La superficie de la Tierra, I E-Book

José Lugo Hubp

• Herausgeber: Fondo de Cultura Económica
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Spanisch
• Veröffentlichungsjahr: 2016

Seitenzahl: 185

Beschreibung

Los cinturones montañosos, las depresiones y planicies continentales y oceánicas son elementos conocidos del relieve terrestre. México representa una piedra angular en la estructura de la superficie terrestre: su variado relieve de sistemas montañosos, altiplanos y planicie costera atrae la atención de los especialistas. El relieve terrestre, objeto de estudio de la geomorfología, constituye un mundo al que nos introduce el doctor Lugo Hubp.

Leseprobe

La Cienciapara Todos

Desde el nacimiento de la colección de divulgación científica del Fondo de Cultura Económica en 1986, ésta ha mantenido un ritmo siempre ascendente que ha superado las aspiraciones de las personas e instituciones que la hicieron posible. Los científicos siempre han aportado material, con lo que han sumado a su trabajo la incursión en un campo nuevo: escribir de modo que los temas más complejos y casi inaccesibles puedan ser entendidos por los estudiantes y los lectores sin formación científica.

A los 10 años de este fructífero trabajo se dio un paso adelante, que consistió en abrir la colección a los creadores de la ciencia que se piensa y crea en todos los ámbitos de la lengua española —y ahora también del portugués—, razón por la cual tomó el nombre de La Ciencia para Todos.

Del Río Bravo al Cabo de Hornos y, a través del mar océano, a la península ibérica, está en marcha un ejército integrado por un vasto número de investigadores, científicos y técnicos, que extienden sus actividades por todos los campos de la ciencia moderna, la cual se encuentra en plena revolución y continuamente va cambiando nuestra forma de pensar y observar cuanto nos rodea.

La internacionalización de La Ciencia para Todos no es sólo en extensión sino en profundidad. Es necesario pensar una ciencia en nuestros idiomas que, de acuerdo con nuestra tradición humanista, crezca sin olvidar al hombre, que es, en última instancia, su fin. Y, en consecuencia, su propósito principal es poner el pensamiento científico en manos de nuestros jóvenes, quienes, al llegar su turno, crearán una ciencia que, sin desdeñar a ninguna otra, lleve la impronta de nuestros pueblos.

LA SUPERFICIE DE LA TIERRA I. Un vistazo a un mundo cambiante

Comité de selección de obras

Dr. Antonio Alonso Dr. Francisco Bolívar Zapata Dr. Javier Bracho Dra. Rosalinda Contreras Dr. Jorge Flores Valdés Dr. Juan Ramón de la Fuente Dr. Leopoldo García-Colín Scherer Dr. Adolfo Guzmán Arenas Dr. Gonzalo Halffter Dr. Jaime Martuscelli Dra. Isaura Meza Dr. José Luis Morán Dr. Héctor Nava Jaimes Dr. Manuel Peimbert Dr. Ruy Pérez Tamayo Dr. Julio Rubio Oca Dr. José Sarukhán Dr. Guillermo Soberón Dr. Elías Trabulse

Coordinadora

María del Carmen Farías

José Lugo Hubp

LA SUPERFICIE DE LA TIERRA

I. Un vistazo a un mundo cambiante

La Ciencia para Todos / 54

Primera edición (La Ciencia desde México), 1988 Segunda edición, 1996 Tercera edición (La Ciencia para Todos), 1998 Cuarta edición, 2002    Segunda reimpresión, 2011 Primera edición electrónica, 2016

Diseño de portada: León Muñoz/Teresa Guzmán

La Ciencia para Todos es proyecto y propiedad del Fondo de Cultura Económica, al que pertenecen también sus derechos. Se publica con los auspicios de la Secretaría de Educación Pública y del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología.

D. R. © 1988, Fondo de Cultura Económica Carretera Picacho-Ajusco, 227; 14738 Ciudad de México

Comentarios:[email protected] Tel. [phone]

Se prohíbe la reproducción total o parcial de esta obra, sea cual fuere el medio. Todos los contenidos que se incluyen tales como características tipográficas y de diagramación, textos, gráficos, logotipos, iconos, imágenes, etc., son propiedad exclusiva del Fondo de Cultura Económica y están protegidos por las leyes mexicanas e internacionales del copyright o derecho de autor.

