Abans de començar…
- La Terra és un planeta actiu, en canvi constant.
- Alguns d’aquests canvis, com els originats per una tempesta, un terratrèmol o un volcà, són ràpids i fàcils de veure.
- D’altres, com l’erosió d’una muntanya produïda per l’aigua d ela pluja, s’esdevenen molt lentament i poden passar desapercebuts.
- L’energia interna de la Terra procedeix del procés de formació de la Terra i de l’energia alliberada en desintegrar-se els elements radioactius que hi ha al seu interior.
- La litosfera es la capa sòlida mes externa de la Terra i s’estructura en diverses plaques litosfèriques.
- Els volcans i els terratrèmols tenen l’origen en l’activitat que hi ha a l’interior de la Terra.
Energia interna de la Terra
L’energia interna de la Terra procedeix del procés de formació de la Terra i de l'energia alliberada en desintegrar-se els elements radioactius que hi ha al seu interior. L'energia tèrmica de l'interior de la Terra, anomenada geotèrmica, origina molts processos que afecten la superfície terrestre:
- Erupcions volcàniques.
- Guèisers.
- Aigües termals.
- Terratrèmol.
 |
| Erupció d'un volcà. |
 |
| Imatge d'un volcà captada per la NASA Earth Observatory. |
 |
| Una illa volcànica japonesa no para de creìxer gràcies al fluxe de magma. |
 |
| Un guèiser és un tipus de font termal que expulsa periòdicament una columna d'aigua calenta i vapor d'aigua. Aquesta imatge pertany al guèiser Old Faithful en el parc de Yellowstone. |
 |
| Espectacular guèiser en Islàndia. |
 |
| Volcà Morning Glory Pool en Estats Units. Aquesta piscina termal, situada en el Parc Nacional de Yellowstone, conté algues resistents a la calor i microorganismes, que són els responsables de què les aigües adquireixin aquests colors. |
 |
| Semuc Champey, una bellesa natural situada en Guatemala. |
 |
| Els efectes devastadors d'un terratrèmol. |
Estructura interna de la Terra
Ja vam estudiar al tema de la Geosfera que la Terra presenta un estructura constituïda per tres capes concèntriques amb característiques diferents: l'escorça, el mantell i el nucli.
Escorça i litosfera:
L'escorça és la capa més externa i prima. En els continents (escorça continental) té un gruix que varia entre els 25 km i els 80 km, a sota de les serralades com els Alps o l'Himàlaia. Hi abunden roques com ara el granit, l'argila o la pissarra. En els oceans (escorça oceànica) te un gruix que varia entre els 5 km i 10 km. Està constituïda principalment per basalt.
La litosfera està composada per l'escorça continental i per la capa més externa del mantell. Està fracturada en diverses peces anomenades plaques litosfèriques. Com a conseqüència de l'energia interna de la Terra, les plaques es mouen: es poden separar, poden fregar entre elles, o es poden enfonsar les unes sota les altres.
Mantell i astenosfera:
El mantell s'estén des de la base de l'escorça fins a uns 2 900 km de profunditat. Està constituit bàsicament per materials rics en silici, ferro i magnesi. Es divideix en dues parts, amb variacions en la seva composició química:
- El mantell superior format per materials sòlids, llevat d'un tram entre els 100 km i els 250 km de profunditat, anomenat astenosfera, format per materials parcialment fosos, que es poden deformar per la pressió, però que no es trenquen. La part sòlida més externa del mantell, juntament amb l'escorça, forma la litosfera.
- El mantell inferior a prop dels 650 km de profunditat. Està constituït per materials sòlids.
Nucli intern i nucli extern:
El nucli s'estén des dels 2 900 km fins al centre de la Terra, als 6 371 km de profunditat. Hi distingim:
- El nucli extern, compost per materials parcialment fosos formats fonamentalment per ferro i níquel.
- El nucli intern, format per materials en estat sòlid, constituïts únicament per ferro.
Els volcans
Un volcà és qualsevol punt de l'escorça terrestre a través del qual surten materials incandescents i gasos (magma) procedents de l'interior de la Terra.
