Métodos de estudo directos:

1.- Prospeccións xeolóxicas: Minas (3,8 kmSudáfrica) e sondeos (12 km Península de Kola, noOcéno Pacífico 6 km)

2.- Análise de rochas e minerais: Coñecemosas condicións de formación e a composición. Rochasmagmáticas ou metamórficas (15-20 km profundidade)

3.- Análise produtos volcánicos:(Codia, como moito Manto superior).Ex: diamantes extraídos das Kimberlitas.

4.- Estudo de meteoritos:Asumindo unha orixe común dos corpos doSistema Solar (*).

Básase en observacións e estudos directos sobre as rochas ou as súasmanifestacións e estruturas.

5.- Fotografías aéreas eteledetección (satélites, resonancia, raios-X,…)

Estrutura Interna da Terra

(*) O estudo dos meteoritos:

* A maioría proceden do Cinto de Asteroides.* Segundo a Teoría Nebular os planetas do Sistema

Solar orixináronse dun xeito semellante e a partires dos mesmos materiais.

* Aerolitos (90%): Silicatos de Fe e Al. Semellantes á codia.*Siderolitos (1%): Densidade media, compostos por ferroníquel

e silicatos ferromagnesianos. Semellantes ó manto-núcleo.

* Sideritos (5%): Máis densos, compostos por unha aliaxe de Fe e Ni. Aseméllanse ó núcleo terrestre

Estrutura Interna da Terra

Métodos de estudo indirectos:Basease no estudo de determinadas propiedades físicas das rochas e as

variacións destas (Xeofísica).

Estrutura Interna da Terra:

1.- Método xeotérmico. 2.- Método éléctrico3.- Método gravimétrico. 4. - Método magnético5.- Método sísmico. 5.- Método radioactivo

Estes métodos proporcionan gráficas, que interpretadas, permiten suxerirhipóteses sobre a composición e estrutura da Terra.

A P e a T aumenta conforme nos achegamos ó interior.(1ºC/33m), nos primeiros km. Nointerior a P é de 3.106 atmosferas é atemperatura pode chegar a 6.700 ºC.

Tamén existen anomalíasxeotérmicas: Dorsais Oceánicas...

1.- Método xeotérmico

Estrutura Interna da Terra:

O calor do interior procede: calor residual (formación), desintegración deelementos radioactivos, fricción entre capas (coma consecuencia da rotación terrestre),reaccións químicas exotérmicas, gravidade (proceso de compresión cara ó centro provocandoa contracción da masa terrestre e xerando calor por fricción),…

As probas do calor interno son: geiseres, volcáns e minas,

Estrutura Interna da Terra

2.- Método eléctrico

Basease nos cambios de condutividade eléctrica das rochas. Pero como acondutividade das rochas é baixa, medimos a magnitude inversa, a resistividade.

Introducimos un par de eléctrodos con corrente e outros dous conectados aun voltímetro para ver a diferencia de potencial.

É un método preciso a poucas profundidades. Emprégase para prospecciónsmineiras con moita exactitude, na localización de cavernas cársticas e na procura deaugas subterráneas.

A medida que separamos os eléctrodos da corrente, a zona a investigar aumenta en profundidade.

Estrutura Interna da Terra

Toda masa situada no espazo produce un campo gravitatorio.A forza que exerce sobre a unidade de masa a unha determina

distancia coñécese como Intensidade do campo gravitatorio.O traballo que hai que realizar para levar a unidade de masa fóra do

campo denomínase potencial. As superficies do campo gravitatorio que teñenigual potencial denomínanse superficies equipotenciais. (se a masa é esférica ehomoxénea xerará superficies equipotenciais esféricas e concéntricas).

A Terra non é esférica, ninhomoxénea (diferente densidade,mvto materiais no interior,…). Assuperficies equipontenciais non sonesféricas, senón que forman unhafigura chamada xeoide.

A forza da gravidadenon é igual en todos os puntosda terra!!!.

Na Terra prodúcenseanomalías gravimétricas positivas(maiores das esperadas) e negativas(inferiores ás calculadasteoricamente).

3.- Método gravimétrico

Estrutura Interna da Terra

O método gravimétrico basease no estudo da variación da aceleraciónda gravidade (g) en diferentes zonas do planeta.

A gravidade obedece á lei de gravitación universal. Os parámetros dosque depende o valor da aceleración da gravidade en cada punto da superficieterrestre son:

G: Constante de gravitación universal 6'67.10-11Nm2/sg2.d (radio da Terra)M: Masa da Terra que a súa vez depende:

F= G Mm/d2

- Volume da Terra (Cte)- Densidade (variable)

- Distinta composición- Estrutura do planeta

Medíronse variaciónsteóricas (anomalias gravitatorias) quedepende da densidade, da altitude, dalatitude,etc,…Vermellas negativas e azuis positivas.

Estrutura Interna da Terra

As anomalías gravimétricas poden ser consecuencia:- Latitude: (RE>RP en 22 km) .… Corrección latitudinal.- Altitude …………………… Corrección de aire ou de Faye (CAL).- Relevo próximo ……………….…. Corrección topográfica (CT).- Defecto de masa ……………….. Corrección de Bouguer (CB).

