UNITAT DIDÀCTICA 1LA TERRA, UN PLANETA EN CANVI CONSTANT

1

Índex

1. Mètodes d’estudi de l’interior de la Terra.........................................................pàg.3 1.1-Mètodes directes.....................................................................................pàg.3 1.2-Mètodes indirectes..................................................................................pàg.3

 2. Les capes de la Terra.....................................................................................pàg.4 2.1- L’escorça................................................................................................pàg.4 2.2- Mantell....................................................................................................pàg.5 2.3- Nucli.......................................................................................................pàg.5

3-La calor interna de la Terra..............................................................................pàg.6

4-Les manifestacions internes de la Terra..........................................................pàg.6

4.1-Els volcans…………………………………………………………….………pàg.7

4.1.1-Volcans a Espanya……………………………………………………..pàg.8

4.2-Els terratrèmols o sismes……………………………………………………pàg.9

4.3-El moviment dels continents………………………………………………...pàg.10

4.3.1-Tipus de plaques.............................................................................pàg.11

4.3.2-Manifestacions volcàniques i sísmiques a les Illes Balears……….pàg.13

4.3.3-Els sistemes muntanyosos a les illes Balears................................pàg.13

1- Mètodes d’estudi de l’interior de la TerraEl coneixement de l’estructura i composició de l’interior del nostre planeta es basa sobretot en estudis indirectes i en alguns casos en observacions directes d’algunes regions de la Terra.L’interior de la Terra, amb un radi mitjà de 6.370 quilòmetres, no es pot estudiar d’una forma directa. L’estudi de l’interior de la Terra no es pot fer amb mètodes directes d’observació, donat que no s’ha pogut arribar més enllà dels primers 14 km amb

2

sondejos. Els mètodes indirectes ens revelen que l’interior de la Terra es troba diferenciat en capes.Així, els mètodes que han permès conèixer l’estructura i composició de la Terra es classifiquen en:1.1. Mètodes directesEs basa en l’estudi dels materials obtinguts directament. Aporta informació molt fiable sobre la composició de l’interior terrestre, però  només dels primers centenars de metres.Es basen en l’estudi de les mostres obtingudes per mitjà de les perforacions o sondeigs. La perforació científica de major profunditat s’està realitzant actualment a la península de Kola (Rússia) a 13 km, a molt poca profunditat si comparem aquesta longitud amb els 6.371 km que ens separen del centre de la Terra.També s’obté informació de perforacions petrolíferes (que arriben a assolir els 7km de profunditat), de mines (les més profundes poden fer 3km) i dels pous d’aigua, que no solen tenir més d’1 km de profunditat, però que a causa de la gran quantitat de pous que hi ha al planeta, aporten molta informació. Gràcies a les dades obtingudes en aquests sondeigs podem conèixer la composició exacta de les roques que formen els primers quilòmetres de l’escorça terrestre1.2. Mètodes indirectesSón els mètodes que es basen amb processos o fenòmens naturals que aporten dades suficients per permetre deduir com és l’interior terrestre.Es basen en l’estudi del comportament de les ones sísmiques en travessar la Terra (mètode sísmic), el magnetisme terrestre (mètode magnètic), la gravetat terrestre (mètode gravimètric), la densitat del planeta, l’emissió de calor interna (estudis geotèrmics), els meteorits (estudi dels meteorits).Mètode sísmic: ones i discontinuïtats sísmiquesLa major part dels coneixements sobre la composició i estructura de la Terra s’han obtingut a partir de l’estudi de la propagació de les ones sísmiques per l’interior de la Terra.  Les ones que es generen en els terratrèmols s’enregistren en els sismògrafs, que són uns instruments molt sensibles que poden enregistrar terratrèmols que es produeixen a milers de quilòmetres de distància i amb una intensitat tan petita que les seves vibracions no poden ser percebudes pels sentits humans.

 2-Les capes de la TerraL’estudi de la propagació de les ones sísmiques ha permès elaborar un model de l’interior de la Terra segons el qual el nostre planeta està diferenciat en diverses capes. 

