tema 14 origen y estructura de la tierra
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Tema 14
IacuteNDICE
bull El origen del sistema solarbull Teoriacutea planetesimalbull Origen de la Tierrabull Origen de la Lunabull Meacutetodos de estudio del interior terrestrebull Meacutetodos directos
bull Minas sondeos volcanes rocas expuestas a la erosioacutenbull Conclusiones obtenidas por meacutetodos directos
bull Meacutetodos indirectosbull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante) bull Meacutetodo gravimeacutetrico e Isostasiabull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo magneacuteticobull Tomografiacutea siacutesmicabull Meacutetodo siacutesmicobull Anaacutelisis de meteoritos
IacuteNDICE
bull Las capas de la tierrabull Modelo geoquiacutemico
bull Corteza terrestrebull Corteza continental Estructura vertical y horizontalbull Corteza oceaacutenica Estructura vertical y horizontal
bull El Mantobull Manto superiorbull Manto inferior
bull Limite nuacutecleo-mantobull El Nuacutecleo
bull Modelo dinaacutemicobull Litosferabull Mesosfera
bull Manto superior sublitosfeacutericobull Manto inferior
bull Endosfera Nuacutecleo Externo e Interno
ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR
Teoriacuteas de origen del sistema solar
Catastroacuteficas
El Sol habiacutea sido creado como singular cuerpo solitario y empezoacute a tener una laquofamiliaraquo como resultado
de alguacuten fenoacutemeno violento
Georges-Louis Leclerc de Buffon afirmaba en 1745 que el Sistema Solar habiacutea sido creado a partir de los restos de una colisioacuten entre el
Sol y un cometa
evolutivas
Consideran que todo el Sistema habiacutea llegado de una manera ordenada a su estado actual
Newton sugirioacute que el Sistema Solar podiacutea haberse formado a partir de una nube de gas
y polvo que se hubiera condensado lentamente bajo la atraccioacuten gravitatoria
En antildeos recientes los astroacutenomos han propuesto que la fuerza iniciadora en la
formacioacuten del Sistema Solar deberiacutea ser una explosioacuten supernova
TEORIacuteA PLANETESIMAL
La teoriacutea moderna de los planetesimales es la teoriacutea actualmente maacutes aceptada en cuanto a los acontecimientos de la maacutes remota historia del sistema solar para la formacioacuten de los planetas
Como cualquier otra teoriacutea sobre el origen del sistema solar debe contemplar y explicar las siguientes caracteriacutesticas
1 El Sol y todos los planetas giran en el mismo sentido2 Las oacuterbitas de todos los planetas son elipses3 Las oacuterbitas de todos los planetas se situacutean aproximadamente en el mismo plano
denominado ecliacuteptica4 Los planetas interiores son pequentildeos y densos los exteriores son grandes y ligeros5 Todos los cuerpos celestes que son rocosos tienen numerosos craacuteteres de impacto
TEORIacuteA PLANETESIMAL ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR
1 Colapso gravitatorio Hace 4600 millones de antildeosuna nebulosa giratoria de polvo y gas comenzoacute acontraerse
2 La contraccioacuten o colapso forma una gran masacentral y un disco giratorio La colisioacuten de laspartiacuteculas en la masa central libera energiacuteaComienza la fusioacuten nuclear del hidroacutegeno (naceuna estrella el protosol en la nebulosa)
3 En el resto de la nebulosa las partiacuteculas chocan yse fusionan originando otras mayores (entrevarios cm y km) Son los planetesimales
4 Las colisiones de los planetesimales y su acrecioacutenoriginariacutea los protoplanetas
5 En torno a los planetas gigantes se produjo uncolapso gravitatorio similar al del Sol aunque sumenor masa impidioacute los procesos de fusioacutennuclear Fue el origen de los anillos y sateacutelites
1 Colapso gravitatorio Hace 4600millones de antildeos una nebulosagiratoria de polvo y gas comenzoacute acontraerse
En las zonas galaacutecticas en las que seforman estrellas se encuentran siemprenubes de gas y polvo las nebulosas
2 La contraccioacuten o colapso forma una gran masacentral y un disco giratorio La colisioacuten de laspartiacuteculas en la masa central libera energiacuteaComienza la fusioacuten nuclear del hidroacutegeno (naceuna estrella el protosol en la nebulosa)
Algunos de estos discoscontienen partiacuteculas mayoresque el polvo interestelarformados por hielo y silicatos
3 En el resto de la nebulosa laspartiacuteculas chocan y se fusionanoriginando otras mayores (entrevarios cm y km) Son losplanetesimales
4 Las colisiones de losplanetesimales y suacrecioacuten originariacutea losprotoplanetas
Juacutepiter es el planeta menosevolucionado y tiene unagran identidad quiacutemica conel Sol
5 En torno a los planetas gigantes se produjo uncolapso gravitatorio similar al del Sol aunque sumenor masa impidioacute los procesos de fusioacuten nuclearFue el origen de los anillos y sateacutelites
6 Barrido de las oacuterbitas En virtud de ese proceso deacrecioacuten cada protoplaneta fue despejando suzona orbital de planetesimales hasta llegar alimpiarla
ORIGEN DE LA TIERRA
La teoriacutea planetesimal describe el escenario general en el que debieron formarse los planetas del Sistema Solar Hay no obstante algunos datos maacutes sobre la estructura y la composicioacuten de nuestro planeta que deben tenerse en cuenta ya que nos hablan de lo que ocurrioacute al comienzo de la existencia de la TierraDe acuerdo con los datos disponibles la formacioacuten de la Tierra podriacutea haberse producido en las siguientes fases
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
Diferenciacioacuten por densidades
Enfriamiento de la superficie
Formacioacuten de los oceacuteanos
bull Unioacuten de planetesimales Alrededordel protosol se habriacutea originado elprotoplaneta terrestre por acrecioacutende planetesimales
bull Aumento de la temperatura Los impactos sobre la superficie terrestre provocariacuteanun aumento de la temperatura en el planeta
bull Aumento de la gravedad El aumento de masa que provoca la unioacuten de losplanetesimales conlleva un aumento de gravedad y mayor atraccioacuten a losplanetesimales que auacuten estaacuten proacuteximos al protoplaneta
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
1 Fusioacuten de los materiales Los componentes debido a las altas temperaturasprovocadas por los impactos y por la radiacioacuten desprendida por los elementosradiactivos provocariacutean que los materiales que forman el protoplaneta sevolvieran semiliacutequidos El estado semiliacutequido de los mismos hace quecomiencen a ordenarse por densidades
2 Cataacutestrofe del hierro Los materiales maacutes densos como el hierro niacutequel etcse desplazan hacia la parte profunda del planeta formando el nuacutecleo
3 Desgasificacioacuten del planeta Los elementos maacutes volaacutetiles (gases) escapan haciael exterior pero quedan retenidos en la superficie formando la atmoacutesfera Estosgases permanecen ahiacute debido a una serie de coincidencias que lo permitencomo la accioacuten de la gravedad (si la gravedad hubiera sido maacutes deacutebil sehabriacutean perdido en el espacio por ejemplo Marte) la distancia al Sol sila distancia al Sol hubiera sido menor la temperatura superficial del mismohabriacutea hecho que se disiparan (por ejemplo Mercurio Venus) o si la distanciaal Sol fuera mayor las bajas temperatura habriacutean hecho que los gases hubieranpermanecido liacutequidos
Diferenciacioacuten por densidades
bull La Tierra fue despejando su oacuterbita A medidaque la Tierra daba vueltas alrededor de suoacuterbita fue despejaacutendola y disminuyoacute elnuacutemero de planetesimales
bull Disminucioacuten de la temperatura El hecho dedisminuir el nuacutemero de planetesimalesprovocoacute una disminucioacuten en el nuacutemero deimpactos sobre la superficie del planeta y unpaulatino enfriamiento de la misma Esteenfriamiento se vio favorecido por elagotamiento del material radiactivo quetambieacuten provocoacute que disminuyera la energiacutearadiante
Enfriamiento de la superficie
bull Al descender la temperatura del planeta la temperatura de lasrocas de la superficie tambieacuten bajoacute
bull Esto favorecioacute la condensacioacuten de vapor de agua permitiendo quelas mismas ocuparan los relieves maacutes bajos y se formasen losoceacuteanos
Formacioacuten de los oceacuteanos
Video sobre el origen de los oceacuteanos
ORIGEN DE LA LUNA
A lo largo de la historia el hombresiempre ha intentado dar unaexplicacioacuten sobre el origen de la Luna
Sea cual sea dicho origen la teoriacutea quelo explique debe tener en cuenta dosdatos importante
1 La Luna no tiene la misma antiguumledad que la Tierra en general se consideraque es cien millones de antildeos maacutes joven
2 La Luna tiene una densidad significativamente maacutes baja que la Tierra (dT- 55grcm3 dL- 33 grcm3)
Hay baacutesicamente tres posibilidades en cuanto a la formacioacuten de la luna
1- Era un astro independiente que al pasar cerca de la Tierra quedoacutecapturado en oacuterbita
2- La Tierra y la Luna nacieron de la misma masa de materia que girabaalrededor del Sol
3- La luna surgioacute de una especie de hinchazoacuten de la Tierra que se desprendioacutepor la fuerza centriacutefuga
Con estas posibilidades se han elaborado varias hipoacutetesis o teoriacuteas ninguna deellas demostrada actualmente
Origen de la Luna
Hipoacutetesis de fisioacuten
Inicialmente la Luna y la Tierra eran un solo cuerpo y parte de la masa fue expulsada debida a la rotacioacuten
pero quedo rotando en sincronizacioacuten con la
tierra
Hipoacutetesis de captura
La luna se formoacute en un lugar y momento
distinto a la tierra y en su orbita alrededor del
Sol se aproximoacute a la Tierra y fue capturada
por su campo gravitatorio
Hipoacutetesis de acrecioacuten binaria
La luna se formoacute en el mismo lugar y
momento a la tierra y ya quedaron juntos
Hipoacutetesis de impacto
Un cuerpo del tamantildeo de Marte colisionoacute con la
Tierra El impacto hizo que bloques gigantescos de
materia saltaran al espacio para posteriormente y
mediante un proceso de acrecioacuten similar al que
formoacute los planetas rocosos proacuteximos al Sol generar la
Luna
Los detractores dicen que la velocidad de rotacioacuten
habriacutea tenido que ser tan alta que no se hubiera
podido consolidar la propia Tierra
Es difiacutecil explicar desaceleracioacuten de la
Luna necesaria para que no escapara del campo gravitatorio terrestre
No explica las diferencias de
densidad y composicioacuten quiacutemica
Es la hipoacutetesis preferida en la
actualidad
ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE
Para intentar comprender la naturalezay estructura del interior terrestre sehan utilizado desde tiempos remotosdiversas teacutecnicas y procedimientos quehan propiciado la aparicioacuten y desarrollode diferentes meacutetodos de estudio
Unos estaacuten basados en experienciasdirectas mientras que otros sefundamentan en el estudio y aplicacioacutende propiedades geofiacutesicas del planeta
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
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4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
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14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
IacuteNDICE
bull El origen del sistema solarbull Teoriacutea planetesimalbull Origen de la Tierrabull Origen de la Lunabull Meacutetodos de estudio del interior terrestrebull Meacutetodos directos
bull Minas sondeos volcanes rocas expuestas a la erosioacutenbull Conclusiones obtenidas por meacutetodos directos
bull Meacutetodos indirectosbull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante) bull Meacutetodo gravimeacutetrico e Isostasiabull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo magneacuteticobull Tomografiacutea siacutesmicabull Meacutetodo siacutesmicobull Anaacutelisis de meteoritos
IacuteNDICE
bull Las capas de la tierrabull Modelo geoquiacutemico
bull Corteza terrestrebull Corteza continental Estructura vertical y horizontalbull Corteza oceaacutenica Estructura vertical y horizontal
bull El Mantobull Manto superiorbull Manto inferior
bull Limite nuacutecleo-mantobull El Nuacutecleo
bull Modelo dinaacutemicobull Litosferabull Mesosfera
bull Manto superior sublitosfeacutericobull Manto inferior
bull Endosfera Nuacutecleo Externo e Interno
ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR
Teoriacuteas de origen del sistema solar
Catastroacuteficas
El Sol habiacutea sido creado como singular cuerpo solitario y empezoacute a tener una laquofamiliaraquo como resultado
de alguacuten fenoacutemeno violento
Georges-Louis Leclerc de Buffon afirmaba en 1745 que el Sistema Solar habiacutea sido creado a partir de los restos de una colisioacuten entre el
Sol y un cometa
evolutivas
Consideran que todo el Sistema habiacutea llegado de una manera ordenada a su estado actual
Newton sugirioacute que el Sistema Solar podiacutea haberse formado a partir de una nube de gas
y polvo que se hubiera condensado lentamente bajo la atraccioacuten gravitatoria
En antildeos recientes los astroacutenomos han propuesto que la fuerza iniciadora en la
formacioacuten del Sistema Solar deberiacutea ser una explosioacuten supernova
TEORIacuteA PLANETESIMAL
La teoriacutea moderna de los planetesimales es la teoriacutea actualmente maacutes aceptada en cuanto a los acontecimientos de la maacutes remota historia del sistema solar para la formacioacuten de los planetas
Como cualquier otra teoriacutea sobre el origen del sistema solar debe contemplar y explicar las siguientes caracteriacutesticas
1 El Sol y todos los planetas giran en el mismo sentido2 Las oacuterbitas de todos los planetas son elipses3 Las oacuterbitas de todos los planetas se situacutean aproximadamente en el mismo plano
denominado ecliacuteptica4 Los planetas interiores son pequentildeos y densos los exteriores son grandes y ligeros5 Todos los cuerpos celestes que son rocosos tienen numerosos craacuteteres de impacto
TEORIacuteA PLANETESIMAL ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR
1 Colapso gravitatorio Hace 4600 millones de antildeosuna nebulosa giratoria de polvo y gas comenzoacute acontraerse
2 La contraccioacuten o colapso forma una gran masacentral y un disco giratorio La colisioacuten de laspartiacuteculas en la masa central libera energiacuteaComienza la fusioacuten nuclear del hidroacutegeno (naceuna estrella el protosol en la nebulosa)
3 En el resto de la nebulosa las partiacuteculas chocan yse fusionan originando otras mayores (entrevarios cm y km) Son los planetesimales
4 Las colisiones de los planetesimales y su acrecioacutenoriginariacutea los protoplanetas
5 En torno a los planetas gigantes se produjo uncolapso gravitatorio similar al del Sol aunque sumenor masa impidioacute los procesos de fusioacutennuclear Fue el origen de los anillos y sateacutelites
1 Colapso gravitatorio Hace 4600millones de antildeos una nebulosagiratoria de polvo y gas comenzoacute acontraerse
En las zonas galaacutecticas en las que seforman estrellas se encuentran siemprenubes de gas y polvo las nebulosas
2 La contraccioacuten o colapso forma una gran masacentral y un disco giratorio La colisioacuten de laspartiacuteculas en la masa central libera energiacuteaComienza la fusioacuten nuclear del hidroacutegeno (naceuna estrella el protosol en la nebulosa)
Algunos de estos discoscontienen partiacuteculas mayoresque el polvo interestelarformados por hielo y silicatos
3 En el resto de la nebulosa laspartiacuteculas chocan y se fusionanoriginando otras mayores (entrevarios cm y km) Son losplanetesimales
4 Las colisiones de losplanetesimales y suacrecioacuten originariacutea losprotoplanetas
Juacutepiter es el planeta menosevolucionado y tiene unagran identidad quiacutemica conel Sol
5 En torno a los planetas gigantes se produjo uncolapso gravitatorio similar al del Sol aunque sumenor masa impidioacute los procesos de fusioacuten nuclearFue el origen de los anillos y sateacutelites
6 Barrido de las oacuterbitas En virtud de ese proceso deacrecioacuten cada protoplaneta fue despejando suzona orbital de planetesimales hasta llegar alimpiarla
ORIGEN DE LA TIERRA
La teoriacutea planetesimal describe el escenario general en el que debieron formarse los planetas del Sistema Solar Hay no obstante algunos datos maacutes sobre la estructura y la composicioacuten de nuestro planeta que deben tenerse en cuenta ya que nos hablan de lo que ocurrioacute al comienzo de la existencia de la TierraDe acuerdo con los datos disponibles la formacioacuten de la Tierra podriacutea haberse producido en las siguientes fases
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
Diferenciacioacuten por densidades
Enfriamiento de la superficie
Formacioacuten de los oceacuteanos
bull Unioacuten de planetesimales Alrededordel protosol se habriacutea originado elprotoplaneta terrestre por acrecioacutende planetesimales
bull Aumento de la temperatura Los impactos sobre la superficie terrestre provocariacuteanun aumento de la temperatura en el planeta
bull Aumento de la gravedad El aumento de masa que provoca la unioacuten de losplanetesimales conlleva un aumento de gravedad y mayor atraccioacuten a losplanetesimales que auacuten estaacuten proacuteximos al protoplaneta
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
1 Fusioacuten de los materiales Los componentes debido a las altas temperaturasprovocadas por los impactos y por la radiacioacuten desprendida por los elementosradiactivos provocariacutean que los materiales que forman el protoplaneta sevolvieran semiliacutequidos El estado semiliacutequido de los mismos hace quecomiencen a ordenarse por densidades
2 Cataacutestrofe del hierro Los materiales maacutes densos como el hierro niacutequel etcse desplazan hacia la parte profunda del planeta formando el nuacutecleo
3 Desgasificacioacuten del planeta Los elementos maacutes volaacutetiles (gases) escapan haciael exterior pero quedan retenidos en la superficie formando la atmoacutesfera Estosgases permanecen ahiacute debido a una serie de coincidencias que lo permitencomo la accioacuten de la gravedad (si la gravedad hubiera sido maacutes deacutebil sehabriacutean perdido en el espacio por ejemplo Marte) la distancia al Sol sila distancia al Sol hubiera sido menor la temperatura superficial del mismohabriacutea hecho que se disiparan (por ejemplo Mercurio Venus) o si la distanciaal Sol fuera mayor las bajas temperatura habriacutean hecho que los gases hubieranpermanecido liacutequidos
