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Fundamentos de la Tectónica de placas

Fundamentos de la Tectónica de placas

La tectónica de placas es el modelo o teoría que se ha utilizado durante los últimos 60 años para entender el desarrollo y la estructura de la Tierra – más específicamente el origen de los continentes y los océanos, de rocas plegadas y sierras, de terremotos y volcanes, y de la deriva continental. Se explica con cierto detalle en el capítulo 10, pero se introduce aquí porque incluye conceptos que son importantes para muchos de los temas tratados en los próximos capítulos.

La clave para entender la tectónica de placas es la comprensión de la estructura interna de la Tierra, que se ilustra en la Figura 1.6. De la Tierra núcleo se compone principalmente de hierro. El núcleo externo es lo suficientemente caliente para el hierro sea líquida. El núcleo interno, aunque aún más caliente, es bajo tanta presión que es sólido. El manto está compuesto de hierro y de magnesio silicato de minerales. El grueso de la capa, que rodea el núcleo externo, es roca sólida, pero es lo suficientemente plástico para ser capaz de fluir lentamente. Alrededor de la parte de la capa es una capa parcialmente fundida (la astenosfera ), y la parte más externa del manto es rígido.

La corteza – compuesta principalmente de granito en los continentes y en su mayoría de basalto debajo de los océanos – también es rígido. La corteza y el manto exterior rígida juntos conforman la litosfera . La litosfera se divide en aproximadamente 20 placas tectónicas que se mueven en direcciones diferentes en la superficie de la Tierra.

Una propiedad importante de la Tierra (y otros planetas) es que la temperatura aumenta con la profundidad, desde cerca de 0 ° C en la superficie a alrededor de 7000 ° C en el centro del núcleo. En la corteza, la tasa de aumento de la temperatura es de aproximadamente 30 ° C / km. Esto se conoce como el gradiente geotérmico .

La estructura del interior de la Tierra que muestra el núcleo interno y externo, las diferentes capas de la capa, y la corteza [Wikipedia]
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Figura 1.6 La estructura del interior de la tierra que muestra el núcleo interior y exterior, las diferentes capas de la capa, y la corteza [Wikipedia]

 

El calor fluye continuamente hacia el exterior desde el interior de la Tierra, y la transferencia de calor desde el núcleo al manto causa de convección en el manto (Figura 1.7). Esta convección es la principal fuerza motriz para el movimiento de las placas tectónicas. En los lugares donde las corrientes de convección del manto se mueven hacia arriba, las formas de nueva litosfera (en cordilleras oceánicas), y las placas se separan (divergen). Donde dos placas están convergiendo (y el flujo convectivo es hacia abajo), será una placa subducted (empujado hacia abajo) en el manto debajo de la otra. Muchos de los grandes terremotos y volcanes de la Tierra están asociados con los límites convergentes.

Un modelo de convección dentro del manto de la Tierra
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Figura 1.7 Un modelo de convección dentro del manto de la Tierra

 

principales placas tectónicas de la Tierra y las direcciones y tasas a las que son divergentes en las dorsales del lecho marino, se muestran en la Figura 1.8.

Ceremonias

Ejercicio 1.2 Placa de movimiento durante su vida

Utilizando un mapa de las placas tectónicas de Internet o la Figura 1.8, determinar qué placa tectónica que está en este momento, aproximadamente la rapidez con que se está moviendo, y en qué dirección. ¿Hasta dónde ha movido esa placa en relación con el núcleo de la Tierra desde que naciste?

Figura 1.8 de placas tectónicos y rasgos tectónicos que han sido activos en los últimos 1 millón de años la Tierra [http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plate_tectonics_map.gif]
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Figura 1.8 de placas tectónicos y rasgos tectónicos que han sido activos en los últimos 1 millón de años la Tierra

Tiempo geológico

En 1788, después de muchos años de estudio geológico, James Hutton, uno de los grandes pioneros de la geología, escribió lo siguiente acerca de la edad de la Tierra: El resultado, por lo tanto, de nuestra presente investigación es que no encontramos ningún vestigio de un principio – sin perspectiva de un fin . [1]  Por supuesto que no era exactamente correcta, hubo un comienzo y no habrá fin a la Tierra, pero lo que estaba tratando de expresar es que el tiempo geológico es tan vasta que los seres humanos, que normalmente viven menos de un siglo, no tienen forma de apreciar la cantidad de tiempo geológico que hay.

Hutton ni siquiera se intenta asignar una edad a la Tierra, pero ahora sabemos que es aproximadamente 4.570 millones de años. Utilizando la notación científica para el tiempo geológico, es decir 4.570 Ma (por año de mega o “millones de años”) o 4,57 Ga (por giga año o mil millones de años). Fechas más recientes se pueden expresar en ka ( kilo anual ); por ejemplo, el último ciclo de la glaciación terminó hace aproximadamente al 11,7 ka o 11.700 años. Esta notación se utiliza para las fechas geológicas a lo largo de este libro.

Ceremonias

Ejercicio 1.3 Utilizando la notación de tiempo geológico

Para ayudar a entender la notación científica para el tiempo geológico, escribir lo siguiente en números (por ejemplo, 3,23 mA = 3.230.000 años).

2,75 ka 
0,93 Ga 
14.2 Ma 

Utilizamos esta notación para describir los tiempos del presente, pero no para expresar las diferencias de tiempo en el pasado. Por ejemplo, podríamos decir que los dinosaurios vivieron desde alrededor de 225 mA a 65 mA, que es de 160 millones de años, pero no diríamos que vivieron durante 160 mA.