3

Si ens fixem en la composició d’aquestes capes, obtenim l’escorça, el mantell i el nucli.2.1 L’escorçaL’escorça n’és la capa més superficial, rocosa, prima i sòlida. La discontinuïtat de Mohorovicic és la zona de transició que separa l’escorça del mantell. Es distingeixen:Escorça continental:El seu gruix varia entre 25 i 70 km. Forma les masses continentals.Escorça oceànica:És molt més prima (entre 5-10 km) que la continental i forma els fons oceànics. La seva densitat és major que la continental.2.2 El mantellÉs una capa rocosa situada sota l’escorça. S’estén des de la discontinuïtat de Mohorovicic, fins a la discontinuïtat de Gutenberg a 2.900 km de profunditat. Suposa un 83% del volum i un 65% de la massa total del planeta.Està compost bàsicament per oxigen, magnesi, silici i ferro, que es troben formant part de roques ultrabàsiques, com les peridotites i les eclogites.La discontinuïtat de Repetti (on les ones sísmiques experimenten un augment de la velocitat) el divideix en dues parts: el mantell superior i el mantell inferior, de composició similar però de densitats diferents.Mantell superior: Arriba fins als 670 km de profunditat. Les seves roques tenen una densitat mitjana de 3,5 g /cm3.Mantell inferior : Va des dels 670 km fins als 2.900 km. És més dens que el superior per les altes pressions que hi ha (densitat: 5-6 g/cm3) . Només podem fer hipòtesis de la seva composició.La temperatura del mantell és molt elevada, entre 1.000°C i 3.700°C.Possiblement les variacions en la velocitat que les ones sísmiques pateixen en travessar el mantell es deguin a variacions físiques més que químiques: l’empaquetament dels àtoms ha de fer-se més estret en augmentar la pressió. Cada canvi estructural augmenta la rigidesa de la roca, i amb ella la velocitat de les ones sísmiques2.3 El nucli

4

És la capa més interna, estenent des de la discontinuïtat de Gutenberg fins al centre de la Terra, a 6.371Km. Representa aproximadament el 14% del volum de la Terra i el 31-32% de la seva massa.Pel que fa a les condicions termodinàmiques es creu que hi ha pressions de diversos centenars de milers d’atmosferes i temperatures com a màxim de 4000 a 5000 ºC.La composició del nucli és metàl·lica, i es calcula que majoritàriament està composta de ferro (85%), níquel (5%), i la resta, d’elements no metàl·lics. És una capa molt densa (12-13 g/cm3). Se suposa que la part externa del nucli està fosa. També diferenciem dues parts, tot i que tenen la mateixa composició, tenen diferent estat físic ( la part interna és sòlida).

3-La calor interna de la Terra

L’origen de la calor interna del planeta l’hem de cercar en l’origen de la Terra.El nostre planeta es va formar fa més o menys una 4600milions d’anys.A dia d’avui es pensa que la formació de la Terra i de tot el Sistema Solar va començar a partir d’una supernova ( explosió d’una estrella) que va crear una nebulosa de pols i gas.La nebulosa va començar a girar, concentrant les partícules de pols i gas interestel·lar, originant el Sol.Poc després que es va formar el Sol, orbitava al seu voltant una gran quantitat de matèria.Tota aquesta matèria va començar a unir-se formant petits grups, cada vegada de mida més gran, fins que va crear un petit planeta.A més, en aquest petit planeta, impactaren meteorits que es varen quedar incrustats per la força de col·lisió. Aquest fenomen, per una banda va augmentar la mida del planeta que s’ha acabava de formar i per altra banda, va elevar la seva temperatura. A la fi, els materials metàl·lics per la seva elevada densitat, s’enfonsaren cap a l’interior i formaren el nucli composat quasi totalment per ferro.

La calor interna( energia geotèrmica) de la Terra prové d'unes quantes fonts:- De l’impacte de diversos cossos estel·lars ( meteorits, …) en xocar amb el planeta durant el seu procés de formació.-De fregament dels elements metàl·lics (ferro) a mesura que s’enfonsen cap el nucli.-De les radiacions emeses per la desintegració dels elements diferents radioactius que hi ha a la Terra, com l’urani.

Uns 300 milions d’anys després de la seva creació, poc a poc, la Terra es va refredar originant diferents capes concèntriques: nucli, mantell i escorça.

5

El procés d’alliberament de la calor que va començar fa 4600 milions d’anys continua en l'actualitat i es prolongarà fins que tota l'energia de la Terra es dispersi en el fred Univers.

4-Les manifestacions internes de la Terra

A l’interior del planeta hi ha unes condicions de temperatures i de pressions elevades que constitueixen l’origen de tots els processos geològics interns.Els processos geològics interns són els responsables de molts dels fenòmens geològics que ocorren a la Terra com:4.1-Els volcans

Són obertures (punts) de l’escorça terrestre per on surten materials de l’interior del planeta.