Diferenciacioacuten por densidades
bull La Tierra fue despejando su oacuterbita A medidaque la Tierra daba vueltas alrededor de suoacuterbita fue despejaacutendola y disminuyoacute elnuacutemero de planetesimales
bull Disminucioacuten de la temperatura El hecho dedisminuir el nuacutemero de planetesimalesprovocoacute una disminucioacuten en el nuacutemero deimpactos sobre la superficie del planeta y unpaulatino enfriamiento de la misma Esteenfriamiento se vio favorecido por elagotamiento del material radiactivo quetambieacuten provocoacute que disminuyera la energiacutearadiante
Enfriamiento de la superficie
bull Al descender la temperatura del planeta la temperatura de lasrocas de la superficie tambieacuten bajoacute
bull Esto favorecioacute la condensacioacuten de vapor de agua permitiendo quelas mismas ocuparan los relieves maacutes bajos y se formasen losoceacuteanos
Formacioacuten de los oceacuteanos
Video sobre el origen de los oceacuteanos
ORIGEN DE LA LUNA
A lo largo de la historia el hombresiempre ha intentado dar unaexplicacioacuten sobre el origen de la Luna
Sea cual sea dicho origen la teoriacutea quelo explique debe tener en cuenta dosdatos importante
1 La Luna no tiene la misma antiguumledad que la Tierra en general se consideraque es cien millones de antildeos maacutes joven
2 La Luna tiene una densidad significativamente maacutes baja que la Tierra (dT- 55grcm3 dL- 33 grcm3)
Hay baacutesicamente tres posibilidades en cuanto a la formacioacuten de la luna
1- Era un astro independiente que al pasar cerca de la Tierra quedoacutecapturado en oacuterbita
2- La Tierra y la Luna nacieron de la misma masa de materia que girabaalrededor del Sol
3- La luna surgioacute de una especie de hinchazoacuten de la Tierra que se desprendioacutepor la fuerza centriacutefuga
Con estas posibilidades se han elaborado varias hipoacutetesis o teoriacuteas ninguna deellas demostrada actualmente
Origen de la Luna
Hipoacutetesis de fisioacuten
Inicialmente la Luna y la Tierra eran un solo cuerpo y parte de la masa fue expulsada debida a la rotacioacuten
pero quedo rotando en sincronizacioacuten con la
tierra
Hipoacutetesis de captura
La luna se formoacute en un lugar y momento
distinto a la tierra y en su orbita alrededor del
Sol se aproximoacute a la Tierra y fue capturada
por su campo gravitatorio
Hipoacutetesis de acrecioacuten binaria
La luna se formoacute en el mismo lugar y
momento a la tierra y ya quedaron juntos
Hipoacutetesis de impacto
Un cuerpo del tamantildeo de Marte colisionoacute con la
Tierra El impacto hizo que bloques gigantescos de
materia saltaran al espacio para posteriormente y
mediante un proceso de acrecioacuten similar al que
formoacute los planetas rocosos proacuteximos al Sol generar la
Luna
Los detractores dicen que la velocidad de rotacioacuten
habriacutea tenido que ser tan alta que no se hubiera
podido consolidar la propia Tierra
Es difiacutecil explicar desaceleracioacuten de la
Luna necesaria para que no escapara del campo gravitatorio terrestre
No explica las diferencias de
densidad y composicioacuten quiacutemica
Es la hipoacutetesis preferida en la
actualidad
ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE
Para intentar comprender la naturalezay estructura del interior terrestre sehan utilizado desde tiempos remotosdiversas teacutecnicas y procedimientos quehan propiciado la aparicioacuten y desarrollode diferentes meacutetodos de estudio
Unos estaacuten basados en experienciasdirectas mientras que otros sefundamentan en el estudio y aplicacioacutende propiedades geofiacutesicas del planeta
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
IacuteNDICE
bull Las capas de la tierrabull Modelo geoquiacutemico
bull Corteza terrestrebull Corteza continental Estructura vertical y horizontalbull Corteza oceaacutenica Estructura vertical y horizontal
bull El Mantobull Manto superiorbull Manto inferior
bull Limite nuacutecleo-mantobull El Nuacutecleo
bull Modelo dinaacutemicobull Litosferabull Mesosfera
bull Manto superior sublitosfeacutericobull Manto inferior
bull Endosfera Nuacutecleo Externo e Interno
ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR
Teoriacuteas de origen del sistema solar
Catastroacuteficas
El Sol habiacutea sido creado como singular cuerpo solitario y empezoacute a tener una laquofamiliaraquo como resultado
de alguacuten fenoacutemeno violento
Georges-Louis Leclerc de Buffon afirmaba en 1745 que el Sistema Solar habiacutea sido creado a partir de los restos de una colisioacuten entre el
Sol y un cometa
evolutivas
Consideran que todo el Sistema habiacutea llegado de una manera ordenada a su estado actual
Newton sugirioacute que el Sistema Solar podiacutea haberse formado a partir de una nube de gas
y polvo que se hubiera condensado lentamente bajo la atraccioacuten gravitatoria
En antildeos recientes los astroacutenomos han propuesto que la fuerza iniciadora en la
formacioacuten del Sistema Solar deberiacutea ser una explosioacuten supernova
TEORIacuteA PLANETESIMAL
La teoriacutea moderna de los planetesimales es la teoriacutea actualmente maacutes aceptada en cuanto a los acontecimientos de la maacutes remota historia del sistema solar para la formacioacuten de los planetas
Como cualquier otra teoriacutea sobre el origen del sistema solar debe contemplar y explicar las siguientes caracteriacutesticas
1 El Sol y todos los planetas giran en el mismo sentido2 Las oacuterbitas de todos los planetas son elipses3 Las oacuterbitas de todos los planetas se situacutean aproximadamente en el mismo plano
denominado ecliacuteptica4 Los planetas interiores son pequentildeos y densos los exteriores son grandes y ligeros5 Todos los cuerpos celestes que son rocosos tienen numerosos craacuteteres de impacto
TEORIacuteA PLANETESIMAL ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR
1 Colapso gravitatorio Hace 4600 millones de antildeosuna nebulosa giratoria de polvo y gas comenzoacute acontraerse
2 La contraccioacuten o colapso forma una gran masacentral y un disco giratorio La colisioacuten de laspartiacuteculas en la masa central libera energiacuteaComienza la fusioacuten nuclear del hidroacutegeno (naceuna estrella el protosol en la nebulosa)
3 En el resto de la nebulosa las partiacuteculas chocan yse fusionan originando otras mayores (entrevarios cm y km) Son los planetesimales
4 Las colisiones de los planetesimales y su acrecioacutenoriginariacutea los protoplanetas
5 En torno a los planetas gigantes se produjo uncolapso gravitatorio similar al del Sol aunque sumenor masa impidioacute los procesos de fusioacutennuclear Fue el origen de los anillos y sateacutelites
1 Colapso gravitatorio Hace 4600millones de antildeos una nebulosagiratoria de polvo y gas comenzoacute acontraerse
En las zonas galaacutecticas en las que seforman estrellas se encuentran siemprenubes de gas y polvo las nebulosas
2 La contraccioacuten o colapso forma una gran masacentral y un disco giratorio La colisioacuten de laspartiacuteculas en la masa central libera energiacuteaComienza la fusioacuten nuclear del hidroacutegeno (naceuna estrella el protosol en la nebulosa)
Algunos de estos discoscontienen partiacuteculas mayoresque el polvo interestelarformados por hielo y silicatos
3 En el resto de la nebulosa laspartiacuteculas chocan y se fusionanoriginando otras mayores (entrevarios cm y km) Son losplanetesimales
4 Las colisiones de losplanetesimales y suacrecioacuten originariacutea losprotoplanetas
Juacutepiter es el planeta menosevolucionado y tiene unagran identidad quiacutemica conel Sol
5 En torno a los planetas gigantes se produjo uncolapso gravitatorio similar al del Sol aunque sumenor masa impidioacute los procesos de fusioacuten nuclearFue el origen de los anillos y sateacutelites
6 Barrido de las oacuterbitas En virtud de ese proceso deacrecioacuten cada protoplaneta fue despejando suzona orbital de planetesimales hasta llegar alimpiarla
ORIGEN DE LA TIERRA
La teoriacutea planetesimal describe el escenario general en el que debieron formarse los planetas del Sistema Solar Hay no obstante algunos datos maacutes sobre la estructura y la composicioacuten de nuestro planeta que deben tenerse en cuenta ya que nos hablan de lo que ocurrioacute al comienzo de la existencia de la TierraDe acuerdo con los datos disponibles la formacioacuten de la Tierra podriacutea haberse producido en las siguientes fases
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
Diferenciacioacuten por densidades
Enfriamiento de la superficie
Formacioacuten de los oceacuteanos
bull Unioacuten de planetesimales Alrededordel protosol se habriacutea originado elprotoplaneta terrestre por acrecioacutende planetesimales
bull Aumento de la temperatura Los impactos sobre la superficie terrestre provocariacuteanun aumento de la temperatura en el planeta
bull Aumento de la gravedad El aumento de masa que provoca la unioacuten de losplanetesimales conlleva un aumento de gravedad y mayor atraccioacuten a losplanetesimales que auacuten estaacuten proacuteximos al protoplaneta
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
1 Fusioacuten de los materiales Los componentes debido a las altas temperaturasprovocadas por los impactos y por la radiacioacuten desprendida por los elementosradiactivos provocariacutean que los materiales que forman el protoplaneta sevolvieran semiliacutequidos El estado semiliacutequido de los mismos hace quecomiencen a ordenarse por densidades
2 Cataacutestrofe del hierro Los materiales maacutes densos como el hierro niacutequel etcse desplazan hacia la parte profunda del planeta formando el nuacutecleo
3 Desgasificacioacuten del planeta Los elementos maacutes volaacutetiles (gases) escapan haciael exterior pero quedan retenidos en la superficie formando la atmoacutesfera Estosgases permanecen ahiacute debido a una serie de coincidencias que lo permitencomo la accioacuten de la gravedad (si la gravedad hubiera sido maacutes deacutebil sehabriacutean perdido en el espacio por ejemplo Marte) la distancia al Sol sila distancia al Sol hubiera sido menor la temperatura superficial del mismohabriacutea hecho que se disiparan (por ejemplo Mercurio Venus) o si la distanciaal Sol fuera mayor las bajas temperatura habriacutean hecho que los gases hubieranpermanecido liacutequidos
Diferenciacioacuten por densidades
bull La Tierra fue despejando su oacuterbita A medidaque la Tierra daba vueltas alrededor de suoacuterbita fue despejaacutendola y disminuyoacute elnuacutemero de planetesimales
bull Disminucioacuten de la temperatura El hecho dedisminuir el nuacutemero de planetesimalesprovocoacute una disminucioacuten en el nuacutemero deimpactos sobre la superficie del planeta y unpaulatino enfriamiento de la misma Esteenfriamiento se vio favorecido por elagotamiento del material radiactivo quetambieacuten provocoacute que disminuyera la energiacutearadiante
Enfriamiento de la superficie
bull Al descender la temperatura del planeta la temperatura de lasrocas de la superficie tambieacuten bajoacute
bull Esto favorecioacute la condensacioacuten de vapor de agua permitiendo quelas mismas ocuparan los relieves maacutes bajos y se formasen losoceacuteanos
Formacioacuten de los oceacuteanos
Video sobre el origen de los oceacuteanos
ORIGEN DE LA LUNA
A lo largo de la historia el hombresiempre ha intentado dar unaexplicacioacuten sobre el origen de la Luna
Sea cual sea dicho origen la teoriacutea quelo explique debe tener en cuenta dosdatos importante
1 La Luna no tiene la misma antiguumledad que la Tierra en general se consideraque es cien millones de antildeos maacutes joven
2 La Luna tiene una densidad significativamente maacutes baja que la Tierra (dT- 55grcm3 dL- 33 grcm3)
Hay baacutesicamente tres posibilidades en cuanto a la formacioacuten de la luna
1- Era un astro independiente que al pasar cerca de la Tierra quedoacutecapturado en oacuterbita
2- La Tierra y la Luna nacieron de la misma masa de materia que girabaalrededor del Sol
3- La luna surgioacute de una especie de hinchazoacuten de la Tierra que se desprendioacutepor la fuerza centriacutefuga
Con estas posibilidades se han elaborado varias hipoacutetesis o teoriacuteas ninguna deellas demostrada actualmente
Origen de la Luna
Hipoacutetesis de fisioacuten
Inicialmente la Luna y la Tierra eran un solo cuerpo y parte de la masa fue expulsada debida a la rotacioacuten
pero quedo rotando en sincronizacioacuten con la
tierra
Hipoacutetesis de captura
La luna se formoacute en un lugar y momento
distinto a la tierra y en su orbita alrededor del
Sol se aproximoacute a la Tierra y fue capturada
por su campo gravitatorio
Hipoacutetesis de acrecioacuten binaria
La luna se formoacute en el mismo lugar y
momento a la tierra y ya quedaron juntos
Hipoacutetesis de impacto
Un cuerpo del tamantildeo de Marte colisionoacute con la
Tierra El impacto hizo que bloques gigantescos de
materia saltaran al espacio para posteriormente y
mediante un proceso de acrecioacuten similar al que
formoacute los planetas rocosos proacuteximos al Sol generar la
Luna
Los detractores dicen que la velocidad de rotacioacuten
habriacutea tenido que ser tan alta que no se hubiera
podido consolidar la propia Tierra
Es difiacutecil explicar desaceleracioacuten de la
Luna necesaria para que no escapara del campo gravitatorio terrestre
No explica las diferencias de
densidad y composicioacuten quiacutemica
Es la hipoacutetesis preferida en la
actualidad
ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE
Para intentar comprender la naturalezay estructura del interior terrestre sehan utilizado desde tiempos remotosdiversas teacutecnicas y procedimientos quehan propiciado la aparicioacuten y desarrollode diferentes meacutetodos de estudio
Unos estaacuten basados en experienciasdirectas mientras que otros sefundamentan en el estudio y aplicacioacutende propiedades geofiacutesicas del planeta
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR
Teoriacuteas de origen del sistema solar
Catastroacuteficas
El Sol habiacutea sido creado como singular cuerpo solitario y empezoacute a tener una laquofamiliaraquo como resultado
de alguacuten fenoacutemeno violento
Georges-Louis Leclerc de Buffon afirmaba en 1745 que el Sistema Solar habiacutea sido creado a partir de los restos de una colisioacuten entre el
Sol y un cometa
evolutivas
Consideran que todo el Sistema habiacutea llegado de una manera ordenada a su estado actual
Newton sugirioacute que el Sistema Solar podiacutea haberse formado a partir de una nube de gas
y polvo que se hubiera condensado lentamente bajo la atraccioacuten gravitatoria
En antildeos recientes los astroacutenomos han propuesto que la fuerza iniciadora en la
formacioacuten del Sistema Solar deberiacutea ser una explosioacuten supernova
TEORIacuteA PLANETESIMAL
La teoriacutea moderna de los planetesimales es la teoriacutea actualmente maacutes aceptada en cuanto a los acontecimientos de la maacutes remota historia del sistema solar para la formacioacuten de los planetas
Como cualquier otra teoriacutea sobre el origen del sistema solar debe contemplar y explicar las siguientes caracteriacutesticas
1 El Sol y todos los planetas giran en el mismo sentido2 Las oacuterbitas de todos los planetas son elipses3 Las oacuterbitas de todos los planetas se situacutean aproximadamente en el mismo plano
denominado ecliacuteptica4 Los planetas interiores son pequentildeos y densos los exteriores son grandes y ligeros5 Todos los cuerpos celestes que son rocosos tienen numerosos craacuteteres de impacto
TEORIacuteA PLANETESIMAL ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR
1 Colapso gravitatorio Hace 4600 millones de antildeosuna nebulosa giratoria de polvo y gas comenzoacute acontraerse
2 La contraccioacuten o colapso forma una gran masacentral y un disco giratorio La colisioacuten de laspartiacuteculas en la masa central libera energiacuteaComienza la fusioacuten nuclear del hidroacutegeno (naceuna estrella el protosol en la nebulosa)
3 En el resto de la nebulosa las partiacuteculas chocan yse fusionan originando otras mayores (entrevarios cm y km) Son los planetesimales
4 Las colisiones de los planetesimales y su acrecioacutenoriginariacutea los protoplanetas
5 En torno a los planetas gigantes se produjo uncolapso gravitatorio similar al del Sol aunque sumenor masa impidioacute los procesos de fusioacutennuclear Fue el origen de los anillos y sateacutelites
1 Colapso gravitatorio Hace 4600millones de antildeos una nebulosagiratoria de polvo y gas comenzoacute acontraerse
En las zonas galaacutecticas en las que seforman estrellas se encuentran siemprenubes de gas y polvo las nebulosas
2 La contraccioacuten o colapso forma una gran masacentral y un disco giratorio La colisioacuten de laspartiacuteculas en la masa central libera energiacuteaComienza la fusioacuten nuclear del hidroacutegeno (naceuna estrella el protosol en la nebulosa)
Algunos de estos discoscontienen partiacuteculas mayoresque el polvo interestelarformados por hielo y silicatos
3 En el resto de la nebulosa laspartiacuteculas chocan y se fusionanoriginando otras mayores (entrevarios cm y km) Son losplanetesimales
4 Las colisiones de losplanetesimales y suacrecioacuten originariacutea losprotoplanetas
Juacutepiter es el planeta menosevolucionado y tiene unagran identidad quiacutemica conel Sol
5 En torno a los planetas gigantes se produjo uncolapso gravitatorio similar al del Sol aunque sumenor masa impidioacute los procesos de fusioacuten nuclearFue el origen de los anillos y sateacutelites
6 Barrido de las oacuterbitas En virtud de ese proceso deacrecioacuten cada protoplaneta fue despejando suzona orbital de planetesimales hasta llegar alimpiarla
ORIGEN DE LA TIERRA
La teoriacutea planetesimal describe el escenario general en el que debieron formarse los planetas del Sistema Solar Hay no obstante algunos datos maacutes sobre la estructura y la composicioacuten de nuestro planeta que deben tenerse en cuenta ya que nos hablan de lo que ocurrioacute al comienzo de la existencia de la TierraDe acuerdo con los datos disponibles la formacioacuten de la Tierra podriacutea haberse producido en las siguientes fases
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
Diferenciacioacuten por densidades
