Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals

I 0 flashcards i 6 preguntes més al document.

Text del document

APUNTS SISTEMA TERRA Grau en Biologia Universitat de Barcelona AprenAI 2026-2027 Resum de Sistema Terra (Bloc 1): teoria de sistemes, estructura interna del planeta, tectònica de plaques, marges i classificació de minerals i roques. APREN.AI Índex Introducció al sistema Terra 1 Teoria de sistemes i context planetari 1. Concepte de sistema i mètode científic 2. Classificació dels sistemes i el planeta Terra 3. Dinàmica de sistemes: reservoris, fluxos i equilibri 4. El context astronòmic: planetes tel·lúrics i jovians 5.

La Terra com a planeta solar: radiació i paràmetres orbitals 2 Fonts d'energia i cicles geològics Motors energètics del planeta: processos exògens i endògens Cicles geològics terrestres: fluxos i reservoris 3 Estructura interna de la Terra i fisiografia global Origen del planeta i diferenciació geoquímica Estructura interna: models composicional i reològic Detecció geofísica i evidències petrològiques Equilibri isostàtic i dinàmica cortical Fisiografia terrestre i conques oceàniques Tectònica de plaques 4 Fonaments i evidències L'evolució històrica: de la deriva continental a la tectònica global La gènesi del nou model: convecció i expansió oceànica El camp geomagnètic i la seva empremta a les roques Bandes d'inversió magnètica i edat de l'escorça oceànica 5 Dinàmica de marges i deformació litosfèrica Naturalesa de les plaques litosfèriques i règim d'esforços Marges divergents i cicle d'obertura oceànica Marges convergents: subducció i col·lisió continental Marges transformants i motors de la geodinàmica litosfèrica 6 Materials terrestres — Minerals i processos petrogenètics Fonaments mineralògics: definició i arquitectura cristal·lina Química cortical i la xarxa dels silicats Gènesi ígnia i dinàmica sedimentària 7 Resum per repassar Teoria de sistemes i context planetari Energia i cicles geològics Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 1 Estructura interna i fisiografia terrestre Tectònica de plaques i dinàmica de marges Minerals i roques Cronologia de la tectònica de plaques Solucions de les preguntes de repàs Aquests apunts poden contenir errors o omissions.

Són un material de suport i no substitueixen el temari oficial ni el professorat: contrasta la informació important. Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 2 1 Teoria de sistemes i context planetari EN ACABAR SABRÀS Distingir els sistemes oberts, tancats i aïllats aplicats a la Terra i als seus subsistemes. Calcular el temps de residència d'un component a partir de la fórmula canònica. Diferenciar els mecanismes de retroalimentació positiva i negativa en el manteniment del SSD. Comparar les característiques essencials dels planetes tel·lúrics i jovians.

PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 1 Si la Terra rep constantment una gran quantitat de llum i calor del Sol, per què no s'escalfa indefinidament fins a desintegrar-se? La ciència del sistema Terra aborda el nostre planeta com una entitat integrada i dinàmica, governada per processos constants i predictibles que permeten aplicar el mètode científic.

ESQUEMA Estructura del Bloc I: Sistema Terra Introducció al sistema Terra 1 Teoria de sistemes i context planetari 2 Fonts d'energia i cicles geològics Teoria de sistemes Fonaments i context solar Energia i cicles Motors exògens i endògens Estructura interna Capes i fisiografia global Tectònica de plaques Dinàmica litosfèrica i límits Materials terrestres Minerals i cicle petrogenètic Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 3 1. Concepte de sistema i mètode científic En termes generals, un sistema és un conjunt d'elements en interacció que constitueixen una unitat funcional capaç de delimitar-se conceptualment.

El mètode científic aplicat a la Terra parteix de l'observació de fenòmens naturals per a formular hipòtesis simplificades. Aquestes idees s'estructuren en models conceptuals, a partir dels quals es desenvolupen teories. Per avaluar la consistència de les hipòtesis s'utilitzen eines de simulació, que poden ser analògiques (com experiments a escala al laboratori) o numèriques (mitjançant càlculs i models computacionals). 2.

Classificació dels sistemes i el planeta Terra D'acord amb la transferència de matèria i calor a través dels seus límits, es distingeixen tres modalitats fonamentals de sistemes a la natura: Sistema aïllat: No experimenta cap intercanvi de matèria ni d'energia amb l'entorn exterior. Sistema tancat: Admet transferència energètica lliure amb l'exterior, però impedeix l'entrada o sortida de matèria. Sistema obert: Permet l'intercanvi continu tant de matèria com d'energia amb el medi que l'envolta. A escala global, la Terra funciona com un sistema quasi tancat.

Rep radiació solar i irradia calor a l'espai, mentre que l'intercanvi material és pràcticament insignificant, limitat a l'arribada d'impactes meteorítics puntuals i a una fuita mínima de gasos lleugers a les capes altes de l'atmosfera. Al seu torn, el planeta s'articula internament en quatre subsistemes obertament connectats entre si: la geosfera (components rocosos), l'atmosfera (embolcall gasós), la hidrosfera (massa d'aigua líquida i sòlida) i la biosfera (fracció viva). Tots ells intercanvien matèria i fluxos constants d'energia.

DEFINICIÓ Un sistema quasi tancat és aquell que rep i dissipa energia amb fluïdesa respecte al seu entorn còsmic, mantenint un inventari de matèria pràcticament constant amb transvasaments exteriors marginals. COMPROVA-HO 2 Per què la Terra no es classifica com un sistema tancat pur sinó com a «quasi tancat»? 3. Dinàmica de sistemes: reservoris, fluxos i equilibri Per a descriure el moviment de matèria entre subsistemes s'empren conceptes quantitatius essencials: Reservori: Volum o regió física concreta on s'emmagatzema una quantitat determinada de matèria durant un lapse temporal. Flux: Taxa o velocitat de transferència de massa entre reservoris per unitat de temps.

Temps de residència ( ): Període mitjà que roman una partícula o molècula dins d'un determinat reservori abans de sortir-ne cap a un altre medi. Quan un reservori es troba en balanç estacionari (on la taxa d'entrada iguala la de sortida ), el temps de residència es calcula mitjançant l'expressió matemàtica canònica: T r E S V M Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 4 on representa el volum del reservori (o la seva massa total) i indica la taxa de sortida. Els sistemes naturals es mantenen actius gràcies a aportacions energètiques externes i a transferències internes.

Malgrat que la circulació contínua indueix desequilibris locals, el conjunt preserva l'estat d'equilibri estacionari o SSD (Steady State Disequilibrium). Aquest equilibri es regula mitjançant dos mecanismes principals de retroalimentació: Retroalimentació negativa: Amortidor natural que contraresta les pertorbacions i preserva l'estat d'equilibri preexistent, afavorint l'estabilitat del sistema. Retroalimentació positiva: Mecanisme amplificador que reforça o intensifica el canvi inicial, empenyent el sistema lluny de la seva condició prèvia. ERROR FREQÜENT Confondre la retroalimentació positiva amb un procés beneficiós per al planeta.

En teoria de sistemes, el terme «positiva» no denota bondat ecològica, sinó amplificació matemàtica del canvi: desestabilitza el sistema allunyant-lo de l'equilibri estacionari. COMPROVA-HO 3 Quin mecanisme de retroalimentació permet amortir una pertorbació i retornar el subsistema a l'equilibri? 4.