Les parts d'un volcà són:

Materials emesos pels volcans: Productes líquids . Es tracta de les laves, materials fosos a temperatures més

altes de 1000 °C, semblants al magma del qual procedeixen, però sense gairebé gasos.

Productes gasosos . Es desprenen del magma quan ixen i són,principalment, vapor d’aigua, sulfur d’hidrogen i diòxid de carboni. Com més s’hi acumulen l’explosió és més violenta.

Productes sòlids o piroclasts. Es classifiquen, segons la dimensió:

_ Cendres: partícules de menys de 2 mm de diàmetre. _ Lapil·lis: con el diàmetre del qual oscil·la entre 2 i 64 mm. _ Bombes volcàniques: roques arredonides de més de 64 mm.

Tipus de volcans:

6

Depenent de les característiques de les erupcions, els volcans es classifiquen en tres tipus:_ Volcà hawaià (1). El magma és molt fluid; genera erupcions tranquil·les . Com per exemple el volcà Kilauea a l’illa de Hawaii._ Volcà estrombolià (2). El magma és menys fluid que en el hawaià; es produeixen explosions moderades. Deu el nom al volcà Stromboli, a Itàlia._ Volcà peleà (3). El magma és molt viscós; s'originen erupcions molt explosives. Deu el nom al volcà la Montagne Pelée que, el 1902, va originar un núvol ardent que va destruir la ciutat de Saint-Pierre a l’illa Martinica.

1 2 34.1.1-Volcans a Espanya

A Espanya, la regió volcànica per excel·lència són les illes Canàries i encara es poden observar fenòmens de vulcanisme atenuat al parc nacional de Timanfaya (Lanzarote). També hi ha altres formacions volcàniques a Campo de Calatrava, al cap de Gata, a Olot i als Columbrets._ Les illes Canàries. Van sorgir d’una gran activitat volcànica de milions d’anys. L’arxipèlag és la part emergida de volcans submarins i les illes no es van formar al mateix temps: les més antigues sónFuerteventura i Lanzarote, amb uns 20 milions d’anys; la més jove és l’illa d’El Hierro amb tan sols 750 000 anys. L’última erupció volcànica es va produir a l’illa de La Palma, el 1971. A Tenerife hi ha el volcà amb el pic més alt d’Espanya (3 718 m) i el tercer més alt del món des de la base: el Teide._ Campo de Calatrava (Ciudad Real). Es tracta d’una de les zones de vulcanisme recent amb nombroses formacions volcàniques. Cal destacar el llac de cràter de La Posadilla._ Cap de Gata (Almeria). Aquesta serra està formada per roques volcàniques, que es van originar també en una època recent, encara que no té volcans actius actualment._ Olot (Girona). En aquesta localitat hi ha més de trenta volcans, actius fins fa uns deu mil anys. A prop de l’aeroport de Girona hi ha la Crosa de Sant Dalmai, el cràter volcànic més gran de la península ibèrica._ Els Columbrets (Castelló). Aquest conjunt d’illes està situatdavant de les costes de la península ibèrica. L’illa més gran té un perfil en forma d’arc, que és característic d’una gran activitat volcànica submarina.

7

Zones d’origen volcànic a Espanya.L’activitat volcànica pot causar greus catàstrofes provocades per:_ L’emissió de lava, que destrueix el que troba al seu pas._ L’emissió de gasos, que afecten les vies respiratòries dels éssers humans i dels animals._ La pluja de piroclasts i de cendres, que destrueix els cultius._ Els núvols ardents, que poden arrasar ciutats.._ El desgel produït per la calor en volcans que tenen vessants gelats, que pot ocasionar unes inundacions greus i formar rius de fang.En les zones terrestres de risc volcànic tant la predicció com la prevenciósón fonamentals.

Algunes erupcions volcàniques històriques_ Itàlia, 79 a. C.: el Vesuvi va destruir la ciutat de Pompeia, i va provocar la mort de més de 2 000 persones._ Itàlia, 1169: l’erupció volcànica de l’Etna, a l’illa de Sicília, va destruirCatània, i va deixar uns 15 000 morts._ Indonèsia, 1883: el gran volcà Krakatoa va produir ones de 35 m36 000 morts.