Enfriamiento de la superficie
Formacioacuten de los oceacuteanos
bull Unioacuten de planetesimales Alrededordel protosol se habriacutea originado elprotoplaneta terrestre por acrecioacutende planetesimales
bull Aumento de la temperatura Los impactos sobre la superficie terrestre provocariacuteanun aumento de la temperatura en el planeta
bull Aumento de la gravedad El aumento de masa que provoca la unioacuten de losplanetesimales conlleva un aumento de gravedad y mayor atraccioacuten a losplanetesimales que auacuten estaacuten proacuteximos al protoplaneta
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
1 Fusioacuten de los materiales Los componentes debido a las altas temperaturasprovocadas por los impactos y por la radiacioacuten desprendida por los elementosradiactivos provocariacutean que los materiales que forman el protoplaneta sevolvieran semiliacutequidos El estado semiliacutequido de los mismos hace quecomiencen a ordenarse por densidades
2 Cataacutestrofe del hierro Los materiales maacutes densos como el hierro niacutequel etcse desplazan hacia la parte profunda del planeta formando el nuacutecleo
3 Desgasificacioacuten del planeta Los elementos maacutes volaacutetiles (gases) escapan haciael exterior pero quedan retenidos en la superficie formando la atmoacutesfera Estosgases permanecen ahiacute debido a una serie de coincidencias que lo permitencomo la accioacuten de la gravedad (si la gravedad hubiera sido maacutes deacutebil sehabriacutean perdido en el espacio por ejemplo Marte) la distancia al Sol sila distancia al Sol hubiera sido menor la temperatura superficial del mismohabriacutea hecho que se disiparan (por ejemplo Mercurio Venus) o si la distanciaal Sol fuera mayor las bajas temperatura habriacutean hecho que los gases hubieranpermanecido liacutequidos
Diferenciacioacuten por densidades
bull La Tierra fue despejando su oacuterbita A medidaque la Tierra daba vueltas alrededor de suoacuterbita fue despejaacutendola y disminuyoacute elnuacutemero de planetesimales
bull Disminucioacuten de la temperatura El hecho dedisminuir el nuacutemero de planetesimalesprovocoacute una disminucioacuten en el nuacutemero deimpactos sobre la superficie del planeta y unpaulatino enfriamiento de la misma Esteenfriamiento se vio favorecido por elagotamiento del material radiactivo quetambieacuten provocoacute que disminuyera la energiacutearadiante
Enfriamiento de la superficie
bull Al descender la temperatura del planeta la temperatura de lasrocas de la superficie tambieacuten bajoacute
bull Esto favorecioacute la condensacioacuten de vapor de agua permitiendo quelas mismas ocuparan los relieves maacutes bajos y se formasen losoceacuteanos
Formacioacuten de los oceacuteanos
Video sobre el origen de los oceacuteanos
ORIGEN DE LA LUNA
A lo largo de la historia el hombresiempre ha intentado dar unaexplicacioacuten sobre el origen de la Luna
Sea cual sea dicho origen la teoriacutea quelo explique debe tener en cuenta dosdatos importante
1 La Luna no tiene la misma antiguumledad que la Tierra en general se consideraque es cien millones de antildeos maacutes joven
2 La Luna tiene una densidad significativamente maacutes baja que la Tierra (dT- 55grcm3 dL- 33 grcm3)
Hay baacutesicamente tres posibilidades en cuanto a la formacioacuten de la luna
1- Era un astro independiente que al pasar cerca de la Tierra quedoacutecapturado en oacuterbita
2- La Tierra y la Luna nacieron de la misma masa de materia que girabaalrededor del Sol
3- La luna surgioacute de una especie de hinchazoacuten de la Tierra que se desprendioacutepor la fuerza centriacutefuga
Con estas posibilidades se han elaborado varias hipoacutetesis o teoriacuteas ninguna deellas demostrada actualmente
Origen de la Luna
Hipoacutetesis de fisioacuten
Inicialmente la Luna y la Tierra eran un solo cuerpo y parte de la masa fue expulsada debida a la rotacioacuten
pero quedo rotando en sincronizacioacuten con la
tierra
Hipoacutetesis de captura
La luna se formoacute en un lugar y momento
distinto a la tierra y en su orbita alrededor del
Sol se aproximoacute a la Tierra y fue capturada
por su campo gravitatorio
Hipoacutetesis de acrecioacuten binaria
La luna se formoacute en el mismo lugar y
momento a la tierra y ya quedaron juntos
Hipoacutetesis de impacto
Un cuerpo del tamantildeo de Marte colisionoacute con la
Tierra El impacto hizo que bloques gigantescos de
materia saltaran al espacio para posteriormente y
mediante un proceso de acrecioacuten similar al que
formoacute los planetas rocosos proacuteximos al Sol generar la
Luna
Los detractores dicen que la velocidad de rotacioacuten
habriacutea tenido que ser tan alta que no se hubiera
podido consolidar la propia Tierra
Es difiacutecil explicar desaceleracioacuten de la
Luna necesaria para que no escapara del campo gravitatorio terrestre
No explica las diferencias de
densidad y composicioacuten quiacutemica
Es la hipoacutetesis preferida en la
actualidad
ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE
Para intentar comprender la naturalezay estructura del interior terrestre sehan utilizado desde tiempos remotosdiversas teacutecnicas y procedimientos quehan propiciado la aparicioacuten y desarrollode diferentes meacutetodos de estudio
Unos estaacuten basados en experienciasdirectas mientras que otros sefundamentan en el estudio y aplicacioacutende propiedades geofiacutesicas del planeta
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
TEORIacuteA PLANETESIMAL
La teoriacutea moderna de los planetesimales es la teoriacutea actualmente maacutes aceptada en cuanto a los acontecimientos de la maacutes remota historia del sistema solar para la formacioacuten de los planetas
Como cualquier otra teoriacutea sobre el origen del sistema solar debe contemplar y explicar las siguientes caracteriacutesticas
1 El Sol y todos los planetas giran en el mismo sentido2 Las oacuterbitas de todos los planetas son elipses3 Las oacuterbitas de todos los planetas se situacutean aproximadamente en el mismo plano
denominado ecliacuteptica4 Los planetas interiores son pequentildeos y densos los exteriores son grandes y ligeros5 Todos los cuerpos celestes que son rocosos tienen numerosos craacuteteres de impacto
TEORIacuteA PLANETESIMAL ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR
1 Colapso gravitatorio Hace 4600 millones de antildeosuna nebulosa giratoria de polvo y gas comenzoacute acontraerse
2 La contraccioacuten o colapso forma una gran masacentral y un disco giratorio La colisioacuten de laspartiacuteculas en la masa central libera energiacuteaComienza la fusioacuten nuclear del hidroacutegeno (naceuna estrella el protosol en la nebulosa)
3 En el resto de la nebulosa las partiacuteculas chocan yse fusionan originando otras mayores (entrevarios cm y km) Son los planetesimales
4 Las colisiones de los planetesimales y su acrecioacutenoriginariacutea los protoplanetas
5 En torno a los planetas gigantes se produjo uncolapso gravitatorio similar al del Sol aunque sumenor masa impidioacute los procesos de fusioacutennuclear Fue el origen de los anillos y sateacutelites
1 Colapso gravitatorio Hace 4600millones de antildeos una nebulosagiratoria de polvo y gas comenzoacute acontraerse
En las zonas galaacutecticas en las que seforman estrellas se encuentran siemprenubes de gas y polvo las nebulosas
2 La contraccioacuten o colapso forma una gran masacentral y un disco giratorio La colisioacuten de laspartiacuteculas en la masa central libera energiacuteaComienza la fusioacuten nuclear del hidroacutegeno (naceuna estrella el protosol en la nebulosa)
Algunos de estos discoscontienen partiacuteculas mayoresque el polvo interestelarformados por hielo y silicatos
3 En el resto de la nebulosa laspartiacuteculas chocan y se fusionanoriginando otras mayores (entrevarios cm y km) Son losplanetesimales
4 Las colisiones de losplanetesimales y suacrecioacuten originariacutea losprotoplanetas
Juacutepiter es el planeta menosevolucionado y tiene unagran identidad quiacutemica conel Sol
5 En torno a los planetas gigantes se produjo uncolapso gravitatorio similar al del Sol aunque sumenor masa impidioacute los procesos de fusioacuten nuclearFue el origen de los anillos y sateacutelites
6 Barrido de las oacuterbitas En virtud de ese proceso deacrecioacuten cada protoplaneta fue despejando suzona orbital de planetesimales hasta llegar alimpiarla
ORIGEN DE LA TIERRA
La teoriacutea planetesimal describe el escenario general en el que debieron formarse los planetas del Sistema Solar Hay no obstante algunos datos maacutes sobre la estructura y la composicioacuten de nuestro planeta que deben tenerse en cuenta ya que nos hablan de lo que ocurrioacute al comienzo de la existencia de la TierraDe acuerdo con los datos disponibles la formacioacuten de la Tierra podriacutea haberse producido en las siguientes fases
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
Diferenciacioacuten por densidades
Enfriamiento de la superficie
Formacioacuten de los oceacuteanos
bull Unioacuten de planetesimales Alrededordel protosol se habriacutea originado elprotoplaneta terrestre por acrecioacutende planetesimales
bull Aumento de la temperatura Los impactos sobre la superficie terrestre provocariacuteanun aumento de la temperatura en el planeta
bull Aumento de la gravedad El aumento de masa que provoca la unioacuten de losplanetesimales conlleva un aumento de gravedad y mayor atraccioacuten a losplanetesimales que auacuten estaacuten proacuteximos al protoplaneta
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
1 Fusioacuten de los materiales Los componentes debido a las altas temperaturasprovocadas por los impactos y por la radiacioacuten desprendida por los elementosradiactivos provocariacutean que los materiales que forman el protoplaneta sevolvieran semiliacutequidos El estado semiliacutequido de los mismos hace quecomiencen a ordenarse por densidades
2 Cataacutestrofe del hierro Los materiales maacutes densos como el hierro niacutequel etcse desplazan hacia la parte profunda del planeta formando el nuacutecleo
3 Desgasificacioacuten del planeta Los elementos maacutes volaacutetiles (gases) escapan haciael exterior pero quedan retenidos en la superficie formando la atmoacutesfera Estosgases permanecen ahiacute debido a una serie de coincidencias que lo permitencomo la accioacuten de la gravedad (si la gravedad hubiera sido maacutes deacutebil sehabriacutean perdido en el espacio por ejemplo Marte) la distancia al Sol sila distancia al Sol hubiera sido menor la temperatura superficial del mismohabriacutea hecho que se disiparan (por ejemplo Mercurio Venus) o si la distanciaal Sol fuera mayor las bajas temperatura habriacutean hecho que los gases hubieranpermanecido liacutequidos
Diferenciacioacuten por densidades
bull La Tierra fue despejando su oacuterbita A medidaque la Tierra daba vueltas alrededor de suoacuterbita fue despejaacutendola y disminuyoacute elnuacutemero de planetesimales
bull Disminucioacuten de la temperatura El hecho dedisminuir el nuacutemero de planetesimalesprovocoacute una disminucioacuten en el nuacutemero deimpactos sobre la superficie del planeta y unpaulatino enfriamiento de la misma Esteenfriamiento se vio favorecido por elagotamiento del material radiactivo quetambieacuten provocoacute que disminuyera la energiacutearadiante
Enfriamiento de la superficie
bull Al descender la temperatura del planeta la temperatura de lasrocas de la superficie tambieacuten bajoacute
bull Esto favorecioacute la condensacioacuten de vapor de agua permitiendo quelas mismas ocuparan los relieves maacutes bajos y se formasen losoceacuteanos
Formacioacuten de los oceacuteanos
Video sobre el origen de los oceacuteanos
ORIGEN DE LA LUNA
A lo largo de la historia el hombresiempre ha intentado dar unaexplicacioacuten sobre el origen de la Luna
Sea cual sea dicho origen la teoriacutea quelo explique debe tener en cuenta dosdatos importante
1 La Luna no tiene la misma antiguumledad que la Tierra en general se consideraque es cien millones de antildeos maacutes joven
2 La Luna tiene una densidad significativamente maacutes baja que la Tierra (dT- 55grcm3 dL- 33 grcm3)
Hay baacutesicamente tres posibilidades en cuanto a la formacioacuten de la luna
1- Era un astro independiente que al pasar cerca de la Tierra quedoacutecapturado en oacuterbita
2- La Tierra y la Luna nacieron de la misma masa de materia que girabaalrededor del Sol
3- La luna surgioacute de una especie de hinchazoacuten de la Tierra que se desprendioacutepor la fuerza centriacutefuga
Con estas posibilidades se han elaborado varias hipoacutetesis o teoriacuteas ninguna deellas demostrada actualmente
Origen de la Luna
Hipoacutetesis de fisioacuten
Inicialmente la Luna y la Tierra eran un solo cuerpo y parte de la masa fue expulsada debida a la rotacioacuten
pero quedo rotando en sincronizacioacuten con la
tierra
Hipoacutetesis de captura
La luna se formoacute en un lugar y momento
distinto a la tierra y en su orbita alrededor del
Sol se aproximoacute a la Tierra y fue capturada
por su campo gravitatorio
Hipoacutetesis de acrecioacuten binaria
La luna se formoacute en el mismo lugar y
momento a la tierra y ya quedaron juntos
Hipoacutetesis de impacto
Un cuerpo del tamantildeo de Marte colisionoacute con la
Tierra El impacto hizo que bloques gigantescos de
materia saltaran al espacio para posteriormente y
mediante un proceso de acrecioacuten similar al que
formoacute los planetas rocosos proacuteximos al Sol generar la
Luna
Los detractores dicen que la velocidad de rotacioacuten
habriacutea tenido que ser tan alta que no se hubiera
podido consolidar la propia Tierra
Es difiacutecil explicar desaceleracioacuten de la
Luna necesaria para que no escapara del campo gravitatorio terrestre
No explica las diferencias de
densidad y composicioacuten quiacutemica
Es la hipoacutetesis preferida en la
actualidad
ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE
Para intentar comprender la naturalezay estructura del interior terrestre sehan utilizado desde tiempos remotosdiversas teacutecnicas y procedimientos quehan propiciado la aparicioacuten y desarrollode diferentes meacutetodos de estudio
Unos estaacuten basados en experienciasdirectas mientras que otros sefundamentan en el estudio y aplicacioacutende propiedades geofiacutesicas del planeta
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files565B15Dswf
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
TEORIacuteA PLANETESIMAL ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR
1 Colapso gravitatorio Hace 4600 millones de antildeosuna nebulosa giratoria de polvo y gas comenzoacute acontraerse
2 La contraccioacuten o colapso forma una gran masacentral y un disco giratorio La colisioacuten de laspartiacuteculas en la masa central libera energiacuteaComienza la fusioacuten nuclear del hidroacutegeno (naceuna estrella el protosol en la nebulosa)
3 En el resto de la nebulosa las partiacuteculas chocan yse fusionan originando otras mayores (entrevarios cm y km) Son los planetesimales
4 Las colisiones de los planetesimales y su acrecioacutenoriginariacutea los protoplanetas
5 En torno a los planetas gigantes se produjo uncolapso gravitatorio similar al del Sol aunque sumenor masa impidioacute los procesos de fusioacutennuclear Fue el origen de los anillos y sateacutelites
1 Colapso gravitatorio Hace 4600millones de antildeos una nebulosagiratoria de polvo y gas comenzoacute acontraerse
En las zonas galaacutecticas en las que seforman estrellas se encuentran siemprenubes de gas y polvo las nebulosas
2 La contraccioacuten o colapso forma una gran masacentral y un disco giratorio La colisioacuten de laspartiacuteculas en la masa central libera energiacuteaComienza la fusioacuten nuclear del hidroacutegeno (naceuna estrella el protosol en la nebulosa)
Algunos de estos discoscontienen partiacuteculas mayoresque el polvo interestelarformados por hielo y silicatos
3 En el resto de la nebulosa laspartiacuteculas chocan y se fusionanoriginando otras mayores (entrevarios cm y km) Son losplanetesimales
4 Las colisiones de losplanetesimales y suacrecioacuten originariacutea losprotoplanetas
Juacutepiter es el planeta menosevolucionado y tiene unagran identidad quiacutemica conel Sol
5 En torno a los planetas gigantes se produjo uncolapso gravitatorio similar al del Sol aunque sumenor masa impidioacute los procesos de fusioacuten nuclearFue el origen de los anillos y sateacutelites
6 Barrido de las oacuterbitas En virtud de ese proceso deacrecioacuten cada protoplaneta fue despejando suzona orbital de planetesimales hasta llegar alimpiarla
ORIGEN DE LA TIERRA
La teoriacutea planetesimal describe el escenario general en el que debieron formarse los planetas del Sistema Solar Hay no obstante algunos datos maacutes sobre la estructura y la composicioacuten de nuestro planeta que deben tenerse en cuenta ya que nos hablan de lo que ocurrioacute al comienzo de la existencia de la TierraDe acuerdo con los datos disponibles la formacioacuten de la Tierra podriacutea haberse producido en las siguientes fases
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
Diferenciacioacuten por densidades
Enfriamiento de la superficie
Formacioacuten de los oceacuteanos
bull Unioacuten de planetesimales Alrededordel protosol se habriacutea originado elprotoplaneta terrestre por acrecioacutende planetesimales
bull Aumento de la temperatura Los impactos sobre la superficie terrestre provocariacuteanun aumento de la temperatura en el planeta
bull Aumento de la gravedad El aumento de masa que provoca la unioacuten de losplanetesimales conlleva un aumento de gravedad y mayor atraccioacuten a losplanetesimales que auacuten estaacuten proacuteximos al protoplaneta
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
1 Fusioacuten de los materiales Los componentes debido a las altas temperaturasprovocadas por los impactos y por la radiacioacuten desprendida por los elementosradiactivos provocariacutean que los materiales que forman el protoplaneta sevolvieran semiliacutequidos El estado semiliacutequido de los mismos hace quecomiencen a ordenarse por densidades
2 Cataacutestrofe del hierro Los materiales maacutes densos como el hierro niacutequel etcse desplazan hacia la parte profunda del planeta formando el nuacutecleo