Les parts d'un volcà són:
- Cambra magmàtica: bossa propera a la superfície on es troba el magma.
- Cràter: obertura al final de la xemeneia per on els materials surten a l'exterior.
- Xemeneia Principal: conducte pel qual puja el magma. Es pot ramificar i formar xemeneies secundàries.
- Xemeneia lateral: xemeneia més petita situada en un dels vessants del volcà.
- Con volcànic: massa de roca formada pels materials que el volcà expel·leix..
- Magma: materials en estat líquid a causa de les altes temperatures i la pressió a què es troben sotmesos.
- Lava: material fos qu surt en el moment de l'erupció i forma corrents més o menys lents anomenades colades.
- Gasos: els gasos més abundants són el vapor d'aigua, el diòxid de carboni i el diòxid de sofre.
- Piroclasts: són materials sòlids projectats a l'aire per l'escapament violent dels gasos. Depenent de la grandària s'anomenen: cendes, lapil·li o bombes volcàniques.
 |
| Esquema de les parts d'un volcà: 1-Gasos 2-Piroclasts 3-Lava 4-Cràter 5-Cambra magmàtica |
Tipus de volcans
El grau d'explosivitat d'una erupció volcànica depèn bàsicament de dos factors:
El grau d'explosivitat d'una erupció volcànica depèn bàsicament de dos factors:
- El contingut de gasos de magma: com més gasos acumulats, més explosiva és l'erupció.
- La viscositat de la lava: com més viscosa es la lava, més explosiva és l'erupció.
Trobem quatre tipus de volcans segons la forma i el tamany del conducte per on surt el magma: vulcanià, hawaià, peleà, estrombolià.
 |
| Volcà tipus vulcanià: es desprenen grans quantitats de gasos, cendres, sorra i fragments de roca que poden enlairar-se quilòmetres d'alçada. El magma es viscòs i es solidifica amb rapidesa en entrar en contacte amb l'aire. |
 |
| Els volcans tipus vulcanià reben aquest nom pel volcà Vulcano, de l'illa de Lipari, Sicília. |
 |
| El volcà tipus vulcanià Teneguia, Illes Canàries, Espanya. L'última erupció va ser a l'any 1 971. |
 |
| Volcà tipus hawaià: la seva lava és molt fluida i no es desprenen gasos explosius. Es forma un llac de lava que quan surt del cràter, rellisca per la superfície formant uns corrents molt extens i creant un con volcànic amb una pendent suau. |
 |
| Els volcans tipus hawaians reben aquest nom pels volcans de les illes de Hawaii. Són els més comuns del món. |
 |
| Volcà tipus peleà: la lava es molt viscosa. Les erupcions estan separades en grans intervals. La lava, molt pressionada dins de la xemeneia, s'obre pas pels costats i baixa vessant avall. Les erupcions són molt destructores perquè provoquen allaus de cendres incandescents. |
 |
| La Muntanya Pelada (Monte Pelée) de l'Illa Martinica és un volcà tipus peleà. |
 |
| Volcà tipus estrombolià: l'erupció és permanent acompanyada de contínues explosions, colades de lava fluida i gasos abundants i violents, encara que no produeixen cendres. |
 |
| L'Estromboli, Illes Lipari, al nord de Sicília; és un volcà tipus estrombolià. |
El risc volcànic
El risc volcànic és la possibilitat que un volcà produeixi dants a persones o béns. Per tant, per reduir el risc volcànic és important conèixer l'estat actual o més recent dels volcans i preveure'n el comportament en el futur.
La perillositat volcànica està relacionada amb:
- Les explosions que acompanyen l'erupció.
- La formació de núvols roents.
- L'emissió de gasos tòxics.
- La formació de colades de fang i la lava.
- Es produeixen petits terratrèmols a causa de la ruptura de la cambra magmàtica i el desplaçament del magma.
- Cania la inclinacio del terreny perquè l'ascens del magma provoca bombament de l'edifici volcànic.
- Augmenta l'emissió de gasos.
- Puja la temperatura de l'aigua dels pous de la zona.
