de fondo oceánico. ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo
I.2 Miguel Ortiz L. 52
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Islandia
(volcanismo
muy activo)
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¿Cómo se forma un fondo oceánico
(corteza oceánica)?
En un comienzo, debido a
movimientos del manto astenosférico,
la corteza continental comienza a
extenderse, por medio de fallas
normales, las que acomodan los
bloques haciendo que la corteza se
adelgace (A). Además, por medio de
estas estructuras ocurren las primeras
extrusiones de lava.
A medida que la extensión continúa,
más y más magma básico extruye
formando nuevas rocas (grabros y
basaltos), mientras los bloques de
corteza continental se alejan cada vez
más entre sí (B) y (C).
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Volcanismo de fondo oceánico en las dorsales
Ambiente extensivo:
Fractura de la corteza
por medio de fallas
normales (tipo de falla
extensiva)
Fusión del Manto Astenosférico produce magmatismo pobre
en sílice (básico) (de tipo MORB: Mid-Ocean Ridge Basalt).
Este magmatismo forma rocas ígneas intrusivas como los
gabros, filonianas como los enjambres de diques y también
rocas extrusivas en la parte superior como lavas basálticas
submarinas (pillow lavas).
gabros
diques
pillow
diques
gabros
pillow
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Black Smokers Fumarolas submarinas con emisión de partículas volcánicas y algunos minerales (sulfuros) y gases a alta temperatura. Representan la desgasificación de cámaras magmáticas a través de fracturas en el fondo oceánico, evidenciando el magmatismo como resultado de la tectónica de placas.
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Black Smokers
Emisión de lava submarina en forma de
Pillow Lava o lava Almohadillada
El exterior de la colada de
lava se enfría al contacto
con el agua, solidificando
rápidamente, mientras que
el interior continua en
estado líquido como
magma, fracturando su
propia corteza y
avanzando sobre si
misma. El resultado es una
colada en forma de tubos
o almohada.
En ocasiones el cambio de
temperatura es tan brusco
que se pueden producir
estallidos de roca
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Pillow en terreno Producto de la tectónica, las rocas de
fondo oceánico pueden ser
acrecionadas al continente permitiendo
que ellas sean expuestas en superficie y
reconocidas en terreno.
Forma típica de una
sección de rocas
almohadilladas
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Otra evidencia de la expansión del fondo oceánico:
El Paleomagnetismo
Dipolo magnético con sus
líneas de isopotencial
Campo magnético terrestre como
escudo de partículas solares ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Efecto del magnetismo terrestre en los minerales
Algunos minerales son capaces
de reaccionar frente a un campo
magnético externo. A estos se
les conocen como minerales
magnéticos (en contraposición
de los minerales amagnéticos).
Estos minerales poseen su
propio eje magnético interno,
cuya dirección y polaridad es
resultado del campo magnético
terrestre imperante al momento
de su formación (cristalización).
Debido a que el eje magnético de La Tierra ha experimentado numerosas
inversiones de polaridad en la historia terrestre, pasando de polaridad
normal (la actual) a polaridad inversa, esto define épocas magnéticas, las
que se encuentran registradas en las rocas y son bien conocidas y
datadas. En particular aquellas de la corteza oceánica apoyan la teoría de
expansión del fondo oceánico.
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Paleomagnetismo de la corteza oceánica
• La disciplina que estudia el magnetismo terrestre del pasado registrado en las rocas es conocida como Paleomagnetismo. No solo permite conocer la polaridad del campo magnético en un tiempo dado, sino que también la latitud a la que se formó un determinado mineral o roca.
• La corteza oceánica de nuestro planeta se ha formado en las Dorsales Oceánicas de manera continua en el tiempo. Por ello, este volcanismo ha formado rocas durante distintas épocas magnéticas, registrando en ellas la orientación del campo magnético existente al momento de su formación.
• Estudiando el magnetismo de las rocas de fondo oceánico los geólogos han podido concluir que existe una expansión (creación) del fondo oceánico en las dorsales. Adicionalmente, las distintas inversiones magnéticas que se han podido detectar en el fondo oceánico se han correlacionado con una edad geológica, por lo que se ha podido estimar una tasa de expansión del orden de 1 cm/año.