El context astronòmic: planetes tel·lúrics i jovians Dins del sistema solar, la Terra forma part dels planetes interiors o rocosos, les propietats dels quals difereixen substancialment dels cossos gasosos gegants exteriors: Paràmetre Planetes terrestres o tel·lúrics Planetes jovians o gasosos Membres Mercuri, Venus, Terra i Mart Júpiter, Saturn, Urà i Neptú Dimensions i massa Dimensions petites Dimensions i masses molt grans Densitat mitjana Elevada (cossos rocosos) Baixa Velocitat d'escapament Baixa Elevada Atmosfera Fina o moderada (o inexistent) Molt gruixuda (hidrogen, heli, metà i amoníac) 5.

La Terra com a planeta solar: radiació i paràmetres orbitals La radiació solar actua com el motor clau dels processos superficials de la Terra (vegeu «Introducció al sistema Terra — Fonts d'energia i cicles geològics»). La quantitat d'energia solar incident per unitat de superfície (insolació) varia espacialment i temporalment per la combinació de l'angle d'incidència dels T = r o T = S V r S M V M S Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 5 rajos, la inclinació de l'eix de rotació i el moviment de translació al llarg de l'òrbita eclíptica. Esquema de la insolació i inclinació terrestre entre periheli i afeli.

Quan la radiació arriba de manera obliqua, la mateixa quantitat d'energia es distribueix sobre una àrea més extensa, reduint la insolació efectiva i afavorint climes més freds cap a les altes latituds. En canvi, les zones intertropicals (entre 0° i 30° de latitud nord i sud) reben la insolació màxima durant els solsticis. L'albedo, definit com la fracció de radiació solar que la superfície reflecteix directament sense absorbir-la (com passa en regions cobertes de gel o neu), modula també el balanç tèrmic net.

A més, la insolació a llarg termini està condicionada per les variacions periòdiques dels paràmetres orbitals de la Terra: Excentricitat: Grau de deformació el·líptica de l'òrbita al voltant del Sol, variant la distància entre el periheli i l'afeli. Obliqüitat: Canvi periòdic en la inclinació de l'eix de rotació respecte al pla de l'eclíptica. Precessió: Moviment de balanceig de l'eix de rotació sobre si mateix, semblant al d'una baldufa en girar. COMPROVA-HO 4 Què passa amb la insolació rebuda quan els rajos solars incideixen sobre la superfície terrestre amb un angle molt baix?

Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 6 IDEES CLAU Un sistema és una unitat funcional formada per components en interacció recíproca. La Terra actua com un sistema quasi tancat format per quatre subsistemes oberts: geosfera, atmosfera, hidrosfera i biosfera. El temps de residència d'un reservori s'obté dividint el volum o massa per la taxa de sortida ( ). La retroalimentació negativa contraresta les pertorbacions i sosté l'estat d'equilibri estacionari (SSD), mentre que la positiva amplifica els canvis. Els planetes tel·lúrics són densos, petits i rocosos, a diferència dels jovians, caracteritzats per ser gasosos, poc densos i de gran volum.

La insolació depèn de la inclinació de l'eix i la translació terrestre, regulada a llarga escala pels cicles orbitals d'excentricitat, obliqüitat i precessió. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 5. Com es defineixen els tres tipus bàsics de sistemes naturals segons els seus intercanvis externs? 6. Quina és l'expressió matemàtica canònica per calcular el temps de residència d'un component en un reservori estable? 7. Quines diferències principals presenten els planetes terrestres enfront dels planetes jovians pel que fa a densitat i velocitat d'escapament?

INTRODUCCIÓ AL SISTEMA TERRA 2 Fonts d'energia i cicles geològics EN ACABAR SABRÀS Distingir els processos geològics exògens dels endògens segons la seva font energètica. Diferenciar les deformacions d'origen orogènic de les manifestacions epirogèniques. Descriure les etapes i canvis d'estat del cicle hidrològic a la Terra. Explicar com s'interconnecten els cicles hidrològic, petrològic i tectònic. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 8 Com pot l'aigua dels rius acabar participant en la formació d'un volcà a milers de quilòmetres?

T = r V /S Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 7 Motors energètics del planeta: processos exògens i endògens La dinàmica de la Terra depèn de dos grans motors termodinàmics que actuen de manera simultània. D'una banda, la radiació procedent del Sol arriba a les capes superficials i regeix els processos exògens, els quals tenen lloc a l'atmosfera, la hidrosfera, la biosfera i la coberta superficial de la litosfera. Aquest influx energètic impulsa la meteorització, el transport erosiu i la sedimentació dels materials rocosos. D'altra banda, la calor interna de la geosfera governa els processos endògens.

Aquesta energia tèrmica profunda activa la dinàmica litosfèrica i es manifesta a través de dos tipus principals de deformacions estructurals: Moviments orogènics: deformacions intenses que comporten esforços horitzontals, verticals i oblics, causant el plegament i la fractura de la litosfera per formar serralades. Moviments epirogènics: desplaçaments verticals lents d'ascens o enfonsament (subsidència) a gran escala regional que no produeixen trencaments ni plegaments sobtats a la capa superficial.

Tipus de procés Font primària d'energia Àmbit d'actuació Manifestacions principals Exogen Radiació solar Superfície terrestre, atmosfera, hidrosfera Meteorització, erosió, transport i sedimentació Endogen Calor interna terrestre Geosfera profunda i litosfera Moviments orogènics i moviments epirogènics COMPROVA-HO 9 En què es diferencien els moviments orogènics dels epirogènics pel que fa a la deformació litosfèrica? Cicles geològics terrestres: fluxos i reservoris La matèria que compon la Terra no roman immòbil, sinó que circula de manera perpètua entre els diferents subsistemes mitjançant els cicles geològics.

Tot cicle es caracteritza per la presència de reservoris (on s'emmagatzema la matèria) i de fluxos (taxes de transferència d'un dipòsit a un altre). Com s'ha introduït prèviament (vegeu «Introducció al sistema Terra — Teoria de sistemes i context planetari»), la relació entre la massa d'un reservori i la taxa de sortida defineix el temps de residència dels materials. Dins d'aquest dinamisme global conviuen tres cicles principals estretament acoblats: El cicle hidrològic: circuit exogen on l'aigua canvia d'estat físic i es mou contínuament.

L'energia solar evapora l'aigua oceànica i continental; la condensació forma els núvols; la precipitació descarrega sobre llacs, glaceres i sòls; finalment, la infiltració, la percolació cap a aqüífers subterranis i l'escorriment superficial retornen l'aigua als oceans. 1 Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 8 Esquema d'interconnexió entre els cicles hidrològic, petrològic i tectònic. ERROR FREQÜENT Estudiar el cicle hidrològic i el cicle tectònic com a compartiments aïllats fa perdre de vista com s'influeixen mútuament.

L'aigua infiltrada a la litosfera oceànica redueix el punt de fusió de les roques a les zones de subducció, facilitant el magmatisme; alhora, la tectònica aixeca relleus que modifiquen els patrons de pluja i intensifiquen l'escorriment. Mai s'han d'analitzar com a sistemes independents. El cicle de les roques: transformació contínua dels materials litològics. Una roca és un agregat sòlid natural de minerals format a la litosfera.