En alguns casos, aquests avisos es detecten amb mesos d'antelació; en d'altres, amb només uns dies o unes hores abans de produir-se l'erupció!
 |
| La vigilància d'un volcà. |
Els terretrèmols
Un terratrèmol o sisme és la vibració del terreny produïda per un brusc alliberament d'energia.
Els terratrèmols es produeixen en trencar-se grans masses de roca o si, una vegada trencades, es mou una d'aquestes masses respecte de l'altra. Aquestes ruptures de les roques s'anomenen falles.
Els elements d'un terratrèmol són:
- Focus o hipocentre: punt de l'interior de la Terra on s'origina el terratrèmol.
- Epicentre: punt de la superfície terrestre més proper a l'hipocentre. És l lloc on el terratrèmol se sent amb més intensitat.
- Ones sísmiques: energia alliberada en forma d'ones o vibracions, que s'originen a l'hipocentre i que es transmeten en totes les direccions. Perden intensitat a mesura que s'allunyen de l'hipocentre.
 |
| Esquema d'un terratrèmol. |
Sovint, després del terratrèmol principal se'n produeixen d'altres menys important, són les rèpliques.
El mesurament dels terratrèmols
Per enregistrar i mesurar els terratrèmols s'utilitza un aparell anomenat sismògraf.
Aquest és un dispositiu d'escriptura que roman immòbil durant el terratrèmol, mentre que el suport en què escriu vibra amb l'arribada de les ones sísmiques, creant uns gràfics anomenats sismogrames.
El sismograma ens informa de la magnitud i de la durada del terratrèmol.
Els sismòlegs, que s'ocupen d'estudiar la intensitat dels terratrèmols, utilitzen bàsicament dues escales: l'escala de Richter i l'escala de Mercalli.
A la major part de les fractures que separen unes plaques litosfèriques de les altres es localitza alguns dels següents relleus:
La teoria de les plaques tectòniques va suposar l'actualització de la gènesi de la teoria de Wegener.
Formació del relleu
Zones de col·lisió:
Per enregistrar i mesurar els terratrèmols s'utilitza un aparell anomenat sismògraf.
Aquest és un dispositiu d'escriptura que roman immòbil durant el terratrèmol, mentre que el suport en què escriu vibra amb l'arribada de les ones sísmiques, creant uns gràfics anomenats sismogrames.
El sismograma ens informa de la magnitud i de la durada del terratrèmol.
 |
| Esquema gràfic d'un sismògraf i un sismograma. |
Els sismòlegs, que s'ocupen d'estudiar la intensitat dels terratrèmols, utilitzen bàsicament dues escales: l'escala de Richter i l'escala de Mercalli.
- L'escala de Richter: s'utilitza per mesurar la magnitud d'un terratrèmol, és a dir, la quantitat d'energia que allibera. En aquesta escala, cada grau equival a 33 vegades l'energia del grau anterior.
- L'escala de Mercalli: s'utilitza per mesurar la intensitat d'un terratrèmol, és a dir, la mesura dels efectes destructius que ha tingut.
El risc sísmic
El risc sísmic d'una zona és la probabilitat de què es produeixi un terratrèmol d'una certa intensitat en un període de temps determinat.
El risc sísmic d'una zona és la probabilitat de què es produeixi un terratrèmol d'una certa intensitat en un període de temps determinat.
Per tal d'estimar la probabilitat que es produeixi un terratrèmol s'ha de recórrer a dades històriques i al coneixement de les característiques geològiques d'una zona. Encara que fins ara, no es disposa d'un procediment fiable que permeti predir quan es produirà un terratrèmol...
Les principals mesures de prevenció per tal d'evitar o reduir els efectes dun terratrèmol són:
- Elaborar mapes de risc sísmic: conèixer els terratrèmols ocorreguts en el passat permet determinar la probabilitat que es tornin a produir.
- Establir normes per a la construcció d'edificis: en els zones de més risc sísmic s'exigeixen unes normes de construcció d'edificis que els fan mes resistents als terratrèmols.
 |
| Disseny d'estructures semiresistents. Voleu veure com és un edifici antisismes? |
- Educar la població perquè sàpiga que s'ha de fer en cas de que es produeixi un terratrèmol.