(a gravidade na superficie do océano é menor que no

nivel do mar, debido ó defecto de masa con respecto ó continente)

Correccións astronómicas (ac)(a fza centrífuga oponse á gravidade(é maior a menor latitude)

F

F

F

1

2

Cordilleira.

Corrección Orográfica.

Unha vez feitas todas as correccións, aínda existen anomalías gravimétricas. Ex: nas coordilleiras hai unha anomalía negativa e no fondo do mar positiva. A explicación só pode

estar na densidade (ρ e a g son directamente

proporcionais).

A gravidade na superficie do océano é menor

que no nivel do mar, debido ó defecto de masa conrespecto á terra).

Estrutura Interna da TerraMasa e densidade Terrestre:

Convén diferenciar entre lei de Newton (mide a forza coa que se atraendúas masas) da gravidade (mide a aceleración que unha masa lle imprime aoutra se se pode desprazar libremente)

F = m.gF= G Mm/d2 (Aceleración= gravidade)G: Cte da gravitación

universal 6'67.10-11Nm2/sg2

igualamos m.a = G(M.m/d2) Rt = 6.370.103 m.

g (nivel do mar) = 9,81 m/s2

Deducimos ca Masa da Terra é de 5,97. 1024 kg aproximadamente 6. 1024 Kg

Sabendo a masa e o volume (asumindo que é unha esfera V = 4/3r3); podemoscalcular a densidade

Esta é a densidademedia do planeta, que noncoincide cos cálculosoptidos na superficie (2,8g/cm3).

Estrutura Interna da Terra

A densidade do planeta é moito maior á da superficie, o que implica que ascapas profundas deben ser moito máis densas. Zonación do planeta: codia, manto enúcleo (presenta capas concéntricas por acción da gravidade, os materias máis densosforon ó interior cando o planeta estaba incandescente).

Estudos sismolóxicosindican que a densidade aumentadesde a codia ata o núcleo, peronon de forma homoxénea.

A densidade mantensepracticamente constante duranteos primeiros 100 km.

Despois dos 2.900 kmprodúcese un aumento brusco dadensidade, Chegamos ó núcleometálico do planeta (Fe compatibleco campo magnético terrestre).

A densidade no núcleoaproxímase a 14 g/cm3.

Relación entre a densidade dos materias terrestres e a profundiade.

Estrutura Interna da Terra

Pódese demostrar que a densidade dos materiais inflúe na gravidade.

D = M/V

V = 4/3r3

D =M/ (4/3r3) M=(4/3r3). Densidade

g =G (M/r2) g =G (4/3r). Densidade

Anomalías gravimétricas por mor da densidade nos océanos son positivas enegativas nas cordilleiras.

Tamén existen anomalías locais empregadas para a detección de bolsas depetróleo xa que próximas a elas existen domos de sal (densidade < 2 g/cm3) as rochas dacodia 2,5-2,8 g/cm3.

Estrutura Interna da TerraO estudo de anomalías gravimétricas permitiu:

- Deducir a existencia de dúas codias: codia oceánica (d= 3 g/cm3

fundamentalmente Basalto) e codia continental (d= 2,6 g/cm3 fundamentalmente Granito).- Deducir a situación de cuncas sedimentarias, intrusións volcánicas,

fallas, zonas de subdución, minas metálicas,…- Interpretar algúns procesos tectónicos de elevación/afundimento

(Isostase)

Os xeólogos Everest e Pratt demostraron con medidas realizadas sobre o Himalaia, cas

montañas presentaban anomalías gravimétricas negativas que amosaban un defecto de masa baixo asmontañas.

Dutton formula o principio da isostasia. O principio presupón que os excesos e defectos demasa compénsanse cara ó interior de tal maneira que os materiais máis lixeiros coma as montañascompórtanse coma os “Icebergs”

Estrutura Interna da TerraA Isostase sería o equilibrio de flotación

entre a litosfera e o manto plástico. Se aumentamos a masa esta afúndese no manto e o revés (erosión).

Elevación en mm/ano

Cando se deposita un gran espesor desedimentos, o fondo tende a afundirse(subsidencia). O caso contrario é cando se erosionaunha montaña, o que provoca a elevación.

Estrutura Interna da Terra

Isto supón que todos os excesos ou defectos de masa por enriba ou por debaixo do nivel do xeoide están compensados, de modo que a unha certa profundidade, o material encóntrase en equilibrio isostático. As masas por enriba do nivel do mar son unha alteración do equilibrio hidrostático, o mesmo poderíamos dicir dos océanos, a deficiencia de masa ata o nivel do mar constitúen unha perturbación do nivel hidrostático.

Estrutura Interna da Terra

A Terra posúe un campo magnéticoque só se pode explicar pola presenza dunnúcleo metálico externo fundido en movementoó redor dun núcleo interno métálico sólido(xeodinamo).