3 Desgasificacioacuten del planeta Los elementos maacutes volaacutetiles (gases) escapan haciael exterior pero quedan retenidos en la superficie formando la atmoacutesfera Estosgases permanecen ahiacute debido a una serie de coincidencias que lo permitencomo la accioacuten de la gravedad (si la gravedad hubiera sido maacutes deacutebil sehabriacutean perdido en el espacio por ejemplo Marte) la distancia al Sol sila distancia al Sol hubiera sido menor la temperatura superficial del mismohabriacutea hecho que se disiparan (por ejemplo Mercurio Venus) o si la distanciaal Sol fuera mayor las bajas temperatura habriacutean hecho que los gases hubieranpermanecido liacutequidos
Diferenciacioacuten por densidades
bull La Tierra fue despejando su oacuterbita A medidaque la Tierra daba vueltas alrededor de suoacuterbita fue despejaacutendola y disminuyoacute elnuacutemero de planetesimales
bull Disminucioacuten de la temperatura El hecho dedisminuir el nuacutemero de planetesimalesprovocoacute una disminucioacuten en el nuacutemero deimpactos sobre la superficie del planeta y unpaulatino enfriamiento de la misma Esteenfriamiento se vio favorecido por elagotamiento del material radiactivo quetambieacuten provocoacute que disminuyera la energiacutearadiante
Enfriamiento de la superficie
bull Al descender la temperatura del planeta la temperatura de lasrocas de la superficie tambieacuten bajoacute
bull Esto favorecioacute la condensacioacuten de vapor de agua permitiendo quelas mismas ocuparan los relieves maacutes bajos y se formasen losoceacuteanos
Formacioacuten de los oceacuteanos
Video sobre el origen de los oceacuteanos
ORIGEN DE LA LUNA
A lo largo de la historia el hombresiempre ha intentado dar unaexplicacioacuten sobre el origen de la Luna
Sea cual sea dicho origen la teoriacutea quelo explique debe tener en cuenta dosdatos importante
1 La Luna no tiene la misma antiguumledad que la Tierra en general se consideraque es cien millones de antildeos maacutes joven
2 La Luna tiene una densidad significativamente maacutes baja que la Tierra (dT- 55grcm3 dL- 33 grcm3)
Hay baacutesicamente tres posibilidades en cuanto a la formacioacuten de la luna
1- Era un astro independiente que al pasar cerca de la Tierra quedoacutecapturado en oacuterbita
2- La Tierra y la Luna nacieron de la misma masa de materia que girabaalrededor del Sol
3- La luna surgioacute de una especie de hinchazoacuten de la Tierra que se desprendioacutepor la fuerza centriacutefuga
Con estas posibilidades se han elaborado varias hipoacutetesis o teoriacuteas ninguna deellas demostrada actualmente
Origen de la Luna
Hipoacutetesis de fisioacuten
Inicialmente la Luna y la Tierra eran un solo cuerpo y parte de la masa fue expulsada debida a la rotacioacuten
pero quedo rotando en sincronizacioacuten con la
tierra
Hipoacutetesis de captura
La luna se formoacute en un lugar y momento
distinto a la tierra y en su orbita alrededor del
Sol se aproximoacute a la Tierra y fue capturada
por su campo gravitatorio
Hipoacutetesis de acrecioacuten binaria
La luna se formoacute en el mismo lugar y
momento a la tierra y ya quedaron juntos
Hipoacutetesis de impacto
Un cuerpo del tamantildeo de Marte colisionoacute con la
Tierra El impacto hizo que bloques gigantescos de
materia saltaran al espacio para posteriormente y
mediante un proceso de acrecioacuten similar al que
formoacute los planetas rocosos proacuteximos al Sol generar la
Luna
Los detractores dicen que la velocidad de rotacioacuten
habriacutea tenido que ser tan alta que no se hubiera
podido consolidar la propia Tierra
Es difiacutecil explicar desaceleracioacuten de la
Luna necesaria para que no escapara del campo gravitatorio terrestre
No explica las diferencias de
densidad y composicioacuten quiacutemica
Es la hipoacutetesis preferida en la
actualidad
ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE
Para intentar comprender la naturalezay estructura del interior terrestre sehan utilizado desde tiempos remotosdiversas teacutecnicas y procedimientos quehan propiciado la aparicioacuten y desarrollode diferentes meacutetodos de estudio
Unos estaacuten basados en experienciasdirectas mientras que otros sefundamentan en el estudio y aplicacioacutende propiedades geofiacutesicas del planeta
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
1 Colapso gravitatorio Hace 4600millones de antildeos una nebulosagiratoria de polvo y gas comenzoacute acontraerse
En las zonas galaacutecticas en las que seforman estrellas se encuentran siemprenubes de gas y polvo las nebulosas
2 La contraccioacuten o colapso forma una gran masacentral y un disco giratorio La colisioacuten de laspartiacuteculas en la masa central libera energiacuteaComienza la fusioacuten nuclear del hidroacutegeno (naceuna estrella el protosol en la nebulosa)
Algunos de estos discoscontienen partiacuteculas mayoresque el polvo interestelarformados por hielo y silicatos
3 En el resto de la nebulosa laspartiacuteculas chocan y se fusionanoriginando otras mayores (entrevarios cm y km) Son losplanetesimales
4 Las colisiones de losplanetesimales y suacrecioacuten originariacutea losprotoplanetas
Juacutepiter es el planeta menosevolucionado y tiene unagran identidad quiacutemica conel Sol
5 En torno a los planetas gigantes se produjo uncolapso gravitatorio similar al del Sol aunque sumenor masa impidioacute los procesos de fusioacuten nuclearFue el origen de los anillos y sateacutelites
6 Barrido de las oacuterbitas En virtud de ese proceso deacrecioacuten cada protoplaneta fue despejando suzona orbital de planetesimales hasta llegar alimpiarla
ORIGEN DE LA TIERRA
La teoriacutea planetesimal describe el escenario general en el que debieron formarse los planetas del Sistema Solar Hay no obstante algunos datos maacutes sobre la estructura y la composicioacuten de nuestro planeta que deben tenerse en cuenta ya que nos hablan de lo que ocurrioacute al comienzo de la existencia de la TierraDe acuerdo con los datos disponibles la formacioacuten de la Tierra podriacutea haberse producido en las siguientes fases
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
Diferenciacioacuten por densidades
Enfriamiento de la superficie
Formacioacuten de los oceacuteanos
bull Unioacuten de planetesimales Alrededordel protosol se habriacutea originado elprotoplaneta terrestre por acrecioacutende planetesimales
bull Aumento de la temperatura Los impactos sobre la superficie terrestre provocariacuteanun aumento de la temperatura en el planeta
bull Aumento de la gravedad El aumento de masa que provoca la unioacuten de losplanetesimales conlleva un aumento de gravedad y mayor atraccioacuten a losplanetesimales que auacuten estaacuten proacuteximos al protoplaneta
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
1 Fusioacuten de los materiales Los componentes debido a las altas temperaturasprovocadas por los impactos y por la radiacioacuten desprendida por los elementosradiactivos provocariacutean que los materiales que forman el protoplaneta sevolvieran semiliacutequidos El estado semiliacutequido de los mismos hace quecomiencen a ordenarse por densidades
2 Cataacutestrofe del hierro Los materiales maacutes densos como el hierro niacutequel etcse desplazan hacia la parte profunda del planeta formando el nuacutecleo
3 Desgasificacioacuten del planeta Los elementos maacutes volaacutetiles (gases) escapan haciael exterior pero quedan retenidos en la superficie formando la atmoacutesfera Estosgases permanecen ahiacute debido a una serie de coincidencias que lo permitencomo la accioacuten de la gravedad (si la gravedad hubiera sido maacutes deacutebil sehabriacutean perdido en el espacio por ejemplo Marte) la distancia al Sol sila distancia al Sol hubiera sido menor la temperatura superficial del mismohabriacutea hecho que se disiparan (por ejemplo Mercurio Venus) o si la distanciaal Sol fuera mayor las bajas temperatura habriacutean hecho que los gases hubieranpermanecido liacutequidos
Diferenciacioacuten por densidades
bull La Tierra fue despejando su oacuterbita A medidaque la Tierra daba vueltas alrededor de suoacuterbita fue despejaacutendola y disminuyoacute elnuacutemero de planetesimales
bull Disminucioacuten de la temperatura El hecho dedisminuir el nuacutemero de planetesimalesprovocoacute una disminucioacuten en el nuacutemero deimpactos sobre la superficie del planeta y unpaulatino enfriamiento de la misma Esteenfriamiento se vio favorecido por elagotamiento del material radiactivo quetambieacuten provocoacute que disminuyera la energiacutearadiante
Enfriamiento de la superficie
bull Al descender la temperatura del planeta la temperatura de lasrocas de la superficie tambieacuten bajoacute
bull Esto favorecioacute la condensacioacuten de vapor de agua permitiendo quelas mismas ocuparan los relieves maacutes bajos y se formasen losoceacuteanos
Formacioacuten de los oceacuteanos
Video sobre el origen de los oceacuteanos
ORIGEN DE LA LUNA
A lo largo de la historia el hombresiempre ha intentado dar unaexplicacioacuten sobre el origen de la Luna
Sea cual sea dicho origen la teoriacutea quelo explique debe tener en cuenta dosdatos importante
1 La Luna no tiene la misma antiguumledad que la Tierra en general se consideraque es cien millones de antildeos maacutes joven
2 La Luna tiene una densidad significativamente maacutes baja que la Tierra (dT- 55grcm3 dL- 33 grcm3)
Hay baacutesicamente tres posibilidades en cuanto a la formacioacuten de la luna
1- Era un astro independiente que al pasar cerca de la Tierra quedoacutecapturado en oacuterbita
2- La Tierra y la Luna nacieron de la misma masa de materia que girabaalrededor del Sol
3- La luna surgioacute de una especie de hinchazoacuten de la Tierra que se desprendioacutepor la fuerza centriacutefuga
Con estas posibilidades se han elaborado varias hipoacutetesis o teoriacuteas ninguna deellas demostrada actualmente
Origen de la Luna
Hipoacutetesis de fisioacuten
Inicialmente la Luna y la Tierra eran un solo cuerpo y parte de la masa fue expulsada debida a la rotacioacuten
pero quedo rotando en sincronizacioacuten con la
tierra
Hipoacutetesis de captura
La luna se formoacute en un lugar y momento
distinto a la tierra y en su orbita alrededor del
Sol se aproximoacute a la Tierra y fue capturada
por su campo gravitatorio
Hipoacutetesis de acrecioacuten binaria
La luna se formoacute en el mismo lugar y
momento a la tierra y ya quedaron juntos
Hipoacutetesis de impacto
Un cuerpo del tamantildeo de Marte colisionoacute con la
Tierra El impacto hizo que bloques gigantescos de
materia saltaran al espacio para posteriormente y
mediante un proceso de acrecioacuten similar al que
formoacute los planetas rocosos proacuteximos al Sol generar la
Luna
Los detractores dicen que la velocidad de rotacioacuten
habriacutea tenido que ser tan alta que no se hubiera
podido consolidar la propia Tierra
Es difiacutecil explicar desaceleracioacuten de la
Luna necesaria para que no escapara del campo gravitatorio terrestre
No explica las diferencias de
densidad y composicioacuten quiacutemica
Es la hipoacutetesis preferida en la
actualidad
ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE
Para intentar comprender la naturalezay estructura del interior terrestre sehan utilizado desde tiempos remotosdiversas teacutecnicas y procedimientos quehan propiciado la aparicioacuten y desarrollode diferentes meacutetodos de estudio
Unos estaacuten basados en experienciasdirectas mientras que otros sefundamentan en el estudio y aplicacioacutende propiedades geofiacutesicas del planeta
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files565B15Dswf
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
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Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
ORIGEN DE LA TIERRA
La teoriacutea planetesimal describe el escenario general en el que debieron formarse los planetas del Sistema Solar Hay no obstante algunos datos maacutes sobre la estructura y la composicioacuten de nuestro planeta que deben tenerse en cuenta ya que nos hablan de lo que ocurrioacute al comienzo de la existencia de la TierraDe acuerdo con los datos disponibles la formacioacuten de la Tierra podriacutea haberse producido en las siguientes fases
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
Diferenciacioacuten por densidades
Enfriamiento de la superficie
Formacioacuten de los oceacuteanos
bull Unioacuten de planetesimales Alrededordel protosol se habriacutea originado elprotoplaneta terrestre por acrecioacutende planetesimales
bull Aumento de la temperatura Los impactos sobre la superficie terrestre provocariacuteanun aumento de la temperatura en el planeta
bull Aumento de la gravedad El aumento de masa que provoca la unioacuten de losplanetesimales conlleva un aumento de gravedad y mayor atraccioacuten a losplanetesimales que auacuten estaacuten proacuteximos al protoplaneta
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
1 Fusioacuten de los materiales Los componentes debido a las altas temperaturasprovocadas por los impactos y por la radiacioacuten desprendida por los elementosradiactivos provocariacutean que los materiales que forman el protoplaneta sevolvieran semiliacutequidos El estado semiliacutequido de los mismos hace quecomiencen a ordenarse por densidades
2 Cataacutestrofe del hierro Los materiales maacutes densos como el hierro niacutequel etcse desplazan hacia la parte profunda del planeta formando el nuacutecleo
3 Desgasificacioacuten del planeta Los elementos maacutes volaacutetiles (gases) escapan haciael exterior pero quedan retenidos en la superficie formando la atmoacutesfera Estosgases permanecen ahiacute debido a una serie de coincidencias que lo permitencomo la accioacuten de la gravedad (si la gravedad hubiera sido maacutes deacutebil sehabriacutean perdido en el espacio por ejemplo Marte) la distancia al Sol sila distancia al Sol hubiera sido menor la temperatura superficial del mismohabriacutea hecho que se disiparan (por ejemplo Mercurio Venus) o si la distanciaal Sol fuera mayor las bajas temperatura habriacutean hecho que los gases hubieranpermanecido liacutequidos
Diferenciacioacuten por densidades
bull La Tierra fue despejando su oacuterbita A medidaque la Tierra daba vueltas alrededor de suoacuterbita fue despejaacutendola y disminuyoacute elnuacutemero de planetesimales
bull Disminucioacuten de la temperatura El hecho dedisminuir el nuacutemero de planetesimalesprovocoacute una disminucioacuten en el nuacutemero deimpactos sobre la superficie del planeta y unpaulatino enfriamiento de la misma Esteenfriamiento se vio favorecido por elagotamiento del material radiactivo quetambieacuten provocoacute que disminuyera la energiacutearadiante
Enfriamiento de la superficie
bull Al descender la temperatura del planeta la temperatura de lasrocas de la superficie tambieacuten bajoacute
bull Esto favorecioacute la condensacioacuten de vapor de agua permitiendo quelas mismas ocuparan los relieves maacutes bajos y se formasen losoceacuteanos
Formacioacuten de los oceacuteanos
Video sobre el origen de los oceacuteanos
ORIGEN DE LA LUNA
A lo largo de la historia el hombresiempre ha intentado dar unaexplicacioacuten sobre el origen de la Luna
Sea cual sea dicho origen la teoriacutea quelo explique debe tener en cuenta dosdatos importante
1 La Luna no tiene la misma antiguumledad que la Tierra en general se consideraque es cien millones de antildeos maacutes joven
2 La Luna tiene una densidad significativamente maacutes baja que la Tierra (dT- 55grcm3 dL- 33 grcm3)
Hay baacutesicamente tres posibilidades en cuanto a la formacioacuten de la luna
1- Era un astro independiente que al pasar cerca de la Tierra quedoacutecapturado en oacuterbita
2- La Tierra y la Luna nacieron de la misma masa de materia que girabaalrededor del Sol
3- La luna surgioacute de una especie de hinchazoacuten de la Tierra que se desprendioacutepor la fuerza centriacutefuga
Con estas posibilidades se han elaborado varias hipoacutetesis o teoriacuteas ninguna deellas demostrada actualmente
Origen de la Luna
Hipoacutetesis de fisioacuten
Inicialmente la Luna y la Tierra eran un solo cuerpo y parte de la masa fue expulsada debida a la rotacioacuten
pero quedo rotando en sincronizacioacuten con la
tierra
Hipoacutetesis de captura
La luna se formoacute en un lugar y momento
distinto a la tierra y en su orbita alrededor del
Sol se aproximoacute a la Tierra y fue capturada
por su campo gravitatorio
Hipoacutetesis de acrecioacuten binaria
La luna se formoacute en el mismo lugar y
momento a la tierra y ya quedaron juntos
Hipoacutetesis de impacto
Un cuerpo del tamantildeo de Marte colisionoacute con la
Tierra El impacto hizo que bloques gigantescos de
materia saltaran al espacio para posteriormente y
mediante un proceso de acrecioacuten similar al que
formoacute los planetas rocosos proacuteximos al Sol generar la
Luna
Los detractores dicen que la velocidad de rotacioacuten
habriacutea tenido que ser tan alta que no se hubiera
podido consolidar la propia Tierra
Es difiacutecil explicar desaceleracioacuten de la
Luna necesaria para que no escapara del campo gravitatorio terrestre
No explica las diferencias de
densidad y composicioacuten quiacutemica
Es la hipoacutetesis preferida en la
actualidad
ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE
Para intentar comprender la naturalezay estructura del interior terrestre sehan utilizado desde tiempos remotosdiversas teacutecnicas y procedimientos quehan propiciado la aparicioacuten y desarrollode diferentes meacutetodos de estudio
Unos estaacuten basados en experienciasdirectas mientras que otros sefundamentan en el estudio y aplicacioacutende propiedades geofiacutesicas del planeta
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
bull Unioacuten de planetesimales Alrededordel protosol se habriacutea originado elprotoplaneta terrestre por acrecioacutende planetesimales
bull Aumento de la temperatura Los impactos sobre la superficie terrestre provocariacuteanun aumento de la temperatura en el planeta
bull Aumento de la gravedad El aumento de masa que provoca la unioacuten de losplanetesimales conlleva un aumento de gravedad y mayor atraccioacuten a losplanetesimales que auacuten estaacuten proacuteximos al protoplaneta
Formacioacuten del protoplaneta terrestre