ISBN 978-607-16-3852-6 (ePub)

Hecho en México - Made in Mexico

PRÓLOGO

La primera edición de este libro se publicó en 1988 y, ocho años después, ya exige una revisión. Además de los avances sobre el conocimiento del planeta Tierra, en este lapso ha habido transformaciones sustanciales en el mundo, en especial en el sistema económico de varios países de Europa oriental, de lo que ha surgido un nuevo y más complejo mapa de los estados políticos. Una nueva geografía se escribe todos los años desde 1991. El crecimiento acelerado de la población mundial, las guerras y las epidemias, son problemas actuales sin una aparente solución a corto plazo. El hombre se convirtió, en la segunda mitad de este siglo, en el agente más activo de la modificación de la superficie terrestre, hoy día con mayor intensidad que hace 10 años, y la situación actual apoya la idea de que se incrementará en las próximas décadas, lo que tiene relación no sólo con cambios de cantidad, sino que se está alterando el ecosistema global, al grado de que son cada vez más los especialistas que consideran muy probable un cambio gradual del clima en el transcurso del siglo XXI. La velocidad de transformación del relieve de la Tierra, por acción del hombre, contribuye, por un lado, a mejorar las condiciones materiales de vida para una parte de la población mundial, con la construcción de plantas generadoras de energía, vías de comunicación, explotación de recursos del suelo y el subsuelo, etc.; por otro lado, crecen los daños a la naturaleza y el riesgo en cualquier dimensión.

Respecto a la primera edición hay datos que han quedado atrás, conceptos que requieren una mayor precisión, y otros que se deben agregar. Esto es algo común en las ciencias de la Tierra: todo texto científico o de divulgación, así como mapas temáticos, son obras que nunca se terminan.

Las modificaciones para esta edición se hicieron principalmente en el capitulo II, con la intención de proporcionar una información más amplia sobre el interior de la Tierra, tema que se ha seguido enriqueciendo en los últimos 15 años y que, por lo mismo, ha redundado en una comprensión cada vez mejor del relieve, el cual tiene su origen en los procesos profundos de la corteza, el manto y el núcleo terrestres.

En el resto de los capítulos se agregaron algunos datos o conceptos. Es mucho más lo que se puede incluir, pero es preferible no afrontar la tarea y seguir con un vistazo a un mundo cambiante.

JOSÉ LUGO HUBP25 de octubre de 1996

INTRODUCCIÓN

La superficie terrestre ha empezado a conocerse en su totalidad durante la segunda mitad del siglo XX, después de la segunda Guerra Mundial. Si bien los continentes se han representado en mapas desde el siglo XVI, los fondos oceánicos —dos tercios de la superficie de la Tierra— se cartografiaron en grandes territorios apenas desde 1959.

Hoy día tenemos un conocimiento general sobre el relieve terrestre: los cinturones montañosos, las depresiones, las planicies y otras formas de los continentes y las cuencas oceánicas. Pero al estudioso de las ciencias de la Tierra le preocupa algo más que la descripción de la superficie de ésta, le interesa, como en todas las ciencias naturales, entender el origen del objeto estudiado.

Los conceptos modernos sobre este tema se han establecido en la segunda mitad del siglo XX y han transformado las ideas que predominaron los 50 años anteriores, por ejemplo:

1) El fondo oceánico posee una superficie más accidentada que la tierra firme; la diferencia de alturas entre depresiones y montañas submarinas es en muchos casos superior a la altura sobre el nivel del mar del monte Everest.

2) El relieve terrestre se debe a una actividad interna permanente a lo largo de toda la historia geológica, aunque no de la misma intensidad ni en el tiempo ni en el espacio.

3) Los rasgos de la superficie terrestre son jóvenes; en su mayor parte se formaron en los últimos dos millones de años, aunque hay regiones más antiguas.

Nuestro país es una piedra angular en la estructura de la superficie de la Tierra. Su variado relieve de sistemas montañosos, altiplanos y planicies costeras, además del de la zona económica exclusiva del fondo oceánico, atrae la atención de los especialistas de todo el mundo.

Mucho de lo que se expone a continuación son conceptos surgidos de la nueva geología en los últimos 40 años del siglo XX; están también los principios tradicionales que no han sido modificados. Existe ya de “… la Tierra”: la faz, el perfil, la superficie, la piel, la epidermis, el relieve, el pulso; libros modernos se refieren a ella como la nueva concepción, el redescubrimiento, la inquieta, la intranquila, etc. Estos títulos reflejan descripción, movimiento, novedad. Es lo que pretende este modesto libro: la descripción de algo novedoso —o no— que está en movimiento constante.

En estas páginas se tratan, muy en general, temas fundamentales de la ciencia del relieve de la Tierra, la geomorfología. Mucho ha quedado al margen; se trata sólo de un vistazo a la superficie terrestre.

