Estructura i dinàmica interna de la Terra: xeosfera i tectònica de plaques

Xeosfera: estructura i composició

La xeosfera és un subsistema terrestre que serveix de suport o base a la resta de sistemes.

Estructura xeoquímica

Segons la composició, la Terra es divideix en escorça, mantell i nucli, separats per discontinuïtats sísmiques:

• Lehmann separa el nucli intern de l'extern.
• Gutenberg separa el nucli del mantell.
• Mohorovičić separa el mantell de l'escorça.

Nucli

És la capa més interna, representa aproximadament el 30% de la massa total del planeta i té pressions i temperatures molt elevades. Es distingeixen dues subcapes de la mateixa composició però diferent estat: el nucli intern, sòlid, i el nucli extern, líquid.

Mantell

És la capa rocosa situada entre les discontinuïtats de Gutenberg i Mohorovičić. Està composta fonamentalment de roca peridotita, amb altes temperatures i una gran pressió de confinament. Es divideix en mantell superior i mantell inferior, separats per la discontinuïtat de Repetti.

Escorça

És la capa superficial, fina i de gruix variable, formada per roques més lleugeres compostes de silicats. Es distingeixen dues parts: escorça oceànica i escorça continental.

Estructura dinàmica

• Litosfera: capa externa de roca dura i fràgil, formada per tota l'escorça i part del mantell superior, de gruix variable.
• Astenosfera: capa plàstica del mantell superior, situada sota la litosfera, en estat de fusió parcial.
• Mesosfera: equivaleix a la resta del mantell superior i a tot el mantell inferior.
• Endosfera: correspon al nucli extern fos i al nucli intern sòlid, format per ferro i níquel.

Tectònica de plaques

La tectònica de plaques és una teoria geològica de síntesi nascuda a la dècada dels anys 60 del segle XX, que explica els fenòmens geològics interns. És una teoria mobilista proposada als anys 50 per Alfred Wegener i recull les seqüències que aquesta mobilitat va tenir en l'evolució dels éssers vivents, en la formació dels recursos naturals, en la dinàmica de la hidrosfera, així com en la distribució de les conques sedimentàries i dels graus orogènics.

Concepte de placa i principals placas

Les plaques litosfèriques són fragments rígids de litosfera de fins a 100 km de gruix que freguen i llisquen sobre la capa plàstica del mantell.

• Mixtes (escorça continental i oceànica): euroasiàtica, africana, nord-americana.
• Oceàniques: pacífica, de Nazca.
• Placas menors: filipina, aràbica, iraniana, del Carib, de Cocos.

En general, les zones d'intraplaca són estables i amb poca activitat sísmica, mentre que els límits de placa són zones molt actives que concentren l'activitat interna del planeta, com volcans, activitat sísmica i creació de serralades.

Límits de placa

• Límits constructius o divergents: separació de plaques. Les dorsals oceàniques indiquen expansió oceànica i la separació dels continents situats als marges dels oceans. Hi ha vulcanisme i activitat sísmica superficial.
• Límits destructius o convergents: col·lisió de plaques. Són les zones de subducció, que impliquen tancament oceànic, intensa activitat sísmica amb focus superficials i profunds, activitat volcànica i formació de serralades per col·lisió.
• Límits transformants: falles actives amb desplaçament lateral de plaques que es mouen en sentits oposats.

Fenòmens d'intraplaca

• Zones sísmiques d'intraplaca: falles actives a l'interior de les plaques.
• Vulcanisme d'intraplaca: punts calents o columnes ascendents de magma anomenades plomes convectives.

Balanç energètic de la Terra

El sistema Terra està sostingut per un flux permanent d'energia que prové de dues fonts:

• Interna: energia geotèrmica o calor interna terrestre, i l'energia elàstica.
• Externa: procedent de la radiació solar, o conjunt de radiacions emeses pel Sol que constitueixen l'espectre electromagnètic. Part de l'energia solar que incideix sobre la superfície terrestre es reflecteix directament cap a l'espai, però la resta és absorbida per l'atmosfera, els oceans i les terres emergides en forma d'energia calorífica. Aquesta energia es pot transformar en energia mecànica o es pot reemetre com a radiació infraroja.

Xeodinàmica interna

Concepte, origen i gradient geotèrmic

La xeodinàmica interna es manifesta en forma d'energia tèrmica i elàstica. Té un doble origen i es propaga a través del mantell i de l'escorça per convecció.

• La Terra es va formar fa 4.600 milions d'anys, igual que tots els planetes del sistema solar, per aglomeració de matèria sotmesa a atracció gravitatòria a partir d'un disc primitiu de pols i gasos que va originar el sistema solar.
• La creació allibera calor, que va arribar a ser tan elevada que en els primers temps el planeta es va convertir en una massa incandescent i fosa que giravaa sobre si mateixa i al voltant del Sol. Poc a poc es va refredar i va evolucionar fins a tenir les característiques actuals.
• A causa de l'estat de fusió i del moviment de rotació, es va produir la diferenciació per densitat dels materials terrestres, distribuïts per capes: els elements més pesats, com el ferro, van enfonsar-se cap a l'interior, i els més lleugers van ascendir cap a les zones superficials.
• Simultàniament, els elements químics reaccionen entre si segons les seves afinitats químiques, formant minerals, especialment silicats.
• Anomena's gradient geotèrmic l'augment de la temperatura de l'interior terrestre a mesura que augmenta la profunditat.

Processos interns

Són transformacions que es produeixen al planeta a causa de l'energia interna terrestre. Solen ser progressives, però també poden deure's a l'alliberament sobtat d'energia. Els processos geològics interns s'expliquen per la teoria de la tectònica de plaques i comparteixen les següents característiques:

• Tenen lloc en zones profundes de l'escorça o del mantell.
• Utilitzen energia interna terrestre.
• Són processos constructors de relleu.
• Són realitzats pels agents geològics interns.
• Són continus en el temps, però no en l'espai.

Magmatisme

És el procés generador de roques que transfereix calor des del mantell fins a la superfície. S'anomena magma una fusió de composició silicatada que es forma en zones profundes de l'escorça o del mantell terrestre.

Sismicitat

L'activitat sísmica és més notòria als límits de placa, a causa de la interacció entre plaques contigües. Es concentra a les vores del Pacífic i a la franja mediterrània.

Deformacions tectòniques

A les zones de col·lisió entre plaques, o límits destructius, es produeix una gran deformació dels materials, originant orògens de subducció i de col·lisió.

Metamorfisme

És la transformació de qualsevol tipus de roca en roques metamòrfiques per acció de la pressió i/o de la temperatura.