Les roques ígnies (originades per solidificació de magma) poden aflorar i meteoritzar-se fins a esdevenir sediments que, un cop compactats, donen roques sedimentàries; sotmeses a altes pressions i temperatures sense fondre's, aquestes es transformen en roques metamòrfiques, les quals poden tornar a fondre's tancant el cicle. 2 El cicle tectònic: dinamisme endogen lligat a la generació i destrucció de la litosfera. A les dorsals oceàniques, la sortida de magma crea escorça oceànica contínuament; les plaques es desplacen en sentit horitzontal i acaben enfonsant-se a les zones de subducció, on la litosfera es fon i es recicla al mantell.

Les taxes de formació d'escorça a les dorsals s'equilibren globalment amb les taxes de destrucció a les fosses. 3 Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 9 CICLE Interacció entre cicles geològics 1. Gènesi a dorsals: El magma crea escorça oceànica nova 2. Erosió i sedimentació: L'aigua meteoritza relleus i transporta partícules 3. Litificació i metamorfisme: Sediments sotmesos a pressió i temperatura 4. Subducció i reciclatge: L'escorça s'enfonsa al mantell i fon COMPROVA-HO 10 Quina relació de balanç global mantenen les taxes de creació i destrucció d'escorça al cicle tectònic?

IDEES CLAU L'energia solar és el motor dels processos exògens (meteorització, erosió i sedimentació) a la superfície terrestre. La calor interna de la Terra alimenta els processos endògens, generant moviments orogènics (deformació i relleu) i epirogènics (ascens i subsidència vertical). El cicle hidrològic mobilitza l'aigua per evaporació, condensació, precipitació, escorriment, infiltració i percolació. El cicle petrològic transforma mútuament les roques ígnies, sedimentàries i metamòrfiques mitjançant processos interns i superficials. El cicle tectònic manté un equilibri dinàmic en crear escorça oceànica a les dorsals i destruir-la a les zones de subducció.

1 Gènesi a dorsals 2 Erosió i sedimentació 3 Litificació i metamorfisme 4 Subducció i reciclatge Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 10 COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 11. Com intervenen els processos exògens en el cicle de les roques? 12. Quina funció compleixen les zones de subducció en el cicle tectònic? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 13. Com es cataloga globalment el planeta Terra segons la teoria de sistemes? 14. Com es calcula el temps de residència en un reservori en estat estacionari? 15. Quin paper té la retroalimentació negativa en la dinàmica d'un sistema? 16.

Quins són els tres cicles orbitals que modulen periòdicament la insolació terrestre? 17. Quin procés és impulsat de manera directa per l'energia solar? 18. Quina característica defineix els moviments epirogènics? 19. On té lloc la generació d'escorça oceànica nova? 20. Com es defineix geològicament una roca?

Reservori sense fluxos a) Sistema aïllat absolut b) Sistema obert pur c) Sistema quasi tancat d) Volum per flux de sortida a) Volum dividit entre flux de sortida b) Flux d'entrada entre volum c) Flux de sortida menys entrada d) Accelerar el col·lapse del sistema a) Generar pèrdua permanent de matèria b) Amortir el canvi i mantenir estabilitat c) Amplificar la pertorbació inicial d) Translació, rotació i nutació a) Albedo, refracció i absorció b) Periheli, afeli i eclipsi c) Excentricitat, obliqüitat i precessió d) L'orogènesi litosfèrica a) La fusió a les fosses b) L'escorriment superficial c) La subsidència epirogènica d) Desplaçaments verticals sense fractura a) Gènesi de magma a dorsals b) Esforços horitzontals orogènics c) Plegaments sobtats d'estrats d) A les fosses de subducció a) A les dorsals mitjà-oceàniques b) A les valls fluvials c) Als prismes d'acreció d) Compost químic d'un sol element a) Agregat sòlid natural de minerals b) Líquid viscós procedent del mantell c) Sediment compactat sense cimentar d) Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 11 3 Estructura interna de la Terra i fisiografia global EN ACABAR SABRÀS Distingir el model composicional del model mecànic de l'interior terrestre.

Explicar com les ones sísmiques permeten determinar l'estat físic del nucli extern. Descriure el principi de la isostàsia i les seves conseqüències en la variació del Moho. Interpretar la bimodalitat de la corba hipsogràfica i les unitats morfològiques oceàniques. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 21 Per què els fons oceànics se situen diversos quilòmetres per sota de la superfície dels continents en lloc d'haver-hi un pendent continu i uniforme a tot el planeta? La Terra presenta una configuració interna estratificada que condiciona de manera directa el relleu i la dinàmica superficial del nostre planeta.

Per comprendre la topografia dels fons oceànics i dels continents, cal analitzar tant l'evolució primerenca del planeta com les propietats físiques i químiques de les capes que el componen. ESQUEMA Estructura interna i relleu de la Terra Origen del planeta i diferenciació geoquímica Segons la hipòtesi de la nebulosa solar, el sistema solar va començar com un núvol de gas i pols en rotació compost principalment per hidrogen i heli. El col·lapse gravitatori va formar un disc pla amb un protosol central.

Dins d'aquest disc, els planetes terrestres (vegeu «Introducció al sistema Terra — Terra sòlida Estructuració global del planeta Capes internes Doble modelització concèntrica Divisió composicional Escorça, mantell i nucli Divisió mecànica Litosfera, astenosfera i nuclis Morfologia superficial Fisiografia global i equilibri Isostàsia Balanç gravitatori de l'escorça Fisiografia oceànica i continental Corba hipsogràfica i relleus Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 12 Teoria de sistemes i context planetari») es van condensar a partir de materials rocosos i metàl·lics, mentre que els planetes exteriors, de volum molt més gran, van retenir gels d'aigua i diòxid de carboni.

Durant les etapes inicials de la Terra, l'escalfament intern provocat per impactes i desintegració radioactiva va afavorir la fusió parcial. Aquest procés va permetre la diferenciació geoquímica: els metalls pesants denses com el ferro i el níquel es van enfonsar cap a l'interior per generar el nucli, mentre que els silicats fosos, menys densos, van ascendir per consolidar una escorça primitiva. Paral·lelament, la desgasificació magmàtica va donar lloc a l'atmosfera inicial.

DEFINICIÓ La diferenciació geoquímica és el procés físic i químic pel qual els elements químics d'un cos planetari es van segregar en capes concèntriques segons el seu contrast de densitat durant un estat inicial parcialment o totalment fos. COMPROVA-HO 22 Quin factor físic va dirigir la segregació dels materials cap al centre o cap a la superfície de la Terra durant el seu origen? Estructura interna: models composicional i reològic L'interior terrestre es descriu mitjançant dos enfocaments complementaris: la divisió geoquímica o composicional i la divisió mecànica o reològica.

El model químic divideix el planeta segons els elements predominants: Escorça: capa més externa i prima, rica en silici i alumini (Si, Al) amb densitats baixes. Mantell: s'estén fins a aproximadament 2.900 km de profunditat, constituït per silicats rics en ferro i magnesi (Si, Fe, Mg), on la pressió i la temperatura creixen regularment amb la profunditat. Nucli: regió central d'alta densitat, formada fonamentalment per metalls pesants (Fe, Ni). Aquestes unitats estan separades per canvis composicionals bruscos coneguts com a discontinuïtats.