Les plaques litosfèriques
La litosfera està formada per la part sòlida més externa del mantell, juntament amb l'escorça terrestre.
El gruix de la litosfera és variable: en els oceans, el gruix mitjà és de 75 km, mentre que en els continents és de 150 km.
La litosfera no es troba d'una sola peça sino que està dividida en grans fragments, cada un dels quals és una placa litosfèrica.
Hi ha set grans plaques litosfèriques: l'Eurasiàtica, l'Africana, la Sud-americana, la Nord-americana, la Pacífica, la Indoaustraliana i l'Antàrtica.
Entre aquestes es troben altres plaques menors com l'Aràbiga, la Filipina o la Nazca.
La litosfera està formada per la part sòlida més externa del mantell, juntament amb l'escorça terrestre.
El gruix de la litosfera és variable: en els oceans, el gruix mitjà és de 75 km, mentre que en els continents és de 150 km.
La litosfera no es troba d'una sola peça sino que està dividida en grans fragments, cada un dels quals és una placa litosfèrica.
Hi ha set grans plaques litosfèriques: l'Eurasiàtica, l'Africana, la Sud-americana, la Nord-americana, la Pacífica, la Indoaustraliana i l'Antàrtica.
Entre aquestes es troben altres plaques menors com l'Aràbiga, la Filipina o la Nazca.
A la major part de les fractures que separen unes plaques litosfèriques de les altres es localitza alguns dels següents relleus:
- Dorsals oceàniques: és un relleu estret i molt llarg que s'eleva de dos a tres mil metres per sobre de les planes abissals que l'envolten. Exemple: el límit entre la placa Eurasiàtica i Nord-americana i entre l'Africana i la Sud-americana.
- Fosses oceàniques: son franges estretes, però molt profudes, que constitueixen les zones més fondes dels oceans. Exemple: el límit entre la placa Pacífica i l'Eurasiàtica o entre la Nazca i la Sud-americana.
- Grans serralades: Exemple: els Andes o l'Himalàia
 |
| Si en els límits entre les diverses plaques litosfèriques s'originen freqüents terratrèmols es a causa de les grans fractures que s'hi esdevenen, al llarg de les quals es produeixen moviments d'ues plaques respecte d'altres. |
 |
| Fins a mitjans segle XX el coneixement dels fons oceànics es limitava a zones més properes als continents, i per tant, menys profundes. La utilització de vaixells oceanogràfics dotats de sonar va permetre elaborar mapes mes precisos del relleu oceànic i descobrir l'existència de les dorsals oceàniques i les fosses oceàniques. |
Si comparem els dos mapes de dalt (el mapa de distribució de terratrèmolss amb el mapa de distribució de les dorsals i les fosses) veurem que existeixen unes zones coincidents i que anomenen cinturons actius.
Curiosament aquestes zones no es distribueixen en regions extenses, sino que formen dos grans alineacions de milers de quilòmetres de longitud, però només uns pocs quilòmetres d'ampada.
El moviment de les plaques litosfèriques
La litosfera és la capa més externa de la Terra, i es caracteritza perquè es troba en estat sòlid. Descansa sobre l'astenosfera, que és una capa parcialment fosa.
Degut al caràcter fluid dels materials de l'astenosfera, aquests es poden desplaçar donant lloc als corrents de convecció: els materials del fons de l'astenofera, que es troben a una temperatura mes alta (i per tant, tenen una densitat més baixa) es desplacen cap a la part superior i viceversa.
Aquests moviments arrosseguen les plaques litosfèriques que es troben situades a sobre. I com els continents formen part d'aquestes plaques, també es mouen alhora.
A principis del segle XX, el científic alemany Alfrd Wegener va arribar a aquesta conslusió de què els continents es movien i que va postular com a teoria de la deriva continental.
Teoria de la deriva continental (Alfred Wegener, 1912):
Aquesta teoria sostenia que en el passat tots els continents estaven units i formaven un súpercontinent, que va anomenar Pangea. Amb el pas del temps, la Pangea es va dividir; els fragments resultants es van desplaçar i van formar els continents.