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Geología del fondo oceánico paleomagnetismo
Anomalías negativas
Anomalías positivas
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Edad de la Corteza Oceánica Se muestra un mapeo del fondo oceánico caracterizado según su edad. Los colores cálidos son los más jóvenes y los colores fríos son las rocas más antiguas. Es evidente como las rocas son sistemáticamente más jóvenes en las cercanías de las dorsales.
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Mar
Rojo
Ejemplo de extensión en la corteza continental con desarrollo de un proto-fondo oceánico. Hace pocos Ma,
la Placa Africana y la placa de Arabia formaban una sola placa. Actualmente, estas se están separando
entre sí, permitido volcanismo básico el que crea nueva corteza oceánica y aleja a ambos bloques
continentales. El resultado es un nuevo fondo oceánico bajo el Mar Rojo. Esto es un típico ejemplo de
borde de placas Divergente.
PLACA
AFRICANA
PLACA
ARABIA
Corteza
oceánica en
formación
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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4.2. Bordes Convergentes
Se refiere a aquellos bordes donde 2 placas tectónicas se embisten. Dependiendo del tipo de cortezas involucradas, será el resultado de la convergencia.
Existen tres posibilidades
C. Oceánica vs C. Oceánica
C. Continental vs C. Oceánica
C. Continental vs C. Continental
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ZONAS DE CONVERGENCIA: SUBDUCCIÓN Y COLISIÓN
La sismicidad profunda puede ser
explicada por subducción
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Borde de Placa Convergente y la zona de Wadatti-Benioff
Al observar los sismos en bordes de placas convergente, podemos ver que ellos se
distribuyen como en la figura superior (estrellas rojas). Esta superficie representa el
contacto entre la placa subductada y la placa que cabalga, pues es allí donde los
esfuerzos tectónicos rompen roca y generan ondas sísmicas. ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo
I.2 Miguel Ortiz L. 75
Zona de Convergencia de placas
Convergencia entre corteza
Oceánica y Continental
Al colisionar 2 placas una de ellas se ve forzada a
subductar (hundirse en el manto). El factor determinante
será la densidad de la placa. En el caso de una colisión
Oceánica-Continental, es la primera de estas la cual es
subductada. En el caso de una colisión Oceánica-Oceánica,
subductará la de mayor densidad (fría y antigua). En el caso
de una colisión Continental-Continental, ninguna de ellas es
capaz de hundirse en el manto (por tener muy baja
densidad) y ambas se acrecionan y amalgaman, como es el
caso del choque entre las placas India y Euroasiatica.
Fusión parcial del
manto astenosferico
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Elementos de un margen de subducción • Fosa
• Prisma de acreción
• Antearco
• Arco
• Trasarco o antepaís
• Faja plegada y corrida
• Océano marginal
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Fosa o Trinchera (trench). Zona más profunda del los océanos.
Corresponde al lugar donde se comienza a subductar una placa.
Es una zona profunda debido al arrastre del slab contra la corteza
oceánica. Su profundidad está condicionada por el tipo de placa
que subducta (edad), el ángulo de subducción, y la cantidad de
sedimentos provenientes desde el continente que rellena en
mayor o menor grado la fosa. Por ejemplo la fosa Chile-Perú es
más profunda al norte donde la placa es más vieja y no recibe
sedimentos (por la aridez de la zona). En la zona sur, la fosa es
menos profunda debido a que la placa de nazca es más joven y
buyante, además del intenso aporte sedimentario proveniente de
las caudalosas hoyas hidrográficas de la vertiente occidental de
Los Andes.
Prisma de acreción (acretionary prism): Es aquella zona, de
forma prismática, donde el intenso cizalle acumula y deforma
rocas del fondo oceánico, ya sean sedimentos, o rocas ígneas de
la corteza oceánica (pillow+diques+gabros). Esta zona de
deformación genera rocas metamórficas y posee una geología
estructural definida con abundantes fallas inversas. Antiguos (Pz)
prismas acrecionarios han quedado obductados sobre el
continente y pueden ser estudiados en superficie hoy.