La discontinuïtat de Mohorovičić delimita el contacte entre l'escorça i el mantell superior, mentre que la discontinuïtat de Gutenberg marca el límit entre el mantell i el nucli. Per la seva banda, el model mecànic o reològic classifica les capes segons el seu comportament físic i rigidesa: Litosfera: capa externa, rígida i trencadissa, que engloba l'escorça i la porció superior del mantell. Astenosfera: zona situada al mantell superior, caracteritzada per un cert grau de fusió parcial que li atorga capacitat de fluïdesa dúctil. Mesosfera: porció del mantell que respon com un sòlid sotmès a grans pressions. Nucli extern: capa metàl·lica líquida capaç de fluir lliurement.

Nucli intern: esfera metàl·lica central sotmesa a pressions tan extremes que es manté sòlida. La transició entre les dues parts del nucli rep el nom de discontinuïtat de Lehmann.

Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 13 Model composicional Composició principal Model mecànic Estat físic i comportament Escorça Silicats rics en Si i Al Litosfera Sòlid rígid i deformable de forma fràgil Mantell (fins a 2.900 km) Silicats rics en Si, Fe i Mg Astenosfera Sòlid proper a la fusió amb comportament plàstic/fluid Mesosfera Sòlid rígid sotmès a alta pressió Nucli Aliatge metàl·lic de Fe i Ni Nucli extern Líquid d'alta mobilitat Nucli intern Sòlid a causa de l'elevada pressió ERROR FREQÜENT No confongueu la litosfera amb l'escorça.

L'escorça és estrictament una capa química (diferent composició que el mantell), mentre que la litosfera és una unitat mecànica que integra l'escorça sencera juntament amb el mantell superior rígid. COMPROVA-HO 23 Quina discontinuïtat separa el nucli extern del nucli intern i quin és l'estat mecànic de cadascun? Detecció geofísica i evidències petrològiques La determinació d'aquestes capes prové fonamentalment de la propagació de les ones sísmiques generades per terratrèmols i assajos nuclears.

Les ones es divideixen en dues tipologies fonamentals: Ones primàries (P): ones de compressió, són les més ràpides i tenen la capacitat de viatjar a través de qualsevol medi, ja sigui sòlid, líquid o gasós. Ones secundàries (S): ones de cisalla transversals, que viatgen a velocitats inferiors i no es transmeten a través de fluids. Quan aquestes ones troben superfícies de contacte amb contrast de densitat i rigidesa, pateixen fenòmens de reflexió i refracció que desvien les seves trajectòries. Aquest fenomen genera les anomenades zones d'ombra sísmica a la superfície terrestre.

La desaparició total de les ones S a determinades distàncies angulars respecte a l'epicentre va permetre a Beno Gutenberg certificar que el mantell contacta amb un nucli extern líquid a uns 2.900 km de profunditat. D'altra banda, la composició mineralògica del mantell s'ha pogut constatar directament gràcies a materials com les kimberlites. Aquestes roques ígnies intrusives (vegeu «Materials terrestres — Minerals i processos petrogenètics») ascendeixen ràpidament des de profunditats superiors als 200 km. Aquestes condicions extremes de pressió i temperatura queden evidenciades per la presència de diamants al seu interior.

A més, l'estudi de meteorits metàl·lics i rocosos complementa aquests models establint paràmetres anàlegs a la química global del nucli i el mantell primitiu. Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 14 COMPROVA-HO 24 Com demostra el comportament de les ones S l'existència d'un nucli extern líquid? Equilibri isostàtic i dinàmica cortical L'escorça, de menor densitat, descansa sobre un mantell que presenta un comportament fluid en escales de temps geològiques. Aquest fenomen es regeix pel principi de la isostàsia, el qual descriu la condició d'equilibri gravitatori de les masses rocoses superficials flotant sobre el mantell subjacent.

DEFINICIÓ La isostàsia és l'estat d'equilibri hidroestàtic i gravitatori pel qual els blocs de litosfera suren sobre l'astenosfera segons el seu volum, densitat i gruix. Quan un procés de formació de serralades orogèniques concentra un gran volum de roques, el pes addicional produeix un augment de gruix cap amunt però també cap avall. Per compensar aquesta sobrecàrrega, es desenvolupen profundes arrels corticals que enfonsen la discontinuïtat de Mohorovičić: Per aquest motiu, la fondària del límit de Mohorovičić no és homogènia ni fixa al llarg del temps, sinó que s'adapta directament a la variació del gruix del relleu i dels sediments acumulats.

COMPROVA-HO 25 Què passa amb la posició de la discontinuïtat de Mohorovičić quan una serralada s'erosiona completament al llarg del temps? Fisiografia terrestre i conques oceàniques La topografia superficial del globus està representada mitjançant la corba hipsogràfica. Aquesta eina gràfica mostra la distribució acumulada de les altituds i profunditats de la Terra. La corba posa en evidència una marcada bimodalitat: hi ha dos nivells predominants d'elevació que corresponen a la superfície dels continents i al fons de les conques oceàniques.

Aquesta diferència respon a la diversitat de densitat i gruix existent entre l'escorça continental (més gruixuda i menys densa) i l'oceànica (més prima i densa). Els continents presenten tres grans dominis morfoestructurals: Sobrecàrrega i subsidència: la formació de relleu muntanyós incrementa la massa del bloc litosfèric, provocant el seu assentament i aprofundint la base del Moho dins del mantell. 1 Denudació superficial: els agents climàtics externs provoquen l'erosió contínua dels relleus i descarreguen progressivament el pes de la serralada.

2 Rebot isostàtic: a mesura que es retira massa per erosió, el bloc cortical experimenta una compensació cap amunt, fet que provoca que la discontinuïtat de Mohorovičić vagi pujant progressivament fins a restablir l'equilibri. 3 Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 15 Escuts o cratons: zones internes molt antigues i estables constituïdes per roques ígnies i metamòrfiques altament consolidades, amb relleus molt desgastats. Plataformes estables: sectors d'escut coberts per una coberta de sediments horitzontals o suaument plegats. Cinturons muntanyosos o orògens: relleus joves i deformats associats a fortes compressions tectòniques.

Pel que fa al medi marí, les conques oceàniques s'estructuren en diversos elements: Esquema transversal dels perfils morfològics de marges continentals i conca oceànica. Els marges continentals formen la zona de transició entre el bloc continental i la terra submergida, i presenten dues tipologies funcionals: Marge continental passiu: no coincideix amb cap límit de plaques litosfèriques i manca d'activitat tectònica rellevant. Són estructures amples que comprenen la plataforma continental, el talús continental i el peu de talús o glacis, amb potents acumulacions de sediments que arriben a diversos quilòmetres de gruix (com s'observa al marge de la Mediterrània occidental).

Marge continental actiu: coincideix amb un límit convergent de plaques, formant una franja estreta on predominen les fosses submarines profundes i una notable activitat sísmica i magmàtica. Bloc diagrama d'un marge continental passiu amb seqüència de sediments acumulats. Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 16 Diagrama d'un marge actiu en zona de subducció amb fossa associada.