1 Fusioacuten de los materiales Los componentes debido a las altas temperaturasprovocadas por los impactos y por la radiacioacuten desprendida por los elementosradiactivos provocariacutean que los materiales que forman el protoplaneta sevolvieran semiliacutequidos El estado semiliacutequido de los mismos hace quecomiencen a ordenarse por densidades
2 Cataacutestrofe del hierro Los materiales maacutes densos como el hierro niacutequel etcse desplazan hacia la parte profunda del planeta formando el nuacutecleo
3 Desgasificacioacuten del planeta Los elementos maacutes volaacutetiles (gases) escapan haciael exterior pero quedan retenidos en la superficie formando la atmoacutesfera Estosgases permanecen ahiacute debido a una serie de coincidencias que lo permitencomo la accioacuten de la gravedad (si la gravedad hubiera sido maacutes deacutebil sehabriacutean perdido en el espacio por ejemplo Marte) la distancia al Sol sila distancia al Sol hubiera sido menor la temperatura superficial del mismohabriacutea hecho que se disiparan (por ejemplo Mercurio Venus) o si la distanciaal Sol fuera mayor las bajas temperatura habriacutean hecho que los gases hubieranpermanecido liacutequidos
Diferenciacioacuten por densidades
bull La Tierra fue despejando su oacuterbita A medidaque la Tierra daba vueltas alrededor de suoacuterbita fue despejaacutendola y disminuyoacute elnuacutemero de planetesimales
bull Disminucioacuten de la temperatura El hecho dedisminuir el nuacutemero de planetesimalesprovocoacute una disminucioacuten en el nuacutemero deimpactos sobre la superficie del planeta y unpaulatino enfriamiento de la misma Esteenfriamiento se vio favorecido por elagotamiento del material radiactivo quetambieacuten provocoacute que disminuyera la energiacutearadiante
Enfriamiento de la superficie
bull Al descender la temperatura del planeta la temperatura de lasrocas de la superficie tambieacuten bajoacute
bull Esto favorecioacute la condensacioacuten de vapor de agua permitiendo quelas mismas ocuparan los relieves maacutes bajos y se formasen losoceacuteanos
Formacioacuten de los oceacuteanos
Video sobre el origen de los oceacuteanos
ORIGEN DE LA LUNA
A lo largo de la historia el hombresiempre ha intentado dar unaexplicacioacuten sobre el origen de la Luna
Sea cual sea dicho origen la teoriacutea quelo explique debe tener en cuenta dosdatos importante
1 La Luna no tiene la misma antiguumledad que la Tierra en general se consideraque es cien millones de antildeos maacutes joven
2 La Luna tiene una densidad significativamente maacutes baja que la Tierra (dT- 55grcm3 dL- 33 grcm3)
Hay baacutesicamente tres posibilidades en cuanto a la formacioacuten de la luna
1- Era un astro independiente que al pasar cerca de la Tierra quedoacutecapturado en oacuterbita
2- La Tierra y la Luna nacieron de la misma masa de materia que girabaalrededor del Sol
3- La luna surgioacute de una especie de hinchazoacuten de la Tierra que se desprendioacutepor la fuerza centriacutefuga
Con estas posibilidades se han elaborado varias hipoacutetesis o teoriacuteas ninguna deellas demostrada actualmente
Origen de la Luna
Hipoacutetesis de fisioacuten
Inicialmente la Luna y la Tierra eran un solo cuerpo y parte de la masa fue expulsada debida a la rotacioacuten
pero quedo rotando en sincronizacioacuten con la
tierra
Hipoacutetesis de captura
La luna se formoacute en un lugar y momento
distinto a la tierra y en su orbita alrededor del
Sol se aproximoacute a la Tierra y fue capturada
por su campo gravitatorio
Hipoacutetesis de acrecioacuten binaria
La luna se formoacute en el mismo lugar y
momento a la tierra y ya quedaron juntos
Hipoacutetesis de impacto
Un cuerpo del tamantildeo de Marte colisionoacute con la
Tierra El impacto hizo que bloques gigantescos de
materia saltaran al espacio para posteriormente y
mediante un proceso de acrecioacuten similar al que
formoacute los planetas rocosos proacuteximos al Sol generar la
Luna
Los detractores dicen que la velocidad de rotacioacuten
habriacutea tenido que ser tan alta que no se hubiera
podido consolidar la propia Tierra
Es difiacutecil explicar desaceleracioacuten de la
Luna necesaria para que no escapara del campo gravitatorio terrestre
No explica las diferencias de
densidad y composicioacuten quiacutemica
Es la hipoacutetesis preferida en la
actualidad
ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE
Para intentar comprender la naturalezay estructura del interior terrestre sehan utilizado desde tiempos remotosdiversas teacutecnicas y procedimientos quehan propiciado la aparicioacuten y desarrollode diferentes meacutetodos de estudio
Unos estaacuten basados en experienciasdirectas mientras que otros sefundamentan en el estudio y aplicacioacutende propiedades geofiacutesicas del planeta
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files565B15Dswf
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
1 Fusioacuten de los materiales Los componentes debido a las altas temperaturasprovocadas por los impactos y por la radiacioacuten desprendida por los elementosradiactivos provocariacutean que los materiales que forman el protoplaneta sevolvieran semiliacutequidos El estado semiliacutequido de los mismos hace quecomiencen a ordenarse por densidades
2 Cataacutestrofe del hierro Los materiales maacutes densos como el hierro niacutequel etcse desplazan hacia la parte profunda del planeta formando el nuacutecleo
3 Desgasificacioacuten del planeta Los elementos maacutes volaacutetiles (gases) escapan haciael exterior pero quedan retenidos en la superficie formando la atmoacutesfera Estosgases permanecen ahiacute debido a una serie de coincidencias que lo permitencomo la accioacuten de la gravedad (si la gravedad hubiera sido maacutes deacutebil sehabriacutean perdido en el espacio por ejemplo Marte) la distancia al Sol sila distancia al Sol hubiera sido menor la temperatura superficial del mismohabriacutea hecho que se disiparan (por ejemplo Mercurio Venus) o si la distanciaal Sol fuera mayor las bajas temperatura habriacutean hecho que los gases hubieranpermanecido liacutequidos
Diferenciacioacuten por densidades
bull La Tierra fue despejando su oacuterbita A medidaque la Tierra daba vueltas alrededor de suoacuterbita fue despejaacutendola y disminuyoacute elnuacutemero de planetesimales
bull Disminucioacuten de la temperatura El hecho dedisminuir el nuacutemero de planetesimalesprovocoacute una disminucioacuten en el nuacutemero deimpactos sobre la superficie del planeta y unpaulatino enfriamiento de la misma Esteenfriamiento se vio favorecido por elagotamiento del material radiactivo quetambieacuten provocoacute que disminuyera la energiacutearadiante
Enfriamiento de la superficie
bull Al descender la temperatura del planeta la temperatura de lasrocas de la superficie tambieacuten bajoacute
bull Esto favorecioacute la condensacioacuten de vapor de agua permitiendo quelas mismas ocuparan los relieves maacutes bajos y se formasen losoceacuteanos
Formacioacuten de los oceacuteanos
Video sobre el origen de los oceacuteanos
ORIGEN DE LA LUNA
A lo largo de la historia el hombresiempre ha intentado dar unaexplicacioacuten sobre el origen de la Luna
Sea cual sea dicho origen la teoriacutea quelo explique debe tener en cuenta dosdatos importante
1 La Luna no tiene la misma antiguumledad que la Tierra en general se consideraque es cien millones de antildeos maacutes joven
2 La Luna tiene una densidad significativamente maacutes baja que la Tierra (dT- 55grcm3 dL- 33 grcm3)
Hay baacutesicamente tres posibilidades en cuanto a la formacioacuten de la luna
1- Era un astro independiente que al pasar cerca de la Tierra quedoacutecapturado en oacuterbita
2- La Tierra y la Luna nacieron de la misma masa de materia que girabaalrededor del Sol
3- La luna surgioacute de una especie de hinchazoacuten de la Tierra que se desprendioacutepor la fuerza centriacutefuga
Con estas posibilidades se han elaborado varias hipoacutetesis o teoriacuteas ninguna deellas demostrada actualmente
Origen de la Luna
Hipoacutetesis de fisioacuten
Inicialmente la Luna y la Tierra eran un solo cuerpo y parte de la masa fue expulsada debida a la rotacioacuten
pero quedo rotando en sincronizacioacuten con la
tierra
Hipoacutetesis de captura
La luna se formoacute en un lugar y momento
distinto a la tierra y en su orbita alrededor del
Sol se aproximoacute a la Tierra y fue capturada
por su campo gravitatorio
Hipoacutetesis de acrecioacuten binaria
La luna se formoacute en el mismo lugar y
momento a la tierra y ya quedaron juntos
Hipoacutetesis de impacto
Un cuerpo del tamantildeo de Marte colisionoacute con la
Tierra El impacto hizo que bloques gigantescos de
materia saltaran al espacio para posteriormente y
mediante un proceso de acrecioacuten similar al que
formoacute los planetas rocosos proacuteximos al Sol generar la
Luna
Los detractores dicen que la velocidad de rotacioacuten
habriacutea tenido que ser tan alta que no se hubiera
podido consolidar la propia Tierra
Es difiacutecil explicar desaceleracioacuten de la
Luna necesaria para que no escapara del campo gravitatorio terrestre
No explica las diferencias de
densidad y composicioacuten quiacutemica
Es la hipoacutetesis preferida en la
actualidad
ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE
Para intentar comprender la naturalezay estructura del interior terrestre sehan utilizado desde tiempos remotosdiversas teacutecnicas y procedimientos quehan propiciado la aparicioacuten y desarrollode diferentes meacutetodos de estudio
Unos estaacuten basados en experienciasdirectas mientras que otros sefundamentan en el estudio y aplicacioacutende propiedades geofiacutesicas del planeta
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
bull La Tierra fue despejando su oacuterbita A medidaque la Tierra daba vueltas alrededor de suoacuterbita fue despejaacutendola y disminuyoacute elnuacutemero de planetesimales
bull Disminucioacuten de la temperatura El hecho dedisminuir el nuacutemero de planetesimalesprovocoacute una disminucioacuten en el nuacutemero deimpactos sobre la superficie del planeta y unpaulatino enfriamiento de la misma Esteenfriamiento se vio favorecido por elagotamiento del material radiactivo quetambieacuten provocoacute que disminuyera la energiacutearadiante
Enfriamiento de la superficie
bull Al descender la temperatura del planeta la temperatura de lasrocas de la superficie tambieacuten bajoacute
bull Esto favorecioacute la condensacioacuten de vapor de agua permitiendo quelas mismas ocuparan los relieves maacutes bajos y se formasen losoceacuteanos
Formacioacuten de los oceacuteanos
Video sobre el origen de los oceacuteanos
ORIGEN DE LA LUNA
A lo largo de la historia el hombresiempre ha intentado dar unaexplicacioacuten sobre el origen de la Luna
Sea cual sea dicho origen la teoriacutea quelo explique debe tener en cuenta dosdatos importante
1 La Luna no tiene la misma antiguumledad que la Tierra en general se consideraque es cien millones de antildeos maacutes joven
2 La Luna tiene una densidad significativamente maacutes baja que la Tierra (dT- 55grcm3 dL- 33 grcm3)
Hay baacutesicamente tres posibilidades en cuanto a la formacioacuten de la luna
1- Era un astro independiente que al pasar cerca de la Tierra quedoacutecapturado en oacuterbita
2- La Tierra y la Luna nacieron de la misma masa de materia que girabaalrededor del Sol
3- La luna surgioacute de una especie de hinchazoacuten de la Tierra que se desprendioacutepor la fuerza centriacutefuga
Con estas posibilidades se han elaborado varias hipoacutetesis o teoriacuteas ninguna deellas demostrada actualmente
Origen de la Luna
Hipoacutetesis de fisioacuten
Inicialmente la Luna y la Tierra eran un solo cuerpo y parte de la masa fue expulsada debida a la rotacioacuten
pero quedo rotando en sincronizacioacuten con la
tierra
Hipoacutetesis de captura
La luna se formoacute en un lugar y momento
distinto a la tierra y en su orbita alrededor del
Sol se aproximoacute a la Tierra y fue capturada
por su campo gravitatorio
Hipoacutetesis de acrecioacuten binaria
La luna se formoacute en el mismo lugar y
momento a la tierra y ya quedaron juntos
Hipoacutetesis de impacto
Un cuerpo del tamantildeo de Marte colisionoacute con la
Tierra El impacto hizo que bloques gigantescos de
materia saltaran al espacio para posteriormente y
mediante un proceso de acrecioacuten similar al que
formoacute los planetas rocosos proacuteximos al Sol generar la
Luna
Los detractores dicen que la velocidad de rotacioacuten
habriacutea tenido que ser tan alta que no se hubiera
podido consolidar la propia Tierra
Es difiacutecil explicar desaceleracioacuten de la
Luna necesaria para que no escapara del campo gravitatorio terrestre
No explica las diferencias de
densidad y composicioacuten quiacutemica
Es la hipoacutetesis preferida en la
actualidad
ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE
Para intentar comprender la naturalezay estructura del interior terrestre sehan utilizado desde tiempos remotosdiversas teacutecnicas y procedimientos quehan propiciado la aparicioacuten y desarrollode diferentes meacutetodos de estudio
Unos estaacuten basados en experienciasdirectas mientras que otros sefundamentan en el estudio y aplicacioacutende propiedades geofiacutesicas del planeta
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files565B15Dswf
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
bull Al descender la temperatura del planeta la temperatura de lasrocas de la superficie tambieacuten bajoacute
bull Esto favorecioacute la condensacioacuten de vapor de agua permitiendo quelas mismas ocuparan los relieves maacutes bajos y se formasen losoceacuteanos
Formacioacuten de los oceacuteanos
Video sobre el origen de los oceacuteanos
ORIGEN DE LA LUNA
A lo largo de la historia el hombresiempre ha intentado dar unaexplicacioacuten sobre el origen de la Luna
Sea cual sea dicho origen la teoriacutea quelo explique debe tener en cuenta dosdatos importante
1 La Luna no tiene la misma antiguumledad que la Tierra en general se consideraque es cien millones de antildeos maacutes joven
2 La Luna tiene una densidad significativamente maacutes baja que la Tierra (dT- 55grcm3 dL- 33 grcm3)
Hay baacutesicamente tres posibilidades en cuanto a la formacioacuten de la luna
1- Era un astro independiente que al pasar cerca de la Tierra quedoacutecapturado en oacuterbita
2- La Tierra y la Luna nacieron de la misma masa de materia que girabaalrededor del Sol
3- La luna surgioacute de una especie de hinchazoacuten de la Tierra que se desprendioacutepor la fuerza centriacutefuga
Con estas posibilidades se han elaborado varias hipoacutetesis o teoriacuteas ninguna deellas demostrada actualmente
Origen de la Luna
Hipoacutetesis de fisioacuten
Inicialmente la Luna y la Tierra eran un solo cuerpo y parte de la masa fue expulsada debida a la rotacioacuten
pero quedo rotando en sincronizacioacuten con la
tierra
Hipoacutetesis de captura
La luna se formoacute en un lugar y momento
distinto a la tierra y en su orbita alrededor del
Sol se aproximoacute a la Tierra y fue capturada
por su campo gravitatorio
Hipoacutetesis de acrecioacuten binaria
La luna se formoacute en el mismo lugar y
momento a la tierra y ya quedaron juntos
Hipoacutetesis de impacto
Un cuerpo del tamantildeo de Marte colisionoacute con la
Tierra El impacto hizo que bloques gigantescos de
materia saltaran al espacio para posteriormente y
mediante un proceso de acrecioacuten similar al que
formoacute los planetas rocosos proacuteximos al Sol generar la
Luna
Los detractores dicen que la velocidad de rotacioacuten
habriacutea tenido que ser tan alta que no se hubiera
podido consolidar la propia Tierra
Es difiacutecil explicar desaceleracioacuten de la
Luna necesaria para que no escapara del campo gravitatorio terrestre
No explica las diferencias de
densidad y composicioacuten quiacutemica
Es la hipoacutetesis preferida en la
actualidad
ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE
Para intentar comprender la naturalezay estructura del interior terrestre sehan utilizado desde tiempos remotosdiversas teacutecnicas y procedimientos quehan propiciado la aparicioacuten y desarrollode diferentes meacutetodos de estudio
Unos estaacuten basados en experienciasdirectas mientras que otros sefundamentan en el estudio y aplicacioacutende propiedades geofiacutesicas del planeta
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
ORIGEN DE LA LUNA
A lo largo de la historia el hombresiempre ha intentado dar unaexplicacioacuten sobre el origen de la Luna
Sea cual sea dicho origen la teoriacutea quelo explique debe tener en cuenta dosdatos importante
1 La Luna no tiene la misma antiguumledad que la Tierra en general se consideraque es cien millones de antildeos maacutes joven
2 La Luna tiene una densidad significativamente maacutes baja que la Tierra (dT- 55grcm3 dL- 33 grcm3)
Hay baacutesicamente tres posibilidades en cuanto a la formacioacuten de la luna
1- Era un astro independiente que al pasar cerca de la Tierra quedoacutecapturado en oacuterbita
2- La Tierra y la Luna nacieron de la misma masa de materia que girabaalrededor del Sol
3- La luna surgioacute de una especie de hinchazoacuten de la Tierra que se desprendioacutepor la fuerza centriacutefuga
Con estas posibilidades se han elaborado varias hipoacutetesis o teoriacuteas ninguna deellas demostrada actualmente
Origen de la Luna
Hipoacutetesis de fisioacuten
Inicialmente la Luna y la Tierra eran un solo cuerpo y parte de la masa fue expulsada debida a la rotacioacuten
pero quedo rotando en sincronizacioacuten con la
tierra
Hipoacutetesis de captura
La luna se formoacute en un lugar y momento
distinto a la tierra y en su orbita alrededor del
Sol se aproximoacute a la Tierra y fue capturada
por su campo gravitatorio
Hipoacutetesis de acrecioacuten binaria
La luna se formoacute en el mismo lugar y
momento a la tierra y ya quedaron juntos
Hipoacutetesis de impacto
Un cuerpo del tamantildeo de Marte colisionoacute con la
Tierra El impacto hizo que bloques gigantescos de
materia saltaran al espacio para posteriormente y
mediante un proceso de acrecioacuten similar al que
formoacute los planetas rocosos proacuteximos al Sol generar la
Luna
Los detractores dicen que la velocidad de rotacioacuten
habriacutea tenido que ser tan alta que no se hubiera
podido consolidar la propia Tierra