Antearco (forearc/back-arc): Toda aquella región de la corteza
continental que se ubica entre el arco magmático activo y la Fosa.
Arco (Arc): Región en forma de franja, orientada paralela al
borde continental, situada entre unos 80 a 200 km de distancia
desde la fosa. En esta franja se concentra la actividad magmática
profunda y se emplazan los volcanes como contraparte extrusivo.
Es la zona donde se concentra la actividad hidrotermal y se
relaciona a gran parte de los depósitos minerales. Por ser una
zona termalmente modificada (+ caliente) posee una geología
estructural especial, en ocasiones relacionada a fallamiento
extensivo (fallas normales). Se emplean también los términos arco
volcánico, arco magmático. También existe el término Arco de
Islas, que es resultado de subducción entre 2 placas oceánicas
(Las Marianas, Islas Sandwich, etc).
Trasarco (forearc): región comprendida entre el arco activo y la
cuenca de ante país. En el caso de las subducciones normales y
de bajó ángulo se caracteriza por el desarrollo de una tectónica
compresiva (fallas inversas que dan origen a una Faja Plegada y
Corrida). En el caso subducción de alto ángulo, el trasarco se
caracteriza por presentar extensión con desarrollo de fallas
normales. Cuando esto ocurre, la extensión puede operar al punto
de que se comience a formar fondo oceánico. A este fondo
oceánico de tras arco se le conoce como océano marginal.
Faja plegada y corrida (fold and thrust belt). Principal
morfología desarrollada en un tras arco en compresión. Se forma
al deformarse el trasarco como resultado de la compresión
generada por la subducción. Se forma por muchas fallas inversas
las que cabalgan bloques hacia el este. La deformación de la
corteza va avanzando hacia el este con el pasar del tiempo (Ma).
Estas fallas generan acortamiento del continente y engrosamiento
cortical.
Cuenca de antepaís (forearc basin): Se produce entre la FPC y
la zona cratónica. Debido al alzamiento del frente cordillerano
ocasionado por la faja plegada y corrida, el material erosionado se
transporta y acumula hacia el este en una zona topográficamente
más baja.
Océano margina o Cuenca marginal (marginal back-arc
basin: Cuando el trasarco se encuentra en extensión la corteza
continental se adelgaza hasta que material del manto se funde y
comienza a generar fondo oceánico de manera análoga a una
dorsal. A esta nueva loza oceánica y el sistema de cuenca
sedimentaria resultante, se le conoce como oceáno marginal.
Cratón (craton): Corresponde a aquella zona, alejada de los
bordes de placa, donde la dinámica de estos no genera
deformación ni magmatismo. Se caracterizan por ser zonas muy
estables geológicamente. Por lo mismo, muchas de las rocas que
encontramos en estos lugares son mucho más antiguas que las
de un borde de placa activo. (e.g. Chile v/s Brasil).
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
78
Influencia del ángulo de subducción
Se reconocen 2 tipos de zonas de subducción:
-De tipo Mariana
-De tipo Chileno
•Un ángulo bajo implica ausencia de
magmatismo.
•Un ángulo medio implica magmatismo
y compresión en la placa superior.
•Un ángulo muy alto implica
magmatismo y extensión detrás del
arco (puede formar fondo oceánico.
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Otro tipo de convergencia: Corteza Oceánica v/s Oceánica
Arco de Isla
Cuando la placa que subducta lo hace con alto ángulo, no es capaz de producir
compresión en el trasarco, por lo que en se genera extensión (A). Muchas veces
generando un Rift el que puede llegar a formar fondo oceánico. El caso típico
actual es la subducción en el arco de las Marianas y Japón. En Chile se piensa
que ocurrió algo similar durante el Jurásico inferior.
A
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
80
Convergencia entre cortezas continentales
La placa India se acreciona a la placa Euro-Asiática
mediante subducción, sin embargo las porciones de
corteza continental no pueden subductar. El resultado
de esto es la deformación de ambas cortezas alzando
bloques mediante pliegues y fallas formando los
Himalayas. Acreciones como estas también ocurrieron
en Chile en el Paleozoico.