El autor agradece la colaboración de sus colegas, los geomorfólogos Carlos Córdova Fernández de Arteaga, María Teresa García Arizaga, Lorenzo Vázquez Selem y José Juan Zamorano Orozco.

I. La superficie de la Tierra

GENERALIDADES

El hombre habita la superficie de la Tierra, en ella realiza su actividad diaria y obtiene los recursos fundamentales: el agua, los alimentos, los materiales para la construcción y muchos minerales útiles. Ha sido siempre motivo de preocupación el origen del mundo en que vivimos, sus dimensiones, su constitución interna, etc. Hoy día contamos con una información valiosa sobre estos temas, en algunos casos definitiva, en otros solamente en proceso de desarrollo.

Hasta principios de los años sesenta, en los libros de geografía de la escuela primaria se demostraba la forma esférica de la Tierra con los ejemplos bien conocidos de los eclipses, del barco que se aleja o acerca con respecto al horizonte, etc. A mediados de la misma década el asunto se volvió más simple: las imágenes obtenidas desde el exterior sustituyeron a las explicaciones antiguas.

El concepto de espacio se hizo más accesible y las distancias menores. En la pantalla de un televisor se puede observar un espectáculo que se realiza a miles de kilómetros de distancia, o el recorrido de hombres o robots en la superficie lunar. En otras épocas, el tamaño del mundo era el de la superficie que dominaban los habitantes de una determinada región. Los fenómenos naturales que los afectaban eran de carácter mundial. Una gran inundación podía transformarse en la leyenda del diluvio universal, un terremoto o la erupción de un volcán eran el presagio del fin del mundo.

Con el descubrimiento de América, en la agonía del siglo XV, el mundo se hizo más grande, y en la época de los satélites artificiales, más pequeño. Hoy día la velocidad de las comunicaciones aumenta, sea por los modernos medios de transporte, por el teléfono, el fax o el correo electrónico.

De los 510 millones de kilómetros cuadrados de la superficie de la Tierra, 361 (70.8%) están cubiertos por el agua de los océanos; el resto es tierra firme. El punto más alto es la cima del Everest, 8 848 metros sobre el nivel del mar (msnm), mientras que el más bajo conocido se encuentra en la trinchera de las Marianas y posee 11 022 m de profundidad con respecto al nivel del mar. De esta manera, hay aproximadamente 20 km de diferencia vertical entre puntos extremos.

Si el concepto de espacio ha sido asimilado con dificultad por el hombre, mucho más difícil lo ha sido el del tiempo. Es natural que limitemos la vida de la naturaleza a nuestra escala de comprensión. La vida humana tiene un promedio de 70 años y la historia difícilmente registra lo sucedido hasta hace sólo 3 000 años. Todos los pueblos han tratado siempre de explicar el origen del mundo y, a falta de elementos para ello, lo atribuyeron a la voluntad de divinidades poderosas. A partir del siglo XVIII surgieron atrevidas hipótesis sobre el origen, edad de la Tierra y dimensiones del Universo, en una lucha heroica contra el oscurantismo que dominaba en Europa.

Los primeros conceptos científicos sobre el origen de la Tierra los expusieron Kant y después Laplace en el siglo XVIII, y a partir de ellos se desarrolla la astronomía moderna. Buffon propuso en 1759 una edad mínima de 75 000 años para la Tierra, herejía que escandalizó a la autoridad eclesiástica. Avanzando gradualmente, con uno que otro tropiezo, la geología actual ha llegado a establecer que la Tierra tiene una edad aproximada de 4 500 millones de años (m. a.).

Otro problema es el origen de las irregularidades de la superficie terrestre. La ciencia moderna tiene que dar respuesta a interrogantes como éstas: ¿Cómo se formaron las montañas? ¿Por qué hay fosas profundas en los océanos? ¿Por qué existen continentes y océanos? La explicación puede hacerse en forma simple: las deformaciones de la superficie terrestre son una manifestación de los procesos que ocurren en el interior (endógenos) y en el exterior de la Tierra (exógenos), y se deben a la propiedad del movimiento permanente de la materia. La erupción de un volcán, un sismo, la deformación de las capas de rocas que constituyen las montañas son manifestaciones de la actividad interna; la lluvia, el viento, los cambios de temperatura, las olas marinas son ejemplos del movimiento de la materia en el exterior.