Més enllà dels marges es troben les planes abissals, extenses superfícies planes situades a uns 4 km de profunditat, interrompudes localment per monts submarins i travessades per l'estructura topogràfica més contínua del planeta: les dorsals oceàniques, grans serralades volcàniques submarines dotades d'un solc central o vall de rift. En contraposició a aquestes zones d'elevació s'ubiquen les fosses submarines, sent la fossa de les Marianes l'accident topogràfic amb la major depressió coneguda. COMPROVA-HO 26 Quina és la raó fonamental de la bimodalitat de la corba hipsogràfica?

IDEES CLAU La Terra es va estructurar per diferenciació geoquímica a partir del material d'una nebulosa solar en contracció. L'interior es classifica segons la composició química (escorça, mantell i nucli) o segons la resposta mecànica (litosfera, astenosfera, mesosfera, nucli extern líquid i nucli intern sòlid). Les discontinuïtats sísmiques de Mohorovičić, Gutenberg i Lehmann delimiten els canvis bruscos de propietats internes. La impossibilitat de les ones S de viatjar a través de fluids demostra que el nucli extern és líquid. La isostàsia governa l'equilibri de l'escorça sobre el mantell dúctil, ajustant la fondària del Moho en resposta a l'orogènesi i a l'erosió.

La corba hipsogràfica mostra la bimodalitat topogràfica del planeta, derivada del contrast de densitat i gruix entre l'escorça continental i l'oceànica. Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 17 COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 27. Per quina raó les kimberlites són de gran interès per a la petrologia del mantell? 28. Quina diferència funcional i estructural existeix entre un marge continental actiu i un de passiu? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 29. Quina ona sísmica s'interromp en entrar en contacte amb el nucli extern? 30. Què separa exactament la discontinuïtat de Mohorovičić? 31.

Quin ajust isostàtic té lloc quan una cadena muntanyosa pateix denudació contínua? 32. Quina característica morfològica reflecteix la bimodalitat de la corba hipsogràfica?

Ones transversals S a) Ones primàries P b) Ones de compressió c) Ones sísmiques superficials d) Nucli extern i intern a) Litosfera i astenosfera b) Escorça i mantell c) Mantell i nucli extern d) Increment del pes total de l'escorça a) Enfonsament de l'arrel cortical b) Creixement de la fossa circumdant c) Pujada isostàtica del Moho d) El relleu uniforme dels escuts cratònics a) Dos nivells predominants d'elevació terrestre b) La simetria de les fosses abissals c) L'existència de cràters i volcans d) Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 18 4 Fonaments i evidències EN ACABAR SABRÀS Distingir les diferents evidències que fonamentaven la hipòtesi de la deriva continental de Wegener i les causes del seu rebuig.

Explicar el mecanisme de geodinamo al nucli extern líquid i la naturalesa del camp geomagnètic dipolar. Comprendre com l'orientació i la inclinació magnètiques preservades als minerals determinen la paleolatitud i confirmen l'expansió del fons marí. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 33 Com pot una roca volcànica del fons marí indicar-nos en quina latitud es trobava la Terra en el moment exacte de la seva formació? L'evolució històrica: de la deriva continental a la tectònica global A començaments del segle XX, Alfred Wegener va formular la hipòtesi de la deriva continental.

Segons aquesta proposta, les masses continentals, formades essencialment per materials silícics i menys densos, es desplaçaven obrint-se pas a través de l'escorça oceànica basàltica, la qual és comparativament més densa. Wegener va reunir un conjunt ampli d'evidències independents per defensar la unió pretèrita de les terres emergides en un únic supercontinent anomenat Pangea: Evidències morfològiques: gran complementarietat geomètrica observada entre les línies de costa de continents separats per conques oceàniques, de manera especialment visible entre Amèrica del Sud i Àfrica.

Evidències estructurals i litològiques: continuïtat directa de cadenes muntanyoses, tipologies de roques i estructures geològiques quan s'acoblen els marges dels continents actuals. Evidències paleontològiques: presència de fòssils de les mateixes espècies terrestres d'animals i plantes en continents avui separats per milers de quilòmetres d'oceà, una distribució impossible d'explicar mitjançant migracions transoceàniques. Evidències paleoclimàtiques: marques d'un antic casquet glacial continu que s'estenia simultàniament per zones que actualment ocupen Sud-amèrica, Àfrica, l'Índia i Austràlia.

Tectònica de plaques 4 Fonaments i evidències 5 Dinàmica de marges i deformació litosfèrica Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 19 Malgrat la consistència de les observacions, la comunitat geològica de l'època va rebutjar la hipòtesi de Wegener. La causa fonamental del rebuig va ser la debilitat dels mecanismes motors que proposava: suggeria que els continents solcaven els fons oceànics empesos per forces de marea o per la rotació de la Terra, explicacions físicament inviables tenint en compte la resistència mecànica de l'escorça basàltica.

COMPROVA-HO 34 Per quina raó principal la comunitat científica va rebutjar la hipòtesi de Wegener malgrat les seves sòlides proves paleontològiques i morfològiques? La gènesi del nou model: convecció i expansió oceànica Per superar les contradiccions del model de Wegener, calia trobar un mecanisme intern capaç de mobilitzar la litosfera. L'any 1928, el geòleg Arthur Holmes va proposar l'existència de corrents de convecció al mantell com el motor primari que arrossegava tèrmicament els continents en superfície. Dècades més tard, l'anàlisi sistemàtica de la topografia dels fons marins va permetre noves interpretacions.

L'any 1962, Harry Hess va plantejar formalment la hipòtesi de l'expansió del fons oceànic. Aquesta proposta establia que el magma ascendeix contínuament per les dorsals oceàniques, es refreda, solidifica i genera nova escorça, mentre que les roques prèvies s'allunyen lateralment de l'eix de la dorsal. Com a conseqüència, els continents no solquen la conca oceànica, sinó que es mouen passivament arrossegats pel creixement i desplaçament del mateix fons marí.

CRONOLOGIA Desenvolupament històric de la tectònica de plaques El camp geomagnètic i la seva empremta a les roques La Terra genera un camp magnètic dipolar propi mitjançant l'efecte de geodinamo, originat pel moviment de convecció del metall fos (principalment ferro) al nucli extern líquid al voltant del nucli intern sòlid. Aquest camp s'estén a l'espai exterior formant la magnetosfera, la regió límit on el camp magnètic terrestre interacciona amb el flux de partícules del vent solar. Deriva continental Wegener proposa la unió pretèrita dels continents a partir de múltiples evidències. 1928 Holmes planteja els corrents de convecció al mantell com a motor dinàmic.

1962 Hess formula la hipòtesi de l'expansió del fons marí a les dorsals. 1963 Vine i Matthews confirmen el model mitjançant les bandes d'anomalies magnètiques. Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 20 DEFINICIÓ El paleomagnetisme és l'estudi del camp magnètic de la Terra preservat a les roques en el moment de la seva litificació o solidificació ígnia gràcies a l'orientació dels seus minerals ferromagnètics. Quan la lava basàltica s'emet a l'eix d'una dorsal oceànica, els minerals ferruginosos que conté el magma s'orienten lliurement seguint el vector magnètic ambiental.

En refredar-se per sota de la seva temperatura d'immobilització, l'orientació del camp queda atrapada de manera permanent. Aquest fenomen també s'esdevé durant la litificació de certs sediments, on els grans minerals ferromagnètics sedimentaris s'alineen respecte a les línies de camp ambiental abans de cimentar-se. El vector magnètic terrestre no és purament horitzontal: les línies de flux presenten una inclinació magnètica respecte al pla horitzontal de la superfície. Aquest angle varia des de a l'equador magnètic fins a als pols magnètics.