Himalayas
Reconstrucción de la
deriva de India y su
impacto contra la placa
Euroasiatica ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo
I.2 Miguel Ortiz L. 81
Margen Convergente C. Continental-C. Continental
No hay subducción, solo colisión la que produce deformación de las masas
corticales, acortamiento alzamiento y sismicidad. Sin volcanismo. ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Sismicidad mundial según su profundidad
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
83
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
84
Arco de islas volcánicas
Ejemplo de convergencia entre 2 cortezas oceánicas. En este caso la parte oceánica
de la placa Sudamericana subducta bajo la Placa de Scotia. El resultado es un
magmatismo que forma volcanes en forma de un Arco de Islas volcánico,
representado por las Islas Sandwich.
Placa
Scotia
Placa
Sudamericana
Placa Antártica
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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4.3. Bordes Transformantes
ICO232/ 2ºSemestre 2014. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
88
En los bordes de placa transformantes,
la litósfera se desliza lateralmente.
Genera bajo volcanismo pero alta
sismicidad. En algunos casos son
límites de placa, en otros, estas
estructuras pueden estar al interior de
las placas facilitando el movimiento de
la corteza oceánica y/o continental
(menos común).
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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5. Puntos calientes o Hot Spot
• Corresponde a un magmatismo muy especial que no se encuentra directamente relacionado a bordes de placa.
• Zonas donde extruyen magmas que al parecer se relaciona a eventos en el manto profundo (primitivos).
• El asenso de magma en forma de chorro, sería fijo geográficamente y muy longevo en el tiempo.
• Debido a que las placas se mueven relativo al punto caliente, este deja un registro lineal en la corteza (cadena de volcanes), a medida que las lavas extruyen y la corteza se va desplazando paulatinamente.
• Pueden ocurrir en corteza oceánica y/o continental
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo
I.2 Miguel Ortiz L. 90
¿Cómo se forma un punto caliente?
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Hawaii
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Si se proyecta hacia el futuro el movimiento de las placas tectónicas, es posible
pensar que ellas deberían volver a agruparse en un gran supercontinente
nuevamente.
Lo cierto es que la geología ha detectado antiguos ciclos de acreción y separación de
supercontinentes similares al de Pangea, pero previos a este. Es así, como en la
historia de la Tierra han existido varios supercontinentes lo que define ciclos
tectónicos mayores. Estos ciclos poseen una duración de miles de millones de años
(1 a 1.5 Ga), desde que forma una sola masa, se separan y vuelven a juntarse. A este
largos ciclos se les conoce como ciclo de Wilson.
5. Ciclo de Wilson
Izq. Ciclo de Wilson simplificado. Comienza con un
supercontinente, el que comienza a separarse
formando un fondo oceánico, luego posibles bordes
de subducción y volcanismo, hasta que finalmente
ocurre una acreción de las masas dispersas para
cerrar el ciclo con un nuevo supercontinente. ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo
I.2 Miguel Ortiz L. 96
Edades de las rocas en el mundo Si graficamos todas las edades disponibles en todas las placas (~100500 edades U-
Pb), nos damos cuenta que existen períodos en que las rocas se forman
preferentemente. Esto está asociado a la evolución de los continentes y a los ciclos de
Wilson. Así, es posible ver de este gráfico los peaks de edades para cada
supercontinente.
1 solo ciclo de Wilson
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Formación
de Rodinia
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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A los 800 a 700 Ma Rodinia se
comienza a separar por el
norte y a los 600 a 500 se
separa en el sur.
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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Entre los 400 y 300 Ma se forma finalmente Gondwana en la forma que se ilustra en la imagen inferior. Luego, entre
los 320 y 230 Ma, se le adiciona una segunda masa desde el norte: Laurentia. En esta etapa (230 Ma), tenemos un
solo supercontinente llamado Pangea el que comenzará a dispersarse a los 160 Ma en el Jurásico Medio.
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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230 Ma
ICO232/ 2ºSemestre 2015. Clase2_Capítulo I.2 Miguel Ortiz L.
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