5. Els moviments de l'interior de la Terra
5.1. El motor intern de la Terra
Per entendre com actua la dinàmica de la Terra, s'ha de tenir en compte la gravetat i l'energia en forma de calor. Cadascuna d'aquests dos factors determinen dues magnituds que ja hem vist anteriorment: la pressió i la temperatura.
El flux tèrmic és la quantitat d'energia calorífica que arriba a la superfície terrestre des de l'interior del planeta. Aquesta calor es pot transmetre per conducció, però, a causa de la baixa conductivitat de les roques, és un mecanisme molt lent.
El veritable motor de la dinàmica interna de la Terra són els corrents de convecció, mitjançant els quals el material calent, menys dens, i, per tant, més lleuger, ascendeix cap a la superfície. Quan es refreda, aquest material augmenta de densitat i es torna a enfonsar. Aquest flux de material és generat per la forta variació de temperatura entre la litosfera i la capa D".
Al mantell, el corrent ascendent seria originat pels plomalls tèrmics o columnes de magma procedents de la capa D". El corrent descendent es deu a la gravetat que actua sobre les plaques litosfèriques. En el cas de les capes que no es poden mesclar perquè tenen densitats diferents, com la del nucli metàl·lic i el mantell rocós, es produeixen corrents de convecció independents:
5.2. Moviments verticals de la litosfera
La litosfera rígida "sura" damunt el mantell sublitosfèric, i manté un equilibri de flotació anomenat isostàsia.
Aquest equilibri s'altera a causa de dinàmiques que poden ser d'origen intern o extern, que provoquen moviments en vertical de blocs o porcions de litosfera per restablir l'equilibri isostàtic, com passa en un vaixell quan es carrega o es descarrega:
D'una manera senzilla, la isostàsia es pot explicar pel principi d'Arquímedes, segons el qual en un conjunt de blocs submergits en un fluid, cadascun s'enfonsa més o menys en funció del volum i la densitat que té.
Un increment del pes sobre la litosfera pot provocar-ne l'enfonsament, un fenomen denominat subsidència. Un exemple són les grans acumulacions de gel sobre els continents durant les glaciacions, o de sediments a les conques sedimentàries. Per contra, l'erosió o el desgel redueixen el pes damunt dels blocs, cosa que provoca que s'elevin:
5.3. Moviments horitzontals de la litosfera
Fins a principis del segle XX, les idees predominants sobre els continents eren fixistes i defensaven que havien estat sempre en les mateixes posicions que ocupen actualment.
Wegener i la hipòtesi de la deriva continental
Encara que va tenir precursors, la formulació més completa i important sobre possibles desplaçaments horitzontals dels continents va ser la d'Alfred Wegener el 1912. La seva hipòtesi de la deriva continental relacionava, mitjançant una explicació unificadora, nombrosos fenòmens observats en el camp de la paleontologia, la geodèsia (branca de la geofísica que estudia la forma i les dimensions de la Terra i del camp de gravetat) i la geografia.
A mitjan dècada dels anys vint del segle passat, la teoria de la deriva continental va caure en descrèdit i només va començar a ser reconsiderada una trentena d'anys més tard.
Wegener afirmava que els continents es podien desplaçar i que feia 300 milions d'anys havien estat units i formaven una massa continental única, que va anomenar Pangea. A poc a poc, aquesta massa es va començar a fragmentar i els seus components es van anar allunyant els uns dels altres, desplaçant-se horitzontalment sobre els fons oceànics d'una manera semblant a com els icebergs es mouen pel mar, i això va donar lloc als continents actuals.
Com a suport a la teoria, Wegener va presentar una gran quantitat d'indicis i proves, però no va poder explicar quina força era capaç d'empènyer-los, i va suggerir que podria ser la rotació terrestre.
Proves geogràfiques. L'encaix dels perfils dels continents, sobretot d'Àfrica i Sud-amèrica, havia estat observat i esmentat per altres autors, com ara Benjamin Franklin al segle XVIII o Alexander von Humboldt al XIX.
Proves paleoclimàtiques. Un exemple són les empremtes deixades per una antiga glaciació que va tenir lloc fa 300 M.a. La distribució de les fletxes blaves indica les direccions dels senyals d'erosió dels gel
Proves paleontològiques. S'havien trobat fòssils d'animals i plantes molt semblants en continents diferents, cosa que no es podia explicar llevat que aquests continents haguessin estat en contacte en el passat.
Hipòtesi de l'expansió del fons oceànic
Després de la Segona Guerra Mundial es va produir una fase molt intensa d'exploració oceànica, afavorida per la tecnologia del sonar, que va permetre elaborar mapes detallats dels fons oceànics. A més, als laboratoris es van enllestir mètodes nous basats en l'estudi de la radioactivitat i el magnetisme romanent de les roques, mentre que el desenvolupament dels ordinadors va proporcionar un tractament més eficaç de les dades.
El conjunt de descobriments nous sobre la natura geològica i geofísica del fons marí va culminar amb la formulació de la hipòtesi de l'expansió del fons oceànic, elaborada per Harry Hess l'any 1962.
L'expansió del fons oceànic té lloc a les dorsals, on es forma l'escorça oceànica nova mitjançant l'activitat volcànica i el moviment gradual del fons, que es fa cap a fora de la dorsal.
5.4. La tectònica de plaques
L'expansió del fons oceànic proposat per Hess va ser el detonant per al desenvolupament d'una teoria completa sobre els processos geològics: la teoria de la tectònica de plaques.
El concepte de placa va ser elaborat arran de la interpretació de la distribució mundial de terratrèmols i volcans. Les plaques poden ser oceàniques, compostes íntegrament per litosfera oceànica, o mixtes, compostes per una part de litosfera continental i una d'oceànica.
Principals postulats de la tectònica de plaques
- La litosfera està dividida en plaques, unes regions estables limitades per franges inestables d'una gran activitat sísmica i volcànica, que encaixen entre elles com les peces d'un gran trencaclosques.
- La litosfera oceànica, més prima i densa que la continental, es genera contínuament a les dorsals oceàniques. Atès que el volum terrestre és constant, una quantitat equivalent a la litosfera oceànica creada es destrueix a les fosses o zones de subducció.
- La calor interna de la Terra, juntament amb la força de la gravetat, generen corrents de convecció que mouen unes plaques respecte de les altres, i que arrosseguen amb elles els continents.
- Les plaques interactuen entre elles i d'aquesta manera originen les grans estructures del relleu terrestre i fenòmens associats, com els terratrèmols.
Algunes proves de la tectònica de plaques
- La cartografia de fons oceànics mostra dorsals, fosses i grans falles submarines.
- Mesuraments directes fets per diversos mètodes han demostrat el desplaçament i la direcció que segueixen les plaques actuals.
- El gruix dels sediments minva des de les voreres continentals fins que són gairebé inexistents a les dorsals.
- L'edat de les roques augmenta des del centre de les dorsals cap als continents. A més, no s'han trobat roques de més de 185 M.a. als fons oceànics.
Moviments relatius de les plaques
Els llocs de contacte entre les plaques tectòniques s'anomenen voreres (també límits). Segons com siguin els moviments relatius entre les plaques, a les voreres es produeixen diversos fenòmens geològics en els quals hi ha creació, destrucció o conservació de la litosfera. Hi tenen lloc intensos fenòmens geològics, com ara terratrèmols, activitat volcànica, subsidència, etc.
El tipus de vorera depèn dels moviments relatius que facin les plaques i de com interactuen entre elles.