Es difiacutecil explicar desaceleracioacuten de la
Luna necesaria para que no escapara del campo gravitatorio terrestre
No explica las diferencias de
densidad y composicioacuten quiacutemica
Es la hipoacutetesis preferida en la
actualidad
ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE
Para intentar comprender la naturalezay estructura del interior terrestre sehan utilizado desde tiempos remotosdiversas teacutecnicas y procedimientos quehan propiciado la aparicioacuten y desarrollode diferentes meacutetodos de estudio
Unos estaacuten basados en experienciasdirectas mientras que otros sefundamentan en el estudio y aplicacioacutende propiedades geofiacutesicas del planeta
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files565B15Dswf
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
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11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Hay baacutesicamente tres posibilidades en cuanto a la formacioacuten de la luna
1- Era un astro independiente que al pasar cerca de la Tierra quedoacutecapturado en oacuterbita
2- La Tierra y la Luna nacieron de la misma masa de materia que girabaalrededor del Sol
3- La luna surgioacute de una especie de hinchazoacuten de la Tierra que se desprendioacutepor la fuerza centriacutefuga
Con estas posibilidades se han elaborado varias hipoacutetesis o teoriacuteas ninguna deellas demostrada actualmente
Origen de la Luna
Hipoacutetesis de fisioacuten
Inicialmente la Luna y la Tierra eran un solo cuerpo y parte de la masa fue expulsada debida a la rotacioacuten
pero quedo rotando en sincronizacioacuten con la
tierra
Hipoacutetesis de captura
La luna se formoacute en un lugar y momento
distinto a la tierra y en su orbita alrededor del
Sol se aproximoacute a la Tierra y fue capturada
por su campo gravitatorio
Hipoacutetesis de acrecioacuten binaria
La luna se formoacute en el mismo lugar y
momento a la tierra y ya quedaron juntos
Hipoacutetesis de impacto
Un cuerpo del tamantildeo de Marte colisionoacute con la
Tierra El impacto hizo que bloques gigantescos de
materia saltaran al espacio para posteriormente y
mediante un proceso de acrecioacuten similar al que
formoacute los planetas rocosos proacuteximos al Sol generar la
Luna
Los detractores dicen que la velocidad de rotacioacuten
habriacutea tenido que ser tan alta que no se hubiera
podido consolidar la propia Tierra
Es difiacutecil explicar desaceleracioacuten de la
Luna necesaria para que no escapara del campo gravitatorio terrestre
No explica las diferencias de
densidad y composicioacuten quiacutemica
Es la hipoacutetesis preferida en la
actualidad
ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE
Para intentar comprender la naturalezay estructura del interior terrestre sehan utilizado desde tiempos remotosdiversas teacutecnicas y procedimientos quehan propiciado la aparicioacuten y desarrollode diferentes meacutetodos de estudio
Unos estaacuten basados en experienciasdirectas mientras que otros sefundamentan en el estudio y aplicacioacutende propiedades geofiacutesicas del planeta
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Origen de la Luna
Hipoacutetesis de fisioacuten
Inicialmente la Luna y la Tierra eran un solo cuerpo y parte de la masa fue expulsada debida a la rotacioacuten
pero quedo rotando en sincronizacioacuten con la
tierra
Hipoacutetesis de captura
La luna se formoacute en un lugar y momento
distinto a la tierra y en su orbita alrededor del
Sol se aproximoacute a la Tierra y fue capturada
por su campo gravitatorio
Hipoacutetesis de acrecioacuten binaria
La luna se formoacute en el mismo lugar y
momento a la tierra y ya quedaron juntos
Hipoacutetesis de impacto
Un cuerpo del tamantildeo de Marte colisionoacute con la
Tierra El impacto hizo que bloques gigantescos de
materia saltaran al espacio para posteriormente y
mediante un proceso de acrecioacuten similar al que
formoacute los planetas rocosos proacuteximos al Sol generar la
Luna
Los detractores dicen que la velocidad de rotacioacuten
habriacutea tenido que ser tan alta que no se hubiera
podido consolidar la propia Tierra
Es difiacutecil explicar desaceleracioacuten de la
Luna necesaria para que no escapara del campo gravitatorio terrestre
No explica las diferencias de
densidad y composicioacuten quiacutemica
Es la hipoacutetesis preferida en la
actualidad
ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE
Para intentar comprender la naturalezay estructura del interior terrestre sehan utilizado desde tiempos remotosdiversas teacutecnicas y procedimientos quehan propiciado la aparicioacuten y desarrollode diferentes meacutetodos de estudio
Unos estaacuten basados en experienciasdirectas mientras que otros sefundamentan en el estudio y aplicacioacutende propiedades geofiacutesicas del planeta
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE
Para intentar comprender la naturalezay estructura del interior terrestre sehan utilizado desde tiempos remotosdiversas teacutecnicas y procedimientos quehan propiciado la aparicioacuten y desarrollode diferentes meacutetodos de estudio
Unos estaacuten basados en experienciasdirectas mientras que otros sefundamentan en el estudio y aplicacioacutende propiedades geofiacutesicas del planeta
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Meacutetodos de estudio
Directos
Sondeos
Minas
Volcanes
Erosioacuten de cordilleras
Se basan en observaciones y
estudios directos sobre las rocas o sus
manifestaciones yo estructuras
Indirectos
Meacutetodo eleacutectrico
Tomografiacutea siacutesmica
Densidad terrestre
Gravedad terrestre
Magnetismo terrestre
Comparacioacuten con meteoritos
Ondas siacutesmicas
Basados en el estudio de determinadas
propiedades fiacutesicas de la Tierra
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files565B15Dswf
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
MEacuteTODOS DIRECTOS MINAS
Se basan en la observacioacuten directa de los materiales que componen seextraen de las minas Soacutelo proporcionan informacioacuten de los primeroscientos de metros (las minas maacutes profundas apenas alcanzan el kiloacutemetrode profundidad aunque algunas como la mina de oro de Tau TonaSudaacutefrica llega a los 36 km) por lo que su utilidad es bastante limitada
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
MEacuteTODOS DIRECTOS SONDEOS
Son perforaciones en el terreno de los que se extrae una columna de material llamada testigo que permite conocer la composicioacuten de las rocas Tienen acceso a rocas situadas hasta 15 km de profundidad
El pozo de investigacioacuten maacutes profundo seencuentra en la Peniacutensula de Kola Setrata de un superagujero de 12 km deprofundidad aunque el proyecto finalizoacutepor problemas econoacutemicos
Tambieacuten se estaacuten estudiando los fondosmarinos con la ayuda de un buque deperforacioacuten submarina que pretendeobtener datos sismoloacutegicos volcaacutenicosgeoloacutegicos medioambientales yclimatoloacutegicos en el Paciacutefico hasta unaprofundidad de 6 Km
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files565B15Dswf
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Sondeo en la Peniacutensula de Kola
Perforaciones en la corteza oceaacutenica
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files565B15Dswf
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Perforacioacuten en el craacuteter Chicxulub (Yucataacuten Meacutejico)
Objetivo Estudio de los efectos dejados en la Tierra por el impacto del meteorito que se supone que causoacute la extincioacuten de los dinosauriosTamantildeo 25 km
Perforaciones en California
Objetivo Estudiar los fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos que acompantildean a los movimientos siacutesmicos
Perforacioacuten en el borde del Macizo Checo (Bohemia Occidental)Tamantildeo 5 km
Otros sondeos que sirven para investigar el interior terrestre
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files565B15Dswf
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
MEacuteTODOS DIRECTOS VOLCANES
El anaacutelisis de las lavas expulsadas por los volcanes permite conocer la composicioacuten de las rocas a varios kiloacutemetros de profundidad pues arrastran en su ascenso rocas de zonas profundas (de hasta 100km) que quedan incluidas en el magma sin fundir Un ejemplo son los diamantes extraiacutedos de la kimberlita
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files565B15Dswf
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
MEacuteTODOS DIRECTOS ROCAS EXPUESTAS DEBIDO A LA EROSIOacuteN
Consiste en la recogida de rocasmetamoacuterficas y magmaacuteticas queafloran en la superficie debido aprocesos erosivos para su anaacutelisisEste meacutetodo nos da acceso a rocasformadas entre 15 y 20 km deprofundidad
El anaacutelisis de rocas sedimentariasdebido a su proceso de formacioacuten ensuperficie nos da informacioacuten dezonas mas superficiales (hasta 8 kmde profundidad)
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
1 Las rocas mantienen su estructura y composicioacuten hasta la profundidad en la que se han hecho las observaciones
2 El gradiente geoteacutermico en la parte superficial es aproximadamente de 30degC por cada kiloacutemetro que profundizamos en el interior del planeta
3 Las rocas de esta zona son silicatos
CONCLUSIONES OBTENIDAS A TRAVEacuteS DE LOS MEacuteTODOS DIRECTOS
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files565B15Dswf
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
MEacuteTODOS INDIRECTOS
Existen diferentes teacutecnicas y meacutetodos que facilitan informacioacuten para estudiar elsubsuelo Muchas de ellas se basan en el estudio de las propiedades fiacutesicas delas rocas o en los efectos ocasionados por la variacioacuten de estas propiedadesTodos estos meacutetodos son utilizados por la geofiacutesica para conocer coacutemo es elinterior de la Tierra Entre los meacutetodos maacutes importantes estaacuten
bull Anaacutelisis de la densidad terrestrebull Estudios de laboratorio (ceacutelulas de yunque de diamante)bull Meacutetodo gravimeacutetricobull Meacutetodo geoteacutermicobull Meacutetodo magneacuteticobull Meacutetodo eleacutectricobull Meacutetodo siacutesmicobull Tomografiacutea siacutesmicabull Anaacutelisis de meteoritos
Se trata de meacutetodos geoquiacutemicos y geofiacutesicos
Estos meacutetodos solamente proporcionan graacuteficas que interpretadas permiten sugerir hipoacutetesis sobre la composicioacuten y estructura del interior de la Tierra
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
El estudio de la densidad es un meacutetodo indirecto claacutesico que descubre que la Tierra noes homogeacutenea pues el valor teoacuterico (552gcm3) estaacute muy separado de losencontrados en las rocas de la superficie (27 gcm3) Esta diferencia indica que losmateriales superficiales son menos densos que los que se encuentran en el interiorterrestre
Wiechert relacionoacute este hecho con la informacioacuten aportada del estudio de losmeteoritos
Sabiendo que entre los elementos maacutes comunes del Universo el de mayor densidades el hierro supuso que el nuacutecleo deberiacutea estar formado por este metal La existenciade un campo magneacutetico terrestre apoyariacutea esta hipoacutetesis
ANAacuteLISIS DE LA DENSIDAD TERRESTRE
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files565B15Dswf
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
3
2
R34
G
gR
π
2d
mMGF
V
Md
gmF
2d
mMGgm
G
gRM
2
Para un cuerpo situado en la superficie terrestre
F es la fuerza con la que es atraiacutedo por la tierra
Para calcular la masa recurrimos a
la ley de la gravitacioacuten universal
Si consideramos como aproximacioacuten que la
Tierra es una esfera perfecta su volumen seraacute
la distancia entre los dos
cuerpos es el radio terrestre
R34
G
g
π RG
3g
π4 3cm
g552
Este valor de la densidad
contrasta con la densidad
media de las rocas que
constituyen los continentes
que es de 3cm
g27
3RV
3
4
Calculo de la densidad de la Tierra
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
1000
2
4
6
8
10
12
14
2900 5100
RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS
MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD
Profundidad (km)
De
nsid
ad
( g
cm
3)
Estudios sismoloacutegicos indican que la densidad aumenta desde la corteza al nuacutecleo del planeta pero no de forma homogeacutenea
La densidad se mantiene praacutecticamente constante en los primeros 100 km para ir aumentando poco a poco hacia el interior
A 2900 Km de profundidad se produce un aumento brusco de la densidad que nos indica que hemos llegado al nuacutecleo metaacutelico del planeta
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
ENSAYOS EN LABORATORIO
En los laboratorios se realizan desde estudios geoquiacutemicos de minerales rocas meteoritos y fluidos hasta anaacutelisis de tipo fiacutesico sobre muestras Tambieacuten se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geoloacutegicos mediante bancos de pruebas y modelos simulados
Un ejemplo es el de las ceacutelulas de yunque dediamantes con las que se simula las condicionesde alta presioacuten del interior terrestre
Es un que permite comprimir una pequentildea pieza(de tamantildeo sub-milimeacutetrico) de material hastapresiones extremas mas de 300 gigapascales (3000 000 atmoacutesferas)
El dispositivo ha sido utilizado para recrear lapresioacuten existente en lo profundo de los planetascreando materiales y fases no observadas bajocondiciones normales
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
MEacuteTODO GRAVIMEacuteTRICO
Se basa en el estudio de la variacioacuten de la aceleracioacuten de la gravedad (g) en diferentes zonas del planeta
La gravedad obedece a la ley de la gravitacioacuten universal enunciada por Newton
Los paraacutemetros de los que depende el valor de la aceleracioacuten de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son
bull Constante de gravitacioacuten (valor constante)bull Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)bull Masa de la Tierra que a su vez depende
- Volumen de la Tierra (valor constante)- Densidad valor que varia con
+ distintas composiciones+ estructuras que constituyen el planeta
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
2d
mMGgm 2
R
MGg
3R3
4V R d G
3
4g3R
3
4dM
La aceleracioacuten de la gravedad en un punto determinado de la superficie terrestre es
Esta formula debe ser corregida en funcioacuten de algunas de las caracteriacutesticas propias del planeta
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
bull Para R debe hacerse una ldquocorreccioacuten de latitudrdquo La gravedad es mayor a mayor latitud es mayor en los polos que en el ecuador
bull Aceleracioacuten centriacutefuga (ac) La aceleracioacuten centriacutefuga que se opone a la gravedad es mayor a menor latitud es decir es baja en los polos (nula) y alta en el ecuador asiacute pues en los polos hay mayor gravedad
bull Correccioacuten de aire libre (CAL) La gravedad es mayor a menor altitud es mayor a nivel del mar que en lo alto de una montantildea
bull Correccioacuten de Bouguer (CB) La gravedad en la superficie del oceacuteano seraacute menor que en un punto de la superficie a nivel del mar por el defecto de masa del agua con respecto a la tierra
bull Correccioacuten Topograacutefica (CT) La presencia o ausencia de masa debido al relieve proacuteximo tambieacuten afecta a la gravedad
Aplicando las correcciones oportunas lo uacutenico que puede variar el valor teoacuterico de g es la densidad de los materiales subyacentes
CTCBCALa-RdG g c3
4
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files565B15Dswf
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Se toman datos con graviacutemetros y se comparan con el valor teoacuterico Si el valor de la gravedad en la superficie terrestre fuera constante la Tierra seriacutea una esfera homogeacutenea pero no es asiacute De hecho los anaacutelisis del campo gravitatorio terrestre parecen demostrar que la forma de la tierra corresponde a un geoide
el Geoide seriacutea la superficie que uniriacutea todos los puntos de la Tierra que poseen el mismo valor de campo gravitatorio y esto afecta tanto a la superficie de la tierra que no es por tanto una esfera perfecta como a la superficie del mar que tampoco es plana
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Se han medido variaciones de este valor teoacuterico que se denominan anomaliacuteas gravimeacutetricas o gravitatorias Estaacuten relacionadas con la variacioacuten de la densidad de las rocas las diferencias de altitud y de latitud etc
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Anomaliacuteas gravimeacutetricas
Positivas
Es aquella en la que el valor medido es mayor que el teoacuterico
Puede indicar la existencia de una capa densa de mineral que ejerce mayor atraccioacuten al presentar maacutes masa
Negativas
Es aquella en la que el valor medido es menor que el esperado Indicariacutea la presencia de rocas poco densas
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
El estudio de estas anomaliacuteas gravimeacutetricas permite
Deducir la situacioacuten de
bullcuencas sedimentariasbullintrusiones volcaacutenicasbullcuerpos mineralizadosbullfallasbullzonas de subduccioacuten etc
Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente composicioacuten
bullcorteza oceaacutenica formada por basalto (densidad = 3 gcm3)bullcorteza continentalformada por granito (densidad = 27 glcm3)
Interpretarbullalgunos procesos tectoacutenicos de elevacioacuten ohundimiento que afectan a la corteza terrestre
La litosfera responde a la fuerza de la gravedad con una serie de movimientos verticales de forma que el relieve topograacutefico se compensa en profundidad
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files565B15Dswf
httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Los geoacutelogos Everest y Pratt demostraron con medidas realizadas sobre el Himalaya que las montantildeas presentaban anomaliacuteas gravitatorias negativas que indica que existe un defecto de masa en las montantildeasTras este descubrimiento Dutton formuloacute el principio de la isostasia El principio presupone que los excesos y defectos de masa se compensan hacia el interior de tal forma que los materiales maacutes ligeros como las montantildeas se comportan como los icebergs Es decir en la superficie del planeta hay una capa fluida que ejerce un empuje sobre las montantildeas que flotan sobre ella La teoriacutea de la isostasia propone que la Tierra consta de dos capas a nivel de la superficie diferenciadas por su densidad Ambas capas constituyen lo que hoy en diacutea llamamos litosfera