Per arribar a aquestes conclusions, el científic autor d'aquesta teoria es va basar en unes proves:
De totes maneres, aquesta teoria va ser rebutjada inicialment per la resta de la comunitat científica perquè, entre altres coses, no explicava la causa dels moviments dels continents.
A finals de la dècada dels '40, es va suggerir la possibilitat de què existís en el mantell la plasticitat suficient com per a propagar la calor interna de la Terra mitjançant els corrents de convecció.
La base d'aquesta hipòtesi era la distribució del gradient geotèrmic que era màxim en les grans dorsals oceàniques i mínim en les fosses marines. De manera que aquesta distribució característica de la calor, originava un sistema de convecció.
És en els anys 60, gràcies als coneixements geofìsics desenvolupats durant el segle XX, es fa possible explicar el mecanisme de moviment dels continents; i per tant, es reconeix la tasca del científic Alfred Wegener.
L'expansió del fons oceànic (Harry Hammond Hess, anys '50 i '60):
Anys després de la postulació de la teoria de la deriva continental, el científic Harry Hammond Hess va suggerir que els fons dels oceans s'expandien contínuament mitjançant material de l'interior que sortia per les dorsals oceàniques i donant lloc a:
Teoria de la tectònica de plaques (J. Tuzo Wilson, 1965):
Curiosament aquestes zones no es distribueixen en regions extenses, sino que formen dos grans alineacions de milers de quilòmetres de longitud, però només uns pocs quilòmetres d'ampada.
- Cinturó Circumpacífic: que envolta les costes americanes, asiàtiques i oceàniques de l'Oceà
- Cinturó Eurasiàtic-Melanèsic: que inclou les cordilleres alpines d'Europa i Àsia, connectat amb l'anterior en l'arxipèlag de la Melanèsia.
El moviment de les plaques litosfèriques
La litosfera és la capa més externa de la Terra, i es caracteritza perquè es troba en estat sòlid. Descansa sobre l'astenosfera, que és una capa parcialment fosa.
Degut al caràcter fluid dels materials de l'astenosfera, aquests es poden desplaçar donant lloc als corrents de convecció: els materials del fons de l'astenofera, que es troben a una temperatura mes alta (i per tant, tenen una densitat més baixa) es desplacen cap a la part superior i viceversa.
Aquests moviments arrosseguen les plaques litosfèriques que es troben situades a sobre. I com els continents formen part d'aquestes plaques, també es mouen alhora.
A principis del segle XX, el científic alemany Alfrd Wegener va arribar a aquesta conslusió de què els continents es movien i que va postular com a teoria de la deriva continental.
Teoria de la deriva continental (Alfred Wegener, 1912):
Aquesta teoria sostenia que en el passat tots els continents estaven units i formaven un súpercontinent, que va anomenar Pangea. Amb el pas del temps, la Pangea es va dividir; els fragments resultants es van desplaçar i van formar els continents.
Per arribar a aquestes conclusions, el científic autor d'aquesta teoria es va basar en unes proves:
 |
| Proves morfològiques: la coincidència entre les costes dels continents, avui en dia separats. Exemple: Àfrica i Sudamèrica. |
 |
| Proves biològiques / paleontològiques: els continents separats tenen flores i faunes diferents, però fòssils idèntics. Exemple: marsupials en Austràlia. |
 |
| Proves geològiques: estructures geològiques idèntiques en continents separats. Exemple: els diamants a Brasil i Sudàfrica. |
 |
| Proves climàtiques: roques indicadores de climes iguals en zones de distinta latitud en l'actualitat. Exemple: dipòsits glaciars de la mateixa època en la Patagònia i la Índia. |
 |
| Proves geomagnètiques: minerals magnètics en roques d'igual edat, en diferents continents, que indiquen dos pols nord. Traslladant els continents, aquests indiquen un únic pol. |
A finals de la dècada dels '40, es va suggerir la possibilitat de què existís en el mantell la plasticitat suficient com per a propagar la calor interna de la Terra mitjançant els corrents de convecció.