Mesurant la inclinació magnètica congelada als minerals, es pot deduir la paleolatitud original en què es va formar una roca i reconstruir la trajectòria de desplaçament que ha seguit la placa amb el pas del temps. ERROR FREQÜENT Confondre el pol geomagnètic amb el pol geogràfic. L'eix de rotació terrestre defineix els pols geogràfics, mentre que la dinàmica del nucli extern genera els pols magnètics. A més, el camp geomagnètic pateix variacions seculars (migració periòdica dels pols magnètics) i inversions totals de polaritat al llarg del temps geològic, de manera que la seva posició no coincideix amb l'eix de rotació.

COMPROVA-HO 35 Com permet la inclinació magnètica mesurada en un basalt calcular la seva paleolatitud de formació? Bandes d'inversió magnètica i edat de l'escorça oceànica L'estudi del registre magnètic terrestre va revelar que el camp geomagnètic experimenta periòdicament inversions de polaritat: episodis de polaritat normal (on el pol nord magnètic es troba a l'hemisferi nord) s'alternen amb etapes de polaritat inversa (on el pol nord magnètic s'ubica a l'hemisferi sud). L'any 1963, Fred Vine i Drummond Matthews van sintetitzar la hipòtesi de Hess amb el registre de les inversions geomagnètiques.

Van comprovar que a banda i banda de les dorsals oceàniques l'escorça mostra franges d'anomalies magnètiques paral·leles i simètriques a l'eix de fissura: 0 90 Ascens de magma continu a la zona axial de la dorsal, on solidifica i adquireix la polaritat magnètica del moment geològic present. 1 Obertura i separació lateral de la litosfera prèvia per extensió tectònica contínua, trencant la franja central en dues meitats.

2 Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 21 Concepte Polaritat normal Polaritat inversa Orientació del dipol Vector apuntant cap a l'hemisferi nord Vector apuntant cap a l'hemisferi sud Senyal d'anomalia magnètica Positiva (reforça el camp magnètic actual) Negativa (resta intensitat al camp actual) Distribució al fons oceànic Franges simètriques centrades a la dorsal i intercalades Franges simètriques paral·leles intercalades Aquest mecanisme implica de manera directa que les roques situades al mateix eix de la dorsal oceànica són les més joves, mentre que la seva edat creix de forma progressiva i simètrica a mesura que ens n'allunyem en direcció als marges continentals.

En conseqüència, les roques més antigues del planeta es preserven a les àrees continentals estables protegides de la fusió (com els cratons), mentre que l'escorça oceànica es recicla i es renova constantment en zones de col·lisió i subducció (vegeu «Tectònica de plaques — Dinàmica de marges i deformació litosfèrica»). COMPROVA-HO 36 Quina relació temporal guarden dues mostres de basalt marí situades a la mateixa distància a l'est i a l'oest de la dorsal oceànica?

IDEES CLAU Alfred Wegener va postular la deriva continental a partir d'evidències morfològiques, litològiques, paleontològiques i paleoclimàtiques, però la hipòtesi va ser rebutjada inicialment per la manca d'un mecanisme motor plausible. Arthur Holmes (convecció al mantell) i Harry Hess (expansió del fons marí el 1962) van establir les bases dinàmiques de la tectònica de plaques. El camp magnètic de la Terra es genera al nucli extern líquid per un mecanisme de geodinamo i experimenta inversions periòdiques de polaritat.

Vine i Matthews van confirmar el 1963 l'expansió del fons oceànic en demostrar que les bandes de polaritat magnètica són simètriques i paral·leles respecte a l'eix de les dorsals. La inclinació magnètica registrada en minerals ferromagnètics permet calcular la paleolatitud de formació d'una roca i reconstruir la deriva històrica de les masses continentals. Nou ascens de magma que omple l'espai buit; si durant el procés el camp magnètic inverteix la seva polaritat, la nova tira de basalt registrarà la direcció contrària. 3 Formació d'un patró simètric en mirall de bandes amb polaritats alternades al llarg de tota la conca oceànica.

4 Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 22 COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 37. Quines van ser les quatre evidències empíriques presentades per Alfred Wegener per defensar la deriva continental? 38. Com van contribuir Fred Vine i Drummond Matthews a la validació de la hipòtesi de l'expansió oceànica? TECTÒNICA DE PLAQUES 5 Dinàmica de marges i deformació litosfèrica EN ACABAR SABRÀS Relacionar els tipus d'esforços tectònics amb les deformacions fràgils i dúctils segons la profunditat. Seqüenciar les fases evolutives des del rifting continental fins a la consolidació d'un marge passiu. Distingir els fenòmens geològics propis dels tres contextos de convergència litosfèrica.

Descriure la influència del slab pull i dels punts calents en la cinemàtica de plaques. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 39 Per què els terratrèmols més profunds del planeta només es registren a les zones de subducció i mai a les dorsals oceàniques? Naturalesa de les plaques litosfèriques i règim d'esforços Una placa litosfèrica és un fragment rígid constituït per l'escorça terrestre i la part superior del mantell superior. La litosfera es desplaça sobre l'astenosfera sublitosfèrica, que presenta un comportament més plàstic. Les plaques poden integrar únicament escorça oceànica o combinar sectors d'escorça continental i oceànica.

La dinàmica tectònica s'expressa mitjançant el moviment relatiu d'aquests blocs a través de límits definits per una intensa activitat sísmica i volcànica. Cal no confondre un límit de placa amb una falla geològica individual. Una falla és una superfície de discontinuïtat mecànica que separa dos blocs rocosos amb desplaçament relatiu sota un camp de tensions determinat. Aquestes estructures poden situar-se a l'interior d'una placa o bé coincidir i formar part d'un límit tectònic actiu.

Els límits de placa concentren la deformació cortical a escala global i determinen la presència de marges continentals actius (coincidents amb un límit de placa en convergència o lliscament) o marges passius (situats a l'interior d'una placa després d'un procés de fragmentació continental). La resposta mecànica de les roques varia profundament amb les condicions físiques del medi. A nivells superficials, on la pressió confinant i la temperatura són relativament baixes, predomina el comportament fràgil. Quan se supera el límit elàstic del material sense retorn a la forma inicial, la roca Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 23 es trenca generant falles.

A mesura que augmenta la profunditat, l'increment de pressió litostàtica i temperatura afavoreix el comportament dúctil, caracteritzat per una deformació plàstica contínua sense fracturació macroscòpica. Esquema dels règims d'esforços tectònics: compressió, tensió i cisalla.

Segons la direcció i el sentit de les forces tectòniques aplicades, es distingeixen tres camps d'esforços principals, cadascun associat a deformacions específiques en funció de la profunditat: Tipus d'esforç Estructura en règim fràgil (superficial) Estructura en règim dúctil (profund) Efecte sobre l'escorça Compressió Falles inverses i encavalcaments Plecs Escurçament i augment de gruix cortical Extensió (tensió) Falles normals Estirament i aprimament cortical Allargament i subsidència Cisalla Falles de transformació verticals Bandes de cisallament dúctil Desplaçament lateral sense variació de gruix COMPROVA-HO 40 Quina diferència mecànica existeix entre la deformació fràgil i la deformació dúctil davant d'un esforç compressiu?