ISOSTASIA
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httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
ISOSTASIA
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httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files435B15Dswf
Reajuste isostaacutetico
Isostasia en una cadena montantildeosa
Se denomina isostasia al equilibrio de flotacioacuten entre la litosfera y elmanto plaacutestico Si aumenta la masa de la litosfera esta tiende a hundirseen el manto Si disminuye la masa de la litosfera esta tiende a ascenderLos movimientos de ascenso y descenso (movimientos epirogeacutenicos) sonextremadamente lentos debido a la rigidez y espesor de la litosfera
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Esto supone que todos los excesos o defectos de masa por encima o debajo delnivel del nivel del geoide estaacuten compensados de modo que a una ciertaprofundidad el material se encuentra en equilibrio hidrostaacutetico Las masas porencima del nivel del mar son una alteracioacuten de equilibrio hidrostaacutetico lo mismopodriacuteamos decir en los oceacuteanos la deficiencia de masa hasta el nivel del marconstituyen una perturbacioacuten del nivel hidrostaacutetico
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Elevacioacuten de la peniacutensula escandinava en miliacutemetros por antildeo
Al retirarse el hielo la peniacutensula escandinava asciende
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Cuando se deposita un gran espesor de sedimentos en una cuenca sedimentaria su fondo tiende a hundirse lentamente (tambieacuten pasa por la acumulacioacuten de hielo en los glaciares) Este proceso se denomina subsidencia La subsidencia es la causa de que resulte difiacutecil rellenar por completo una gran cuenca asiacute como de que puedan depositarse espesores de sedimentos muy superiores a su profundidad original El caso contrario sucede cuando se erosiona una cordillera
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
bull evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medicioacuten deuna diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie
bull Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en prospecciones mineras conmucha exactitud en la localizacioacuten de cavernas caacutersticas y en la buacutesqueda deaguas subterraacuteneas
MEacuteTODO ELEacuteCTRICO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
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4321 VVVV
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La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
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Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
MEacuteTODO MAGNEacuteTICO
La Tierra posee un campo magneacutetico que soacutelo se puede explicar si existe un nuacutecleo metaacutelico externo fundido en movimiento alrededor de un nuacutecleo interno metaacutelico soacutelido que funcionariacutean como una enorme dinamo (geodinamo)
El campo magneacutetico funciona gracias al movimiento de la masa fluida metaacutelica provocada por la rotacioacuten terrestre y las corrientes convectivas generadas por el calor interno
Existen dos polos magneacuteticos que no coinciden con los polos geograacuteficos
El magnetismo se puede medir mediante magnetoacutemetros es el meacutetodo geofiacutesico de prospeccioacuten maacutes antiguo y ademaacutes ha sido un meacutetodo fundamental para explicar la tectoacutenica de placas
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
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4321 VVVV
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La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
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2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
La existencia del campo magneacutetico terrestre nos protege de las radiaciones delespacio ya que las partiacuteculas cargadas quedan atrapadas en las liacuteneas campomagneacutetico (cinturones de Van Allen)
Ademaacutes este hecho provoca las auroras boreales y australes ya que debido acolisiones de estas partiacuteculas con los iones de gases que hay en la atmoacutesfera seproducen emisiones de energiacutea en el espectro visible generando imaacutegenes de colores
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
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12VV
ir ˆˆ
12VV
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4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
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2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
bull Mediante los magnetoacutemetros se mide el campo magneacutetico en unpunto determinado y se establece la declinacioacuten magneacutetica (aacutenguloentre el norte geograacutefico y el norte magneacutetico que puede cambiar deun lugar a otro y de un momento a otro)
bull A partir de estos datos se realiza un mapa de declinaciones (conisoacutegonas o liacuteneas de igual declinacioacuten)
bull En determinados puntos se pueden observar anomaliacuteas magneacuteticas(variaciones de la declinacioacuten de la zona) que nos aportaninformacioacuten de la composicioacuten de las rocas
Las anomaliacuteas magneacuteticas detectadas a traveacutes de estudios magneacuteticos en terreno se explican por variaciones en las propiedades fiacutesicas de las rocas pero por encima de ciertas temperaturas ya no se detectan y por eso el alcance de este meacutetodo no va maacutes allaacute de los 30 a 40 km
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Los mapas obtenidos con medidas geomagneacuteticas de una zona (levantamientos magneacuteticos) dan informacioacuten sobre la composicioacuten de la corteza en esa zona
Estos mapas combinados con otras informaciones geofiacutesicas y geoloacutegicas pueden conducir a la localizacioacuten de yacimientos minerales ademaacutes de importante informacioacuten acerca de las estructuras geoloacutegicas presentes en la zonaLa unidad de medida de la intensidad del
campo magneacutetico es nanotesla
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
MEacuteTODO GEOTEacuteRMICO
La Tierra emite calor desde su interior originando un flujo geoteacutermico responsable de la generacioacuten de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie Las fuentes de este calor son
bull El calor residual del proceso de formacioacuten del planetabull La friccioacuten entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas
respecto a otras como consecuencia de la rotacioacuten terrestrebull Los cambios de estado asociados a la diferenciacioacuten de los materiales del
interior como ocurre con la formacioacuten del nuacutecleo soacutelido a partir de material fundido
bull La desintegracioacuten de elementos radiactivos del interior que liberan y transmiten energiacutea de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte
bull Las reacciones quiacutemicas exoteacutermicas bull Gravitacioacuten La gravedad ejerce una fuerza de compresioacuten hacia el centro del
planeta y en el proceso de contraccioacuten de la masa terrestre se genera calentamiento por friccioacuten
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
La temperatura en el nuacutecleo debe permitir que el hierro y niacutequel que lo
componen esteacuten fundidos en el nuacutecleo externo y soacutelidos en el interno (debido a la presioacuten)
En la base de la corteza la temperatura debe estar cerca de los 700ordmC
La Tordf en el liacutemite entre manto superiorinferior habraacute subido hasta los
2000ordmC
La Tordf en el liacutemite entre nuacutecleo externointerno
estaacute en torno a los 3800ordmC
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Temperatura si se mantuviera el gradiente geoteacutermico constante
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
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4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
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2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
TOMOGRAFIacuteA SIacuteSMICA
La tomografiacutea siacutesmica es una tecnologiacutea que ha permitido obtener imaacutegenes del interior de la Tierra a partir de la lectura de los tiempos de trayecto de las ondas siacutesmicas que se propagan el interior del planeta (algo similar a un TAC en medicina)
Mediante esta tecnologiacutea se ha podido conocer la topografiacutea de las diferentes unidades geodinaacutemicas de la Tierra y obtener perfiles del manto y la superficie del nuacutecleo terrestre
Animacioacuten de las ondas siacutesmicas P y SRecorrido de las ondas P y S en un planeta soacutelidoRecorrido de las ondas P y S en dos planetas con nuacutecleo liacutequidoModelo de la conveccioacuten dentro del mantoModelo tomograacutefico del manto areas friacuteas en azul y calientes en rojoModelo tomograacutefico del manto debajo de Sudameacuterica
Imaacutegenes de tomografiacutea
siacutesmica
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
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La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
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2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
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s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Esta teacutecnica se basa en el anaacutelisis de las diferencias de velocidad de las ondas siacutesmicas respecto a un valor promedio teoacuterico Los datos se comparan en un ordenador que fabrica imaacutegenes virtuales de secciones del interior terrestre
El anaacutelisis de la distribucioacuten de velocidades permite detectar
bull anomaliacuteas positivas que se interpretan como zonas maacutes friacuteas de material maacutes denso que tiende a hundirse
bull anomaliacuteas negativas que se interpretan como zonas maacutes calientes de material menos denso que tiende a ascender generando corrientes de conveccioacuten
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
ESTUDIO DE METEORITOS
Son pequentildeos cuerpos planetarios que caen sobre la superficie de la Tierra cuando cruzan su oacuterbita
La mayoriacutea se agrupan formando un cinturoacuten de asteroides que orbitan entre Marte y Juacutepiter por lo que tendriacutean la misma edad que el Sistema Solar
Siguiendo este razonamiento han debido tener un origen muy parecido por lo que se estudia su composicioacuten suponiendo que muy similar sea la de la Tierra
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
El estudio de meteoritos revela datos interesantes
bull Son buenos ejemplos de la materia primitiva del Sistema Solar aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas
bull Su estructura y composicioacuten nos dan datos del interior terrestre
bull Los craacuteteres de impacto pueden sacar a la superficie rocas del interior de la tierra
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
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1
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3
1
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4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
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4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
METEORITOS
Sideritos
4 Fe y Ni nuacutecleo terrestre
Siderolitos
1 Fe y silicatos Nuacutecleo
terrestre
Condritas
86 peridotitas manto terrestre
Acondritas
9 basaltos corteza oceaacutenica
y continental
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
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La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
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2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
EL MEacuteTODO SIacuteSMICO
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra deriva principalmente de los conocimientos obtenidos a traveacutes de los meacutetodos siacutesmicos Se basan en el estudio de seiacutesmos naturales o artificiales y en la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior de la tierra
Un seiacutesmo es la liberacioacuten brusca deenergiacutea acumulada en un punto delinterior de la tierra Cuando latensioacuten a la que estaacuten sometidas lasrocas sobrepasa cierto liacutemite sedesencadena el terremoto
El origen punto del interior de latierra en que se liberan la energiacutea sedenomina hipocentro y el punto dela superficie en la vertical delhipocentro es el epicentro
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
El origen de un seiacutesmo puede ser
Superficial como en materiales rocosos a los lados de una falla
Profundo por readaptaciones de materiales del manto
Causado por explosiones magmatismo vulcanismo o causas artificiales
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Ondas P o primarias son las primeras ondas en llegara la superficie de ahiacute su nombre Son ondaslongitudinales es decir hacen vibrar la partiacuteculas delterreno en la direccioacuten de la onda
Ondas S o secundarias son maacutes lentas que las ondasprimarias y solo se transmiten en medios soacutelidos Sonondas transversales las partiacuteculas del terreno semueven de forma perpendicular a la onda
Ondas superficiales soacutelo se generan al llegar lasanteriores a la superficie del terreno Por esta razoacutenno aportan informacioacuten del interior terrestre Puedenser
Rayleigh vibracioacuten de las partiacuteculas de formarodante como las olas del marLove se mueven de lado a lado
Ver animacioacuten httpwwwjuntadeandaluciaesaverroesmanualestectonica_animadatect_swf_files38[1]swf
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
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La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
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14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Las ondas siacutesmicas liberadas en un terremoto se registran con los sismoacutegrafos y el graacutefico de las ondas se denomina sismograma
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
La red de sismoacutegrafos ha permitido conocer los lugares de la superficie donde seoriginan las ondas y el tiempo que tardan en llegar a la superficie Esta informacioacutenpermite deducir los liacutemites entre diferentes materiales en el interior de la Tierra
Para saber coacutemo es la estructura de la Tierra hemos sido capaces de producirartificialmente terremotos que nos permiten recoger informacioacuten sin la necesidadde esperar a un seiacutesmo natural Este sistema tiene otras aplicaciones comodescubrir si existen a cierta profundidad bolsas de agua petroacuteleo gas o mineralesde intereacutes econoacutemico
La velocidad de propagacioacuten de las ondas es mayor cuanto mayor es la densidad yla rigidez de los materiales que atraviesa
ONDAS P ONDAS S
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
De las foacutermulas de velocidad de propagacioacuten de las ondas deducimos
Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos) deducimos que se propagan por todo tipo de medios
Como los fluidos tienen μ=0 (no son riacutegidos) deducimos que soacutelo se propagan por medios soacutelidos
Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las foacutermulas de la velocidad de propagacioacuten sonbull A mayor ρ del medio menor velocidad de las ondas bull A mayor μ maacutes velocidad la posicioacuten de las partiacuteculas es maacutes fija y la recuperan
absorbiendo menos energiacutea al cesar la vibracioacuten bull Ademaacutes conociendo la relacioacuten VpVs (aproximadamente 173) podemos calcular la
distancia del punto al hipocentro
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La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
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Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
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ad
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s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
1
2
1
2
1
2
4
3
1
2
4
3
i
r
i
r
12VV
ir ˆˆ
12VV
ir ˆˆ
4321 VVVV
4321 VVVV
La velocidad de las ondas depende de las caracteriacutesticas de los materiales por los que viajan No viajaraacuten igual por granito que por basalto y tampoco si estos se encuentran friacuteos o calientes Al mismo tiempo se produce un cambio en la direccioacuten de propagacioacuten de la onda por cada variacioacuten en la velocidad de propagacioacuten
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Como consecuencia de estas desviaciones de las ondas por la diferencia de materiales que atraviesan se provoca que en la superficie terrestre aparezcan zonas en las que no se detectan ciertas ondas siacutesmicas por que las ondas van a llegar a puntos de la superficie maacutes separados de lo que era de esperar si hubiesen mantenido la tendencia de cambio en su trayectoria curva Son las zonas de sombra
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
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2 000 4 000 6 000
Del estudio de la velocidad de propagacioacuten de las ondas siacutesmicas en el interior
terrestre y de las variaciones graduales (a veces bruscas o discontinuidades) se
puede deducir el sistema de capas que forma el interior terrestre
Profundidad (km)
670 2 900 5 150
NuacutecleoManto
Las discontinuidades siacutesmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta
Ondas P
Ondas S
Ve
locid
ad
(km
s)
Discontinuidad
de Mohorovicic
Discontinuidad
de GutenbergDiscontinuidad
de Lehmann
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Discontinuidades
De primer orden
Variacioacuten de velocidad de gran magnitud Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los
materiales
Mohorovicic
A 40-60 km en los continentes y 5-10 en los oceacuteanos Gran aumento
de velocidad las ondas p y s
Guttemberg
A 2900 km La velocidad de las ondas de baja repentinamente y
las S se detienen
De segundo orden
variacioacuten menor Indican cambios menos acusados
Conrad
Muy discutida (soacutelo existe en algunos puntos de la corteza continental) Es un ligero aumento de la
velocidad de las ondas a unos 15 km