Por desgracia, saber expresar el tiempo geológico no ayuda a entender o apreciar su extensión. Una versión de la escala de tiempo geológico se incluye como la Figura 1.9. A diferencia de las escalas de tiempo se verá en otros lugares, o incluso más adelante en este libro, esta escala de tiempo es lineal a lo largo de su longitud, lo que significa que 50 mA durante el Cenozoico es el mismo grosor que 50 mA durante la Hadeano -en cada caso acerca de la altura de la “M” en Ma.

La época glacial del Pleistoceno comenzó aproximadamente 2,6 Ma, lo que equivale a la mitad del grosor de la línea gris delgada en la parte superior de la barra amarilla marcada “Cenozoico.” La mayoría de las otras escalas de tiempo tienen partes anteriores de la historia de la Tierra comprimido de modo que más detalle puede se muestra para las partes más recientes. Eso hace que sea difícil apreciar la magnitud del tiempo geológico.

Fundamentos de la Tectónica de placas
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Figura 1.9 La escala de tiempo geológico [SE]

Para crear un cierto contexto, el Fanerozoico Eon (los últimos 542 millones de años) se llama así por el tiempo durante el cual visibles ( phaneros ) vida ( zoi ) está presente en el registro geológico. De hecho, los organismos grandes – los que dejan fósiles visibles a simple vista – han existido desde hace un poco más que eso, apareciendo por primera vez alrededor de 600 Ma, o un lapso de poco más del 13% del tiempo geológico.

Los animales han sido en tierra durante 360 millones de años, o un 8% del tiempo geológico. Mamíferos han dominado desde la desaparición de los dinosaurios alrededor de 65 Ma, o 1.5% del tiempo geológico, y el género Homo ha existido desde aproximadamente 2,2 Ma, o 0,05% (1 / 2000a) de tiempo geológico.

(Geólogos y estudiantes de geología)

tienen que entender el tiempo geológico. Eso no significa simplemente memorizar la escala de tiempo geológico; En cambio, significa hacer que su mente alrededor del concepto de que aunque la mayoría de los procesos geológicos son cosas muy lentas y muy grandes e importantes pueden suceder cuando estos procesos continúan durante bastante tiempo.

Por ejemplo, el Océano Atlántico entre Nueva Escocia y el noroeste de África ha sido cada vez más amplio a un ritmo de alrededor de 2,5 cm por año. Imagínese tomando un viaje a esa velocidad – que sería imposible y ridículamente lento. Y, sin embargo, desde que comenzó a formarse alrededor de 200 Ma (sólo el 4% del tiempo geológico), el Océano Atlántico ha crecido hasta una anchura de más de 5.000 km de distancia!

Un mecanismo útil para la comprensión de tiempo geológico es escalar todo abajo en un solo año. El origen del sistema solar y la Tierra en 4,57 Ga estaría representado por el 1 de enero y el presente año estaría representada por la última pequeña fracción de segundo en la víspera de Año Nuevo. A esta escala, cada día del año representa 12,5 millones de años; cada hora representa aproximadamente 500.000 años; cada minuto representa 8.694 años; y cada segundo representa 145 años. Algunos eventos importantes en la historia de la Tierra, tal como se expresa en esta escala de tiempo, se resumen en la Tabla 1.1.

EventoFecha aproximadaequivalente Calendario
Formación de océanos y continentes4.5 a 4.4 Gaenero
Evolución de las primeras formas de vida primitivas3.8 Gaprincipios de marzo
La formación de las rocas más antiguas de la Columbia Británica2,0 Gajulio
Evolución de los primeros animales multicelulares0,6 Ga o 600 Ma15 de noviembre
Animales primera arrastraron a tierra360 MaDiciembre 1
Isla de Vancouver alcanzó se formaron América del Norte y las Montañas Rocosas90 Ma25 de diciembre
La extinción de los dinosaurios no aviares65 Ma26 de de diciembre de
A partir de la edad de hielo del Pleistoceno2 Ma o 2000 ka8 pm, diciembre 31
Retiro de la más reciente hielo glacial desde el sur de Canadá14 ka23:58, 31 de Diciembre
La llegada de las primeras personas en Columbia Británica10 ka23:59, 31 de Diciembre
La llegada de los primeros europeos en la costa oeste de lo que hoy es CanadáHace 250 años2 segundos antes de la medianoche, 31 de Diciembre

Tabla 1.1 Un resumen de algunas de las fechas geológicas importantes expresadas como si todo el tiempo geológico se condensó en un año [SE]

 

Ceremonias

Ejercicio 1.4 Tome un viaje a través del tiempo geológico

Vamos en un viaje por carretera! Pack algunos bocadillos y agarrar un poco de su música favorita. Vamos a empezar en Tofino en la isla de Vancouver y la cabeza para el Museo Royal Tyrrell en las afueras de Drumheller, Alberta, 1.500 km. En el camino, hablaremos de algunos sitios geológicos importantes que pasan, y usaremos la distancia como una forma de visualizar la magnitud del tiempo geológico. Por supuesto que es sólo un viaje por carretera “virtual”, pero será divertido de todos modos.

Una vez que usted ha tenido la oportunidad de hacer el viaje por carretera, responder a estas preguntas:

1. Necesitamos oxígeno para sobrevivir, y sin embargo la primera presencia de oxígeno libre (O 2 gas) en la atmósfera y los océanos era una “catástrofe” para algunos organismos. ¿Cuándo ocurrió esto y por qué fue una catástrofe?

2. Aproximadamente la cantidad de tiempo transcurrido entre la colonización de la tierra por las plantas y los animales?

3. Explicar por qué la evolución de las plantas es un paso crítico en la evolución de la vida en la Tierra.

 

 

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