Los procesos internos se encargan de crear las grandes formas del relieve terrestre: los continentes, los sistemas montañosos, las depresiones oceánicas, etc. Los procesos externos, relacionados con el clima y la fuerza de la gravedad, nivelan este relieve: las montañas son rebajadas y las depresiones rellenadas con sedimentos. Ambos fenómenos poseen velocidades determinadas. El relieve terrestre es el resultado de la lucha de procesos antagónicos internos y externos.

Si dejara de existir la actividad endógena, la superficie de la Tierra se volvería homogénea: el proceso de destrucción de las montañas sería continuo e irreversible. Prácticamente no existe porción estable. La actividad interna se manifiesta en grandes territorios por movimientos de ascenso, de hundimiento o de desplazamiento horizontal. Se producen con una velocidad variable, de milímetros a metros por siglo; lo mismo los procesos exógenos.

Las altas montañas se han formado por ascensos de mayor velocidad que la erosión que las destruye; las fosas profundas de los océanos, y algunas de los continentes, resultaron por un hundimiento cuya velocidad es muy superior a la de la acumulación de sedimentos que se encargan de rellenarla.

Al establecerse la geología, ciencia que estudia la Tierra, a mediados del siglo XIX, quedó claro para los científicos de la época que estos procesos endógenos habían actuado con notable intensidad en determinadas etapas de la vida de nuestro planeta, pero no se consideró que fueran permanentes y que en la actualidad se manifestaran en algunas regiones. No se tenían suficientes elementos para llegar a tales conclusiones.

La geología evoluciona tanto por las observaciones directas que en la naturaleza hacen los especialistas, como por el avance de otras ciencias. La física de Newton permitió elaborar nuevas teorías sobre la estructura interna de la Tierra; la química de Lavoisier influyó en un mejor conocimiento de las rocas y los minerales; los conceptos evolucionistas de Darwin fueron aplicados en la geología.

Para fines del siglo XIX y principios del XX, la física y la química se transforman con los descubrimientos de la radiactividad, de los rayos X y de la estructura atómica. La geología aplica métodos cuantitativos y su alianza con otras disciplinas da origen a terceras: la geofísica y la geoquímica son las principales; de la unión de la geología y la geografía física surgió la geomorfología, ciencia o disciplina del relieve terrestre. El estudio y comprensión de éste se basa en una trilogía: agente, proceso y forma. El primero es el sujeto que lleva a cabo una acción (el agua de los ríos, el viento, el magma, etc.); el proceso es la acción que realizan los agentes: erosión (destrucción), acumulación, volcanismo, etc.; la forma es el resultado, el objeto: valles, dunas, deltas, volcanes, etcétera.

II. La Tierra

ALGUNOS DATOS SOBRE SU ESTRUCTURA Y EVOLUCIÓN

Las rocas que constituyen nuestro planeta están dispuestas desde el centro del globo hasta la superficie, de mayor a menor densidad. Esto es algo que se ha inferido a partir de las leyes de la física, de la composición de los meteoritos y del estudio de las ondas que producen los sismos, mismas que se propagan a través de la Tierra y cuyo estudio ha permitido a los geofísicos determinar que a profundidades más o menos constantes sufren cambios bruscos en su velocidad, lo que se relaciona con zonas donde se producen también bruscas transformaciones en la composición de las rocas, en su densidad y temperatura. Así, se han definido dos capas gigantescas, el manto y el núcleo y cada una ellas subdividida en dos (figura II.1). Por encima del manto se encuentra la capa superior, comparativamente muy delgada, la corteza terrestre.

FIGURAII.1.Estructura interna de la Tierra.

En la medida en que se desciende al interior de la Tierra, la temperatura aumenta en un promedio de 3°C por cada 100 m, hecho que fue observado desde el siglo XIX en minas profundas. Pero este incremento gradual, conocido como gradiente geotérmico, no se mantiene en esa proporción, sino que, a unos cuantos kilómetros, debe descender; de lo contrario, en la porción profunda del núcleo las temperaturas serían extraordinarias, del orden de 15 0000°C. Actualmente se considera que deben de ser de un máximo de 6 000°C. El valor del gradiente geotérmico es muy variable: en algunas zonas volcánicas alcanza 90°C/km, mientras que en otras es de 6°C/km. El calor interno que llega a la superficie terrestre se atribuye fundamentalmente a los elementos radiactivos —todavía abundantes en la constitución de nuestro planeta— y se mide por la cantidad del mismo que atraviesa una superficie en un tiempo determinado: es el flujo térmico o flujo calorífico y se expresa en calorías por centímetro cuadrado por segundo.