Repetti
A unos 800 km Se produce una disminucioacuten del ritmo de crecimiento de P y S
Wiechert- Lehman
A 5100 km con un aumento de velocidad de P
pueden dividirse en funcioacuten de la variacioacuten de la velocidad
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Los primeros modelos de capas de la Tierradividiacutean esta en una primera capadenominada SIAL un teacutermino ya obsoleto(propuesto por Eduard Suess) quedesignaba a las rocas que forman la partefundamental de la corteza continental yque estaban situadas sobre rocas maacutesoscuras y densas que afloran ademaacutes en elfondo oceaacutenico y que se denominaronSIMA Por debajo de estas capas se situabanel MANTO y el NUacuteCLEO
LAS CAPAS DE LA TIERRA
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Los siguientes modelos y todaviacutea hoy utilizados son los llamados modelo geoquiacutemico y modelo dinaacutemico
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Estructura tierra
Modelo geoquiacutemico
Basado en la composicioacuten quiacutemica de los materiales corteza manto y
nuacutecleo
Corteza
Manto
Nuacutecleo
Modelo dinaacutemico
Se basa en el comportamiento mecaacutenico de los materiales del interior de la Tierra que estaacuten muy afectados por las variaciones de presioacuten y
temperatura a las que estaacuten sometidos
Litosfera
Mesosfera
Manto superior e inferior
Endosfera
Nuacutecleo externo e interno
Planeta estructurado en capas conceacutentricas Se clasifican de
acuerdo con dos criterios
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Unidades geoquiacutemicas de acuerdo con lacomposicioacuten quiacutemica de los materialescorteza manto y nuacutecleo
Intenta determinar la composicioacuten quiacutemicadel interior terrestre Considera quealrededor del 94 de la masa total de laTierra estaacute compuesto por un nuacutemero muyreducido de elementos quiacutemicos en lassiguientes proporciones respecto de dichamasa total hierro (346) oxiacutegeno(292) silicio (152) y magnesio(152)
Estos elementos quiacutemicos se combinanformando minerales y se distribuyen en elinterior de la Tierra en tres capas lacorteza el manto y el nuacutecleo
EL MODELO GEOQUIacuteMICO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutemberg
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
bull Es la capa maacutes externa y delgada Llega hasta la discontinuidad de Mohorovicic bull Estaacute formada por silicatos ligeros carbonatos y oacutexidosbull Es maacutes gruesa en la zona de los continentes y maacutes delgada en los oceacuteanos bull Es una zona geoloacutegicamente muy activa (tectoacutenica de placas procesos externos de
erosioacuten transporte y sedimentacioacuten)bull Se diferencian una corteza continental y una corteza oceaacutenica
LA CORTEZA TERRESTRE
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
bull Liacutemites de la corteza es la zona de la Tierra situada entre la hidroacutesfera y la atmoacutesfera por un lado y la superficie de Mohorovicic por otro
bull Espesor 50 km de espesor medio con irregularidades su volumen representa el 6 del volumen total de la Tierra
bull Densidad media 2acute7gcm3bull Composicioacuten es la zona maacutes variada pero
la mejor conocida los elementos maacutes abundantes son el oxiacutegeno y el silicio pero tambieacuten hay aluminio hierro magnesio calcio sodio y potasio Los compuestos maacutes abundantes son los oacutexidos y dentro de ellos los silicatos y otras sales minerales
bull Antiguumledad Las rocas maacutes antiguas estaacuten sobre la corteza oceaacutenica y son de casi 4000 ma
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
bull Formada por los continentes y las plataformascontinentales hasta el borde inferior del taludcontinental
bull Su espesor medio de 30-35 km aunque en laszonas montantildeosas puede llegar a unos 70-80 km(maacuteximo grosor en el Himalaya)
bull Constituyen la parte maacutes estable de la corteza yaque sus rocas pueden tener hasta 4000 millonesde antildeos
bull Su zona superficial estaacute muy alterada porprocesos de erosioacuten transporte y sedimentacioacuten
LA CORTEZA CONTINENTAL
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
La estructura de la corteza continental presenta en la verticaltres capas
1 Capa sedimentaria formada por materiales sedimentariosmaacutes o menos transformados y con espesores variables quepueden llegar a los 3000 m Su densidad es de 25 grcm3
2 Capa graniacutetica formada por materiales cuya composicioacutenes fundamentalmente de silicatos de aluminio densidad de27 y un espesor medio del orden de 10 a 15 Km Las rocaspredominantes son las de la familia de los granitos asiacutecomo rocas metamoacuterficas (micasquistos y gneiss
3 Capa basaacuteltica La composicioacuten de los materiales de estacapa es fundamentalmente de silicatos de magnesioespesor de 10 a 20 Km y densidades de 29 o algosuperiores Las rocas predominantes son basaltos gabrosy dioritas
Entre la capa graniacutetica y la basaacuteltica a unos 17 km seencuentra una discontinuidad de segundo orden que es la deConrad
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura vertical
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
LA CORTEZA CONTINENTAL Estructura horizontal
Se distinguen las siguientes partes
- Cratones y escudos Aacutereas geoloacutegicamente muyestables (no han sufrido fragmentaciones nideformaciones por los movimientos orogeacutenicos)Forman el nuacutecleo de los continentes y su relieve espoco pronunciado por una erosioacuten prolongadaFormados por rocas metamoacuterficas muy antiguas ymagmaacuteticas Pueden aparecer recubiertos de capasde sedimentos poco deformadas
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
plataformas interiores Son depresiones entre los cratones y los escudos dondese depositan los sedimentos (a veces levemente plegada) procedentes de laerosioacuten de los oroacutegenos (Ejemplo las de Rusia y el Sahara o la del Guadalquiviren Espantildea)
Oroacutegenos o cordilleras Se situacuteanen los bordes de los cartonesSon zonas muy activasgeoloacutegicamente con muchaactividad tectoacutenica ymagmaacutetica Formados por rocassedimentarias yo metamoacuterficasentre las que aparecen rocasmagmaacuteticas Bajo estasestructuras la corteza tienegran grosor
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
plataformas continentales Son zonas pegadas a los continentes de suavependiente pero que estaacuten sumergidas entre 20 y 600 m Se acumulan lossedimentos procedentes de la erosioacuten de los continentes
talud continental Zona de gran pendiente que va desde la plataforma continentalhasta el fondo oceaacutenico Formado por surcos o cantildeones submarinos excavados porcorrientes de agua En su base se depositan los sedimentos procedentes de laplataforma continental
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Es maacutes densa y maacutes delgada que la corteza continental Su espesor oscila entre los 3 y los 15 km y es relativamente uniforme en su composicioacuten Muestra edades que en ninguacuten caso superan los 180 millones de antildeos Se encuentra en su mayor parte bajo los oceacuteanos y manifiesta un origen volcaacutenico Se forma continuamente en las dorsales oceaacutenicas y maacutes tarde es recubierta por sedimentos marinos Presenta una estructura en capas
LA CORTEZA OCEAacuteNICA
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Nivel 1 Capa de sedimentos Desde un espesor muy variable 1300 metros de media pero inexistente en las zonas de dorsal hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes
Nivel 2 Lavas almohadilladas Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que al sufrir un raacutepido enfriamiento ofrecen superficies lisas y semiesfeacutericas
Nivel 3 Diques Basaacutelticos Son de composicioacuten similar a las lavas almohadilladas y estaacuten solidificados en forma de diques verticales Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitiacutea la lava que formoacute el nivel anterior
Nivel 4 Gabros Representa material solidificado en la caacutemara magmaacutetica existente bajo la zona de dorsal Este material solidificado alimentoacute los dos niveles anteriores
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura vertical
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
LA CORTEZA OCEAacuteNICA Estructura horizontal
En la corteza oceaacutenica se distinguenbullDorsales oceaacutenicas elevaciones deunos 3000 metros sobre el fondooceaacutenico Estaacuten en los bordes deplacas litosfeacutericas asociadas avolcanes submarinosbullLlanuras abisales extensiones llanassobre las que encontramos montessubmarinos y guyotsbullGuyots son montes submarinos decimas planas La cima fue erosionadacuando se encontraba a nivel delmarbullFosas abisales son fisuras estrechasy profundas donde se acumula grancantidad de sedimentos Se localizanen los bordes de placa cerca de uncontinente o de una zona insularEstaacuten asociadas a la presencia deterremotos
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
DIFERENCIAS ENTRE CORTEZA OCEAacuteNICA Y CONTINENTAL
CORTEZA OCEAacuteNICA CORTEZA CONTINENTAL
Grosor Mas delgada Mas gruesa
Edad Mas joven Mas antigua
ComposicioacutenFundamentalmente rocas volcaacutenicas pero mas homogeacutenea
Fundamentalmente rocas sedimentarias pero maacutes heterogeacutenea
Relieve Menos variado Mas variado
Extensioacuten Mas extensa Menos extensa
Densidad Maacutes densa Menos densa
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Corteza oceaacutenica Corteza continental
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Liacutemites del manto Es la zona situada debajo de la corteza Entre la discontinuidad deMohorovicic y la discontinuidad de Gutenberg Se extiende desde los 50 km hasta los2900 o 3000 km su volumen representa el 82 del volumen total de la Tierra Y el 70de la masa de la Tierra
Densidad media 4acute3 gcm3 (variacutea entre 33 y 5 gcm3)
Composicioacuten el estudio del manto se realiza por meacutetodos indirectos pues no podemosllegar a eacutel pero se cree que son mayoritariamente peridotitas La presioacuten a la que estaacutensometidos los minerales hace que sus aacutetomos se ldquoreorganicenrdquo y forman nuevosmateriales (olivino ndash espinela ndash perovskita ndash postperovskita)
Estructura del manto Por la propagacioacuten de las ondas siacutesmicas se observa que sobre los670 ndash 700 km aparece una discontinuidad secundaria (discontinuidad de Repetti) quedivide al manto en dos partes el superior y el inferior el uacuteltimo maacutes denso que elprimero ya que las ondas siacutesmicas se propagan maacutes raacutepidamente Tambieacuten se haobservado dentro del manto superior a una profundidad comprendida entre los 50 y los250 km que la velocidad de las ondas siacutesmicas disminuye lo que hace pensar en unazona maacutes fluida
EL MANTO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Posibles estructuras atoacutemicas presentadas por los componentes del manto a distintas
profundidades debido a la presioacuten que soportan los materiales
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
El manto superior
Estaacute separado de la corteza por ladiscontinuidad de Mohorovicic
Las velocidades de las ondas siacutesmicas medidasen esta capa estaacuten entre 80 a 82 kms
Los datos geofiacutesicos demuestran que entre 50 y200 km (o maacutes en las zonas de subduccioacuten) deprofundidad ocurre una disminucioacuten en lavelocidad de las ondas P y una fuerteatenuacioacuten de las ondas S de ahiacute que estaregioacuten sea conocida como zona de bajavelocidad y que se interpreta como una zonaparcialmente fundida (del 1 a 3)
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
El manto inferior
A partir de los 670 km de profundidad el aumentode la presioacuten y de la temperatura hace que losminerales cambien hacia formas de estructuramaacutes compacta haciendo que el resto del mantosea maacutes denso (la densidad en esta regioacutenaumenta linealmente de 46 a 55) Esto explica elaumento en la velocidad de propagacioacuten de lasondas siacutesmicas Sin embargo parece que las altastemperaturas siguen permitiendo uncomportamiento plaacutestico de las rocas y un flujomuy lento de materiales entre el liacutemite nuacutecleo-manto y el manto superior Se han propuestovarios modelos que sugieren que el manto inferiorcontiene maacutes hierro que el manto superiorLa temperatura variacutea de 1000ordm C a 3000deg Caumentando con la profundidad y con el calorproducido por la desintegracioacuten radioactiva y porconduccioacuten a partir del nuacutecleo externo
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
El liacutemite nuacutecleo-manto
Conocido como capa Drsquorsquo Ocupa los 200 uacuteltimos kiloacutemetros del manto inferior
En algunas zonas de esta regioacuten las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad Unaposible interpretacioacuten considera que las rocas de esta capa se encuentran parcialmentefundidas en algunos lugares coincidiendo con puntos de intenso flujo de calorprocedente del nuacutecleo
Estas masas de roca podriacutean ser capaces de ascender a traveacutes del manto hasta lalitosfera generando corrientes de material que se consideran el motor de la dinaacutemicadel interior terrestre Ademaacutes parece intervenir en el ligero balanceo del eje derotacioacuten terrestre y del campo geomagneacutetico
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Ocupa el centro de la Tierra desde la discontinuidad de Gutenberg constituyendoalrededor de la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masaSe calcula que la presioacuten en su interior es de 13 a 35 millones de veces superior a la dela atmoacutesfera y que su Temperatura puede estar en torno a 6000 degC
Es una esfera metaacutelica cuyo principal componente es el hierro aunque posiblementecontiene tambieacuten un 8 o un 10 de otros elementos (tal vez niacutequel azufre oxiacutegeno osilicio) En cuanto a su estructura los datos sismoloacutegicos parecen sugerir que existendos capas de ideacutentica composicioacuten pero diferentes en cuanto a su estado fiacutesico
El nuacutecleo externo Tiene unos 2 270 km de grosor y como se deduce de los estudiossiacutesmicos es liacutequido y bastante fluido lo que permite que en su seno se produzcancorrientes de materiales debidas a diferencias de temperatura y de densidad
El nuacutecleo interno Comienza a unos 5100 km de profundidad Es soacutelido y muy denso
EL NUacuteCLEO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Tiene en cuenta que la presioacuten y la temperatura afectan mucho alcomportamiento mecaacutenico a la densidad y al estado fisicoquiacutemico delos materiales del interior de la Tierra
Establece unas capas que no coinciden con las capas composicionales yque explican maacutes detalladamente otras discontinuidades que aparecenen los estudios siacutesmicos
Son
bull Litosfera (continental y oceaacutenica)bull Mesosfera (superior e inferior)bull Endosfera formada por el nuacutecleo externo y el interno(Pueden presentarse zonas de transicioacuten entre las distintas capas)
EL MODELO DINAacuteMICO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Capa maacutes externa y riacutegida Se corresponde con corteza y algo del mantosuperior variando su grosor seguacuten la localizacioacuten Se distinguen la Litosferaoceaacutenica entre 50 y 100 km de espesor y la Continental que alcanza entre 100y 200km
LITOSFERA
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Capa situada por debajo de la litosfera hasta 670km Las velocidades de las ondas siacutesmicaspresentan fluctuaciones Formado por peridotitay es soacutelido
Lo maacutes caracteriacutestico son las corrientes deconveccioacuten (debido a que responde de formaplaacutestica y deformable en tiempos largos) delorden de 1 a 12 cm por antildeo
Antes se denominaba como astenosfera perohoy parece ser que la astenosfera no existepuesto que la zona de baja velocidad no esuniversal y las zonas que revelan mayorplasticidad podriacutean ser antiguas plumas Tambieacutense da por supuesto que las corrientes deconveccioacuten afectan a capas maacutes profundas hastael manto inferior
MESOSFERA MANTO SUPERIOR SUBLITOSFEacuteRICO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Incluye el situado por debajo hasta los2900km de la discontinuidad de GutenbergSometido a corrientes de conveccioacuten debidasa diferencias de Tordf y de densidad En su basese encuentra la capa Drsquorsquo capa discontinua eirregular cuyo espesor variacutea entre 0 y 300 kmcon materiales maacutes densos y donde seoriginan las plumas manteacutelicas
MESOSFERA MANTO INFERIOR
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
El modelo actual considera que todo el manto es soacutelido pero muy plaacutestico Estopermite un lento flujo de materiales a traveacutes de sus rocas en dos direcciones
bull En zonas llamadas de subduccioacuten grandes fragmentos de litosfera oceaacutenica friacutea seintroducen en el manto superior cambian sus minerales a 670 km y se precipitanlentamente hasta la base del manto donde se acumulan y se esparcen hasta zonasmaacutes calientes
bull En las zonas del liacutemite nuacutecleo-manto donde el calor procedente del nuacutecleo es maacutesintenso grandes masas de esas rocas se funden parcialmente y adquieren unacierta flotabilidad Asiacute se produce un flujo ascendente de materiales muycalientes que antes de llegar al manto superior cambian sus minerales a 670 km
Este flujo es el resultado del traacutensito del calor interno del planeta hacia el exterior y elmotor de la dinaacutemica terrestre
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO
Nuacutecleo externo hasta los 5100 km de profundidad En estado liacutequido en partey posee corrientes de conveccioacuten asiacute como generadora del campo magneacuteticoTiene unos 2 270 km de grosor es bastante fluido De hecho permite que en suseno se produzcan corrientes de materiales debidas a diferencias detemperatura y de densidad
Nuacutecleo interno seguacuten va perdiendo calor el nuacutecleo hacia el manto el hierro va cristalizando y emigrando hacia el nuacutecleo maacutes profundo en forma soacutelida tambieacuten debido a la presioacuten Asiacute eacuteste va aumentando algunos mm por antildeo Comienza a unos 5100 km de profundidad y es muy denso
ENDOSFERA NUCLEO EXTERNO E INTERNO