4.2- Els terratrèmols o sismes

Són moviments breus i bruscos de les capes superficials de la Terra, produïts per la fractura i el desplaçament consegüent de grans masses rocoses de l’escorça terrestre.S’hi poden distingir els elements següents:_ Hipocentre. És la zona de l’interior del planeta on s’origina un terratrè mol i, per tant, les ones sísmiques._ Epicentre. és el punt de la superfície de la Terra on es perceben els efectes d’un terratrémol amb amb més intensitat._ Ones sísmiques. Són les vibracions que, des de l’hipocentre del terratrèmol, transmeten el moviment en totes les direccions de l’espai i produeixen les catàstrofes.

8

Les ones sísmiques poden detectar-se mitjançant uns aparells que reben el nom de sismògrafs i quedar enregistrades en uns gràfics denominats sismogrames.La magnitud d’un terratrémol ens permet conéixer l’energiaalliberada durant el sisme.Per a mesurar la magnitud s’utilitza l’escala de Richter,que consta de 9 graus, cada un dels quals suposa un alliberament d’energia 10 vegades més gran que la del grau anterior.Els terratrèmols poden causar greus catàstrofes provocades per:_ Afonament d’edificis._ Destrucció de pobles provocada pels lliscaments de terra._ Incendis ocasionats per la ruptura de les conduccions de gas i d’electricitat._ Inundacions causades per la destrucció d’embassaments i ruptures en les conduccions d’aigua._ Destrucció de zones costaneres quan el terratrémol té lloc al fons de la mar (sisme submarí), provocada per les ones gegantines que es produeixen —tsunamis—, que poden tenir efectes devastadors, ja que desplacen tones d’aigua i tenen conseqüències geològiques importants (fonamentalment, l’erosió i les derivades de les inundacions).

Un cas recent va ser en març del 2011 en l’escala de Richter que va arrasar la costa de l’oceà Pacífic del Japó. Aquest sisme submarí, l’epicentre del qual es va situarmar endins, va provocar un tsunami amb unes ones de fins a deu metres.Segons van mostrar les imatges captades per la NASA, aquest sisme sembla haver desplaçat uns 2,4 m l’illa principal del Japó i gairebé 10 cm l’eix de rotació de la Terra.

4.3-El moviment dels continents.Hi ha cap indici que ens faça pensar que els continents del planeta són com les peces d’un trencaclosques? Si és així, com hi encaixarien?L’any 1912, el científic alemany Alfred Wegener va suggerir que, fa milions d’anys,els continents estaven junts formant un únic supercontinent que va denominar Pangea. Aquesta gran massa de terra es va fragmentar en trossos que es van desplaçar sobre els fons oceànics i van donar lloc als continents tal com els coneixemactualment.

fa 300 milions d’anys fa 120 milions d’anys

9

fa 60 milions d’anys present

La posició actual dels continents és el resultat de la fractura d’un continent primitiu (Pangea), els fragments del qual s’han anat desplaçat.

Per a desenvolupar la teoria de la deriva dels continents, Wegener vaaportar proves de tipus diferent:-Geogràfiques. Les línies de costa d’alguns continents encaixen perfectament, com l’est d’Amèrica del Sud i l’oest d’Àfrica.- Climàtiques. Hi ha restes de glaceres al Brasil o al Congo i jaciments d’hulla a Groenlàndia que fan pensar que aquests països van tenir en el passat una localització diferent de l’actual.-Biològiques. A banda i banda de l’Atlàntic viuen animals terrestres de la mateixa espècie que no saben nadar. Com s’explica, per tant, la presència d’aquests animals a banda i banda de l’oceà?- Paleontològiques. S’han trobat fòssils d’animals i de plantes molt semblants a les dues costes banyades per l’oceà Atlàntic.

Wegener va denominar deriva dels continents la seua teoria revolucionària i, encara que va aportar proves que la confirmaven, no va saber explicar quina força era capaç d’arrossegar masses de terra tan grans (tot i que suggerí la rotació terrestre) per la qual cosa els científics del seu temps no la van acceptar.

En la dècada del 1960, uns quants investigadors van corregir i van completar la teoria de la deriva dels continents de Wegener i van formular la teoria de la tectònica de plaques, vigent en l’actualitat:

La part sòlida més externa de la Terra, anomenada litosfera, no és contínua, sinó que està dividida en grans blocs o plaques que encaixen entre si com les peces d’un trencaclosques gegantí i suren sobre una capa del mantell, més densament i parcialment fosa, anomenada astenosfera.

10

Segons aquesta teoria, no són els continents els que es desplacen, com deia Wegener, sinó les plaques litosfèriques.