Los sismos producen dos tipos principales de ondas que se propagan en el interior de la Tierra de distinta manera. Son conocidas por los múltiples registros que se han hecho en las estaciones sismológicas en distintos puntos del mundo. Las ondas p (primarias), más rápidas, se difunden en un ambiente sólido, líquido o gaseoso; las ondas s (secundarias) sólo aparecen en los sólidos.

La corteza terrestre

La corteza terrestre es la capa superior. Tiene un grosor variable que alcanza un máximo de 75 km bajo la cordillera del Himalaya, y se reduce a menos de 7 km en la mayor parte de las zonas profundas de los océanos. En uno y otro caso la corteza es distinta, lo que permite diferenciarla entre continental y oceánica (figura II.2).

La estructura de la corteza continental es la siguiente:

1) Su capa superficial es un conjunto de rocas sedimentarias, con un grosor máximo de 20-25 km, que se forma esencialmente en el fondo del mar por la acumulación de sedimentos (fragmentos rocosos cuyo tamaño va de fracción de milímetro a metros) en distintas etapas de la historia geológica. La edad más antigua de estas rocas es de hasta 3 800 m. a., y hay porciones de la corteza donde dichas rocas no existen, o son capas muy delgadas.

FIGURAII.2.Estructura de la corteza terrestre.

2) Por debajo de la capa de rocas sedimentarias existen (en muchas regiones a partir de la superficie) rocas del tipo del granito, formadas por enfriamiento de magma y constituidas esencialmente por cuarzo y feldespatos (minerales en los que predominan los silicatos de aluminio y potasio, con otros elementos asociados, principalmente sodio y calcio). Se calcula que, bajo los sistemas montañosos, el grosor de esta capa es de más de 30 kilómetros.

3) La tercera capa rocosa, que subyace a la anterior, se ha inferido como semejante a los basaltos, rocas magmáticas con menor cantidad de sílice que los granitos y que debe tener un grosor general de 15 a 20 km, con incrementos de hasta 40 kilómetros.

A diferencia de la corteza continental, la oceánica es geológicamente joven en su totalidad, con una edad máxima determinada hasta ahora de 180 millones de años.

La palabra continente se refiere a bloques gigantescos constituidos esencialmente por rocas del tipo del granito, y que se extienden bajo las aguas de los océanos hasta profundidades que varían de los 2 500 a los 4 000 m. La región que emerge por encima del nivel del mar es la tierra firme.

La arquitectura de la corteza es distinta bajo las zonas profundas de los océanos, con un grosor de 5 a 8 km y densidad de 3 a 3.1. Aquí también encontramos tres capas principales de rocas:

1) Sedimentaria, formada por las acumulaciones constantes de fragmentos de roca y organismos en los océanos. El grosor es muy variable, con máximos de 10 a 15 km en algunas regiones, hasta menos de 500 m en otras.

2) Subyace una capa de rocas del tipo del basalto de 1.5 a 2 km de grosor, mezclada con sedimentos y con rocas de la capa inferior.

3) La tercera capa está constituida por rocas del tipo del gabro (semejante al basalto en composición, pero de origen profundo) y se calcula que es de unos 5 km de grosor (figura II.2).

Parece que la corteza oceánica se debe al enfriamiento de magma proveniente del manto superior.

El manto

El límite inferior de la corteza terrestre se ha establecido por las ondas sísmicas, que cambian de una velocidad de 7.6 a 8 km/s, valores promedio. Es un fenómeno de carácter global: se reconoce más o menos a la misma profundidad en toda la Tierra, en una zona de 3 a 4 km en sentido vertical conocida como discontinuidad de Mohorovicic (Moho, para muchos autores). A partir de ésta continúa el manto, una capa de 2 900 km de grosor, constituida por rocas más densas, donde predominan las peridotitas, rocas de silicatos de hierro y magnesio.

Entre los 100 y 1 000 km de profundidad se produce una aceleración de las ondas sísmicas en varias zonas, pero en especial a 650 a 670 km de profundidad, lo que ha permitido definir un límite entre el manto superior y el inferior. Se infiere como un cambio de la estructura, de un medio plástico a otro rígido, donde es posible que se conserve la composición química en general.

La velocidad de las ondas p disminuye bruscamente a 2 900 km de profundidad de 13 a 8 km/s, y las ondas s dejan de propagarse. El paso del manto al núcleo externo, de un medio sólido a otro líquido, es la discontinuidad de Gutenberg.

La corteza continental creció por una diferenciación química del manto superior, que se inició tal vez hace unos 3 800 m. a. Algunos autores, como S. Moorbath, suponen que toda la corteza continental, exceptuando la capa sedimentaria, tiene su origen en la diferenciación de la materia proveniente del manto.