La base d'aquesta hipòtesi era la distribució del gradient geotèrmic que era màxim en les grans dorsals oceàniques i mínim en les fosses marines. De manera que aquesta distribució característica de la calor, originava un sistema de convecció.
 |
| Cèl·lula de convecció: Escorça continental i oceànica sotemes als corrents de convecció subcortical. |
L'expansió del fons oceànic (Harry Hammond Hess, anys '50 i '60):
Anys després de la postulació de la teoria de la deriva continental, el científic Harry Hammond Hess va suggerir que els fons dels oceans s'expandien contínuament mitjançant material de l'interior que sortia per les dorsals oceàniques i donant lloc a:
- Augment del tamany de les conques oceàniques.
- Empenta dels continents, separant-los entre ells.
- Augment de l'espessor de l'escorça oceànica a mesura que es separa de la dorsal i com a conseqüència del dipòsit dels sediments marins.
En 1965, un geofísic canadenc, J. Tuzo Wilson, va combinar les teories de la deriva dels continents amb la de l'expansió del fons marí en proposar la teoria de les plaques tectòniques.
Tuzo afirmava que l'escorça terrestre o litosfera es dividia en enormes i rígides peces anomenades "plaques".
Aquestes plaques "suraven" sobre una capa (l'astenosfera) on les roques estaven sotmeses a una calor i a una pressió tan gran que es comportaven com un líquid viscós molt semblat a la mel molt espessa. A més, aquestes plaques tambe es movien degut a les corrents de convecció del mantell i de manera que explicaven l'orogènesi de diferents fenòmens geològics:
Aquestes plaques "suraven" sobre una capa (l'astenosfera) on les roques estaven sotmeses a una calor i a una pressió tan gran que es comportaven com un líquid viscós molt semblat a la mel molt espessa. A més, aquestes plaques tambe es movien degut a les corrents de convecció del mantell i de manera que explicaven l'orogènesi de diferents fenòmens geològics:
- La creació de l'escorça oceànica (dorsals oceàniques).
- Les grans esquerdes del sòl marí (subducció de l'escorça oceànica).
- El moviment relatiu d'una placa respecte de l'altre (les falles de transformació).
Existeixen els següents tipus de límits entre les plaques litosfèriques:
Zones d'expansió o límits constructius:
Es situen en els dorsals oceàniques i en els rift continentals. L'activitat volcànica que es produeix en aquestes zones determina la formació de nova escorça oceànica i provoca l'expansió dels fons oceànics i la separació progressiva de les plaques adjacents.
Zones de subducció o límits destructius:
 |
| El Rift Valley africà és una fractura geològica amb una extensió de 4 830 quilòmetres en direcció nord-surt. |
Zones de subducció o límits destructius:
Són zones de col·lisió entre l'escorça oceànica i la continental, on l'escorça oceànica comença a enfonsar-se per sota de la continental degut a què aquesta és més lleugera i te menys espessor.
Degut a la subducció es produeix també una fricció que origina forts terratrèmols i vulcanisme.
Degut a la subducció es produeix també una fricció que origina forts terratrèmols i vulcanisme.
 |
| Els Andes són un exemple de cadenes muntanyoses que s'han originat per l'ascensió dels materials fosos, provinents de la litosfera subduccionada. |
Zones de col·lisió:
Són les zones de convergència de dues plaques que s'acosten i xoquen, produint un plec dels sediments acumulats entre les dues i intenses deformacions en els seus límits.
 |
| La formació de l'Himalaia fou deguda a la col·lisió de la massa continental del subcontent indi amb el marge meridional de la gran palca euroasiàtica. |
Falles transformadores o límits passius:
Són els límits de les plaques on la litosfera no es crea ni es destrueix, sino que es produeix un moviment horitzontal paral·lel al límit de les plaques, que dóna origen a un fregament que genera sismes.
Són els límits de les plaques on la litosfera no es crea ni es destrueix, sino que es produeix un moviment horitzontal paral·lel al límit de les plaques, que dóna origen a un fregament que genera sismes.
 |
| Falla de Saint Andrew, Califòrnia; la més temuda i perillosa del planeta. |