4.3.1-Tipus de plaques litosfèriques_ Oceàniques. Estan formades per litosfera oceànica._ Continentals. Estan compostes per litosfera continental._ Mixtes. Estan constituïdes per litosfera continental i oceànica.

Quan es mouen, les plaques poden separar-se, xocar o bé desplaçarse fregant-se entre si._ Quan les plaques se separen —com ocorre al centre de l’Atlàntic entre la placa africana i la placa sud-americana—, hi ha un ascens de materials des de l’interior del planeta, que provoca erupcions volcàniques i, amb això, la formació de grans elevacions submarinesanomenades dorsals oceàniques.

11

_ Quan dues plaques col·lideixen entre si i una llisca per davall del’altra —fenomen que rep el nom de subducció—, s’originen forts terratrèmols i volcans, i es formen serralades, com la dels Andes,a l’Amèrica del Sud. És el cas de la placa de Nazca i de la placa sud-americana._ Quan les plaques llisquen l’una respecte d’una altra —com està ocorrent entre les plaques nord-americana i del Pacífic—, s’originen grans terratrèmols. La falla de San Andrés, a Califòrnia, és una fractura provocada pel desplaçament de les plaques en sentits oposats.Aquest moviment provoca terratrémols forts, com el que va destruir la ciutat de San Francisco el 1906.

La tectònica de plaques al nostre país

En l’era terciària, fa 65 milions d’anys, la placa africana va xocar amb l’eurasiàtica, i va deixar al mig la península ibèrica; la col·lisió entre la península i França va fer emergir els Pirineus. Al cap de poc temps, l’empenyiment d’Àfrica va originar les serralades Bètiques i el Sistema Central.

4.3.2-Manifestacions volcàniques i sísmiques a les Illes Balears

Les illes Balears són molt a prop del límit entre les plaques eurasiàtica i africana; i tot i que a les zones properes als límits entre plaques l’activitat volcànica i sísmica sol ser molt intensa, la realitat és que a les Balears aquests tipus de fenòmens no són gaire destacables. Pel que fa a l’activitat volcànica, només alguns afloraments de roques posen de manifest que en èpoques passades hi va haver activitat volcànica a les Balears; com és el cas d’alguns indrets de Mallorca (Cala Tuent, Ternelles) i de la zona nord de Menorca. Malgrat que a les Balears es registra activitat sísmica de baixa intensitat de manera continuada, des de mitjans del segle XIX no s’hi ha produït cap moviment sísmic remarcable. Els moviments sísmics que s’hi produeixen són a conseqüència de l’activitat en el sistema de falles associades als plegaments de les serralades de les Balears. D’altra banda, s’han d’esmentar els efectes que va provocar el terratrèmol amb epicentre al nord d’Algèria el maig de 2003 al ports d’Eivissa i del sud de Mallorca.

4.3.3-Els sistemes muntanyosos a les illes Balears

Al final del secundari, va començar un moviment d’acostament entre la placa eurasià- tica i la placa africana que va continuar durant el terciari. Aquest procés de col·lisió va donar lloc a les serralades Bètiques, que presenten una estructura molt complexa. Aquest orògen s’inicia a Andalusia, continua pel sud del País Valencià i segueix sense

12

interrupció en direcció nord-oest pel fons de la mar, i les illes Balears són la part emergida d’aquest promontori. La serralada s’interromp amb una falla al nord de Menorca, i aquesta illa no té, per tant, el mateix origen. A Mallorca es formaren dues alineacions muntanyoses més o manco paral·leles en direcció SE-NO, separades per una gran depressió central. Són la serra de Tramuntana i les serres de Llevant. La serra de Tramuntana engloba les muntanyes més elevades de totes les Balears, moltes de les quals tenen cims que superen els 1000 metres. El puig Major (1445 m) n’és el cim més alt. A les serres de Llevant, les majors altituds són al voltant dels 500 metres i el punt més alt és el puig de sa Talaia Freda de Son Morell, de 561 metres. D’altra banda, també hem de destacar un puig aïllat que s’eleva a la depressió central, el puig de Randa (543 m). Menorca és una illa plana. La major part del territori està a manco de 100 metres d’altura, i la màxima elevació és el Toro (350 m). La continuada presència de desnivells a Eivissa fa que paregui una illa abrupta malgrat que la seva elevació màxima només fa 475 metres (sa Talaiassa). A Formentera el relleu és més aviat pla, l’altitud màxima és la Mola (200 m).

13