Marges divergents i cicle d'obertura oceànica Els marges divergents es desenvolupen sota un camp de tensions dominat per l'extensió, on dues masses litosfèriques se separen. Aquest procés geològic comença a l'interior d'una massa continental prèviament cohesionada i pot progressar fins a la instauració d'una conca oceànica madura mitjançant fases consecutives: Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 24 Esquema evolutiu del rifting continental fins a l'estadi d'oceà madur.

L'activitat sísmica als marges divergents és de caràcter poc profund, atès que el gruix de la capa litosfèrica cristal·litzada i freda capaç de trencar-se mecànicament és molt prim en les proximitats de la dorsal. Bombament tèrmic i fracturació: La presència d'una anomalia tèrmica al mantell genera una massa de magma que, en ser més calenta i menys densa que les roques circumdants, ascendeix cap a la base de l'escorça continental. Aquest flux indueix un bombament de la superfície i l'establiment d'un camp extensiu.

1 Constitució d'una vall de rift intracontinental: La tracció contínua produeix falles normals superficials que provoquen l'enfonsament de blocs corticals centrals, formant una vall de rift associada a vulcanisme basàltic. 2 Formació de nova escorça oceànica: L'aprimament cortical extrem culmina amb la ruptura continental i l'ingrés d'aigua marina a la conca estirada. Les emissions volcàniques submarines a través d'una dorsal oceànica comencen a cristal·litzar basalt continuat, originant litiats d'escorça oceànica juvenil. 3 Desenvolupament d'un marge passiu madur: Amb la progressiva separació dels blocs, les vores continentals s'allunyen del centre d'emissió tèrmica.

A mesura que la litosfera es refreda, augmenta la seva densitat, provocant subsidència tèrmica. L'acumulació de potents paquets sedimentaris conforma un marge passiu estable, lliure de límits tectònics actius a la vora de la costa. 4 Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 25 COMPROVA-HO 41 Per què la sismicitat a les dorsals oceàniques és predominantment superficial? Marges convergents: subducció i col·lisió continental En els marges convergents predomina l'esforç compressiu, donant lloc a l'acostament de dues plaques litosfèriques.

La dinàmica resultant depèn estrictament de la naturalesa de l'escorça que interacciona: Diagrama dels tres tipus bàsics de límits de placa litosfèrics. Règim convergent Característiques geodinàmiques principals Estructures associades Subducció oceà-oceà La placa oceànica més freda i de major densitat subdueix sota l'altra. L'alliberament d'aigua i fluids indueix la fusió parcial del mantell superior. Fossa submarina profunda, prisma d'acreció, conca d'avantarc (forearc) i arc d'illes volcàniques de naturalesa basàltica.

Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 26 Règim convergent Característiques geodinàmiques principals Estructures associades Subducció oceà- continent L'escorça oceànica subdueix necessàriament sota la continental degut a la seva densitat superior. Els magmes ascendents interactuen amb l'escorça rica en silici, adquirint composicions intermèdies i fèlsiques. Fossa oceànica, prisma d'acreció, conca d'avantarc, arc volcànic continental (andesític) i batòlits granitoides. Col·lisió continent- continent Dues masses continentals de baixa densitat i gran flotabilitat bloquegen la subducció cortical. La compressió indueix intens encavalcament i metamorfisme.

Orògens de col·lisió, cicatriu de sutura, absència de vulcanisme d'arc i relleus elevats amb engruiximent cortical. A les zones de subducció, la fricció mecànica i la litosfera freda introduïda a gran fondària permeten que es produeixin terratrèmols profunds, un fenomen exclusiu d'aquests escenaris tectònics compressius.

ERROR FREQÜENT Confondre el límit de densitats en la col·lisió continental: en una convergència continent-continent, l'escorça continental superior mai subdueix de forma completa dins del mantell perquè la seva baixa densitat li confereix una flotabilitat insuperable; només pot subduir part de la litosfera mantèl·lica més densa mentre l'escorça s'amuntega en plecs i encavalcaments. COMPROVA-HO 42 Quins processos condicionen que el vulcanisme en una subducció oceà-continent sigui andesític en lloc de basàltic?

Marges transformants i motors de la geodinàmica litosfèrica Un límit transformant és una falla de lliscament horitzontal on les plaques es mouen de manera paral·lela al pla de contacte, sense generació ni destrucció de litosfera. Aquestes falles fragmenten segments individuals de dorsals oceàniques per adaptar el moviment rígid a la geometria esfèrica planetària (on la velocitat relativa és màxima a l'equador d'obertura i nul·la al pol d'expansió). Es caracteritzen per una sismicitat notable però estrictament superficial i per l'absència generalitzada de vulcanisme actiu.

Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 27 PROCÉS Evolució geodinàmica d'un marge divergent 1 Bombament tèrmic Ascens de magma calent que deforma i fractura l'escorça. 2 Vall de rift Aparició de falles normals i subsidència de blocs continentals. 3 Obertura oceànica Ingrés d'aigua marina i cristal·lització contínua de basalt. 4 Marge passiu madur Refredament litosfèric, enfonsament per densitat i sedimentació.

El desplaçament relatiu de les plaques no és uniforme i respon a diversos mecanismes geodinàmics: Tracció de la placa en subducció (slab pull): La placa oceànica freda i densa que s'enfonsa a la zona de subducció estira mecànicament la resta de la massa litosfèrica per efecte de la gravetat, sent el principal motor del moviment. Plomalls mantèl·lics estacionaris (punts calents): Columnes estretes de material tèrmicament anòmal que ascendeixen des de nivells profunds del mantell. Aquests punts calents romanen fixos a l'interior terrestre; a mesura que una placa es mou per sobre seu, es perfora la litosfera deixant un rastre lineal d'edificis volcànics alineats en ordre cronològic.

COMPROVA-HO 43 Com permet un punt calent estacionari conèixer la direcció i el sentit del moviment d'una placa litosfèrica? IDEES CLAU La litosfera inclou l'escorça i el mantell superior rígid, responent de forma fràgil en superfície i de forma dúctil en profunditat segons la pressió i la temperatura. Els marges divergents evolucionen des d'un bombament tèrmic i una vall de rift continental fins a la formació de fons oceànic i un marge continental passiu. A les zones de subducció es produeixen terratrèmols profunds per la penetració de litosfera freda, fenomen inexistent a les dorsals o límits transformants.

En una convergència oceà-continent, la litosfera oceànica sempre subdueix sota la continental a causa de la seva major densitat. El mecanisme impulsor dominant del moviment litosfèric és la tracció gravitatòria de la placa subduïda (slab pull). COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 44. Per què no es produeix subducció de l'escorça continental durant una col·lisió continent- continent? 45. En quins tipus de límits de placa es registren focus sísmics profunds i per quina raó? Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 28 Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 46. Quina va ser la causa clau del rebuig inicial de la deriva continental de Wegener? 47.

On es produeix el camp geomagnètic per efecte de geodinamo? 48. Què indica la inclinació del vector magnètic preservada en una roca ígnia? 49. Com varia l'edat dels basalts oceànics en allunyar-se perpendicularment de la dorsal? 50. Quina estructura de deformació fràgil és característica d'un límit convergent? 51. Quin és l'estadi previ a la formació d'un marge continental passiu madur? 52. Per què l'escorça oceànica subdueix sota la continental en un límit convergent? 53. Quin és el mecanisme motor principal que estira les plaques tectòniques en moviment?

Inexistència de fòssils idèntics entre continents a) Absència de correlacions paleontològiques convincents b) Falta de concordança en les costes atlàntiques c) Manca d'un mecanisme motor físicament plausible d) A l'escorça oceànica basàltica a) Al nucli intern sòlid b) Al nucli extern líquid c) Al mantell litosfèric rígid d) La paleolatitud d'origen de la roca a) La profunditat de la cambra magmàtica b) La velocitat de rotació de la Terra c) L'edat de refredament del volcà d) Augmenta progressivament cap als costats a) Disminueix cap als marges continentals b) Es manté completament constant c) Varia de forma completament aleatòria d) Dorsal oceànica a) Falla inversa b) Vall de rift c) Falla normal d) Vall de rift intracontinental a) Sutura continental b) Arc d'illes volcàniques c) Fossa oceànica d) Té menor densitat a) És més calenta b) És més gruixuda c) Té major densitat d) Fricció lateral de cisalla a) Plomalls mantèl·lics estacionaris b) Tracció de la placa (slab pull) c) Compressió per encavalcaments d) Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 29 6 Materials terrestres — Minerals i processos petrogenètics EN ACABAR SABRÀS Distingir amb precisió els conceptes de mineral i roca, així com el polimorfisme de l'isomorfisme.

Classificar les estructures dels silicats atenent a la polimerització del tetràedre SiO4 i la seva proporció Si:O. Diferenciar les roques ígnies intrusives i extrusives segons la seva cristal·lització magmàtica. Descriure les etapes de la seqüència petrogenètica sedimentària des de la meteorització fins a la diagènesi. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 54 Com pot ser que el grafit d'un llapis i un diamant d'alta duresa comparteixin exactament els mateixos àtoms de carboni? La litosfera terrestre està constituïda per una gran diversitat de materials sòlids que s'agrupen i transformen de manera contínua mitjançant cicles geològics interconnectats.

ESQUEMA Organització dels materials terrestres Fonaments mineralògics: definició i arquitectura cristal·lina Un mineral és una substància sòlida, inorgànica i d'origen natural, caracteritzada per una composició química definida i una ordenació atòmica interna tridimensionalment periòdica. Quan diversos grans minerals o matèria mineral sòlida s'agrupen, formen una roca.

Materials de l'escorça Components sòlids de la litosfera Minerals Sòlids naturals cristal·litzats Silicats Basats en SiO4 (90 % de l'escorça) No silicats Carbonats, òxids, sulfurs i halurs Roques Agregats minerals sòlids Roques ígnies Solidificació del magma Roques sedimentàries Meteorització i diagènesi Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 30 L'ordenació espacial dels àtoms depèn directament de la mida relativa dels seus ions. Aquesta distribució repetitiva s'organitza a partir de la cel·la cristal·lina (o cel·la unitat), la unitat geomètrica mínima que defineix el reticle mitjançant la longitud dels seus costats i els angles que formen entre ells.

POLIMORFISME I ISOMORFISME Dues relacions cristal·loquímiques fonamentals governen el comportament mineral: Polimorfisme: substàncies amb idèntica composició química presenten diferents estructures cristal·lines segons les condicions de pressió i temperatura. En són exemples el carboni pur (que cristal·litza com a diamant amb enllaços molt forts, o com a grafit amb unions dèbils entre capes) i el carbonat de calci (calcita i aragonita). Isomorfisme: minerals amb una mateixa xarxa cristal·lina admeten variacions en la composició química per substitució iònica, com succeeix en el grup de les plagioclasis.

ERROR FREQÜENT Confondre polimorfisme amb isomorfisme fa perdre punts habitualment: el polimorfisme implica mateixa fórmula química i diferent estructura (diamant i grafit), mentre que l'isomorfisme manté la mateixa estructura cristal·lina amb composició química variable (plagioclasis). COMPROVA-HO 55 Per què el diamant i el grafit tenen propietats físiques tan divergents si tots dos estan formats exclusivament per carboni pur? Química cortical i la xarxa dels silicats Només vuit elements químics principals constitueixen més del 98 % en pes de l'escorça continental.

Aquesta composició condiciona directament les famílies minerals existents, fent que els silicats siguin el grup dominant i representin aproximadament el 90 % dels minerals corticals. Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 31 Esquema de la classificació dels silicats segons la polimerització tetraèdrica. El bloc fonamental de construcció dels silicats és el tetràedre .

Aquests tetràedres poden romandre aïllats o bé polimeritzar compartint vèrtexs d'oxigen: Subgrup de silicats Disposició geomètrica Relació Si:O Exemples minerals Nesosilicats Tetràedres aïllats Olivina Sorosilicats Parelles de tetràedres units per un vèrtex Epidota, hemimorfita Ciclosilicats Anells tancats de 3, 4 o 6 tetràedres Beril Inosilicats Cadenes simples o cadenes dobles (simple) / (doble) Piroxens (simple), amfíbols (doble) Fil·losilicats Làmines bidimensionals infinites Biotita (miques) Tectosilicats Xarxa tridimensional contínua Quars, plagioclasis Com que la majoria d'aquestes estructures no són elèctricament neutres (a excepció del quars pur en els tectosilicats), s'enllacen mitjançant cations metàl·lics com ferro ( ), magnesi ( ), potassi ( ), sodi ( ), alumini ( ) i calci ( ).

SiO 4 4 1 : 4 2 : 7 1 : 3 1 : 3 4 : 11 2 : 5 1 : 2 Fe /Fe 2+ 3+ Mg2+ K+ Na+ Al3+ Ca2+ Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 32 COMPROVA-HO 56 Com evoluciona la proporció Si:O a mesura que augmenta el grau de polimerització des dels nesosilicats fins als tectosilicats? Gènesi ígnia i dinàmica sedimentària El cicle litològic integra l'energia geotèrmica interna i l'energia solar externa per produir, destruir i reciclar les roques a l'escorça. Diagrama del cicle litològic impulsat per energies interna i solar. Les roques ígnies s'originen per la solidificació d'un magma.

La profunditat i la velocitat de refredament determinen la seva classificació i la seva textura cristal·lina: Roques plutòniques (intrusives): cristal·litzen lentament a l'interior de l'escorça, permetent el creixement de cristalls visibles a ull nu. Roques volcàniques (extrusives): es refreden ràpidament a la superfície terrestre arran de l'activitat volcànica. La composició química del magma condiciona quins minerals cristal·litzen progressivament durant el refredament abans de consolidar-se. Apunts de Sistema Terra: Estructura, Tectònica i Minerals 33 Classificació de les roques sedimentàries segons ambient, textura i composició.

Per la seva banda, la seqüència sedimentària respon als processos geològics exògens (vegeu «Introducció al sistema Terra — Fonts d'energia i cicles geològics»). La roca superficial pateix meteorització, erosió dels clasts resultants, transport i dipòsit en una conca continental, de transició (litoral) o marina. Finalment, el material experimenta la diagènesi (litificació), on la compactació pel pes dels estrats…