O campo magnético funciona grazas ómovemento da masa metálica fluída debida ómovemento de rotación do planeta e ascorrentes de convección internas(Descontinuidade de Gutemberg 2.900 km).

O campo magnético protéxenos das radiacións do espazo exterior as partículasquedan atrapadas nas liñas do campo (Auroras boreais e austrais)

4.- Método magnético

Estrutura Interna da Terra

O campo magnético mídese cos magnetómetros que miden a forza e a direccióndo sinal magnético (declinación: ángulo entre o N xeográfico e o S magnético). Adeclinación magnética varía. (O S. magnético móvese).

Pódense establecer mapas dedeclinacións magnéticas (isógonas ou liñas deigual declinación).

Tamén se poden detectar anomalíasmagnéticas positivas e negativas. A unidadede medida é o nanotesla.

En función da variación daintensidade do campomagnético poden buscarsexacementos de determinadosminerais magnéticos.

Estrutura Interna da TerraO Norte magnético variou ó longo da historia do planeta:

- Variacións seculares.- Inversións magnéticas (cambios nos mvto convección?)

O método magnético permite asignarcronoloxías (Paleomagnetismo). As rochaspresentan unha imantación permanente quecoincide coa dirección do campo magnético nomomento da xénese (Ex determinados mineraismagnéticos (magnetita Fe3O4, pirrotina Fe6S7...), oudeterminadas rochas magmáticas (Gabro e oBasalto), as rochas sedimentarias son, en xeral, asmenos magnéticas).

É unha probacontundente da Tectónica dePlacas.

Estrutura Interna da Terra

O estudo das ondas sísmicas é ométodo que proporciona unha idea máisaproximada do interior do planeta. Os sismosson liberación bruscas de enerxía (50 Kmprofundidade, excepcionalmente 700 km) quese foi acumulando durante millóns de anoscoma consecuencia do movemento das placaslitosféricas ou de fallas tectónicas.

Nos tremores libéranse unhas ondas que son rexistradas polos sismógrafos.

Sismógrafo

Sismograma

5.- Método sísmico

Estrutura Interna da Terra

Existen catro tipos de ondas:

Ondas P, primarias ou lonxitudinais. Sonas máis rápidas (8 km/s), vibran na mesmadirección na que se propagan, desprázanse portodos os medios e aumenta a súa velociade coadensidade e a rixidez do material. Fórmanse nohipocentro

Ondas S, secundarias, transversais ou decizalla: Son as máis lentas (4,5 km/s), as partículasvibran perpendicularmente á dirección,desprázanse so por sólidos, a súa velocidadeaumenta coa densidade e a rixidez do material.Fórmanse no hipocentro

Grazas a rede de sismógrafos, podemoscoñecer o lugar ó que chegan as ondas e o tempoque tardan en chegar.

Estrutura Interna da Terra

Destas fórmulas deducimos:- Como todos os materiais son “susceptibles de ser comprimidos” (K) as ondas P

propáganse por todos os medios.- Como os fluídos, non son ríxidos, teñen µ = 0 as ondas S, só se propagan por

medios sólidos.- A maior densidade (d) do medio, menor velocidade das ondas.- A maior incompresibilidade (µ), máis velocidade: a posición das partículas é

máis fixa e a recuperan absorbendo menos enerxía ó cesar a vibración.- Ademais coñecendo a relación Vp/Vs (aproximadamente 1,73), podemos

calcular a distancia do punto ó hipocentro.

Estrutura Interna da Terra

Ondas superficiais, só se xeran cando chegan as anteriores ó epicentro. Moitomáis lentas 1,5 km/s

- Ondas R, RayleighMovemento rodante, semellanteás ondas, (ascendente edescendente). Seguen unhatraxectoria circular.

- Ondas L, LoveDesprázanse no plano horizontal. Omovemento é semellante ó dunhaserpe (de lado a lado).

Estrutura Interna da Terra

A tomografía sísmica é unha tecnoloxía que permite obter imaxes do interior daTerra a partir da lectura dos tempos de traxecto das ondas sísmicas que se propagan polointerior do planeta (algo semellante a un TAC en medicina).

Mediante esta tecnoloxía pódese coñecer a topografía das diferentes unidadesxeodinámica da Terra e obter perfis do manto, da superficie e do núcleo terrestre.

Esta técnica baséase na análise das diferenzas de velocidade das ondas sísmicasrespecto ó valor promedio teórico. Os datos compáranse nun ordenador que fabrica imaxesvirtuais das seccións do interior terrestre.

A análise da distribución de velocidades permite detectar:- Anomalías positivas que interpretamos como zonas frías, de material

máis denso que tende a afundirse.- Anomalías negativas que se interpretan como zonas máis quentes, de

material menos denso que tende a ascender xerando as correntes de convección.

Estrutura Interna da TerraSe o planeta fose homoxéneo as ondas non variarian: nin de dirección nin de

velocidade.

As ondas sofren cambios: Bruscos (descontinuidades) e graduais (litolóxicos).

Si se reflicten cambiande ángulo pero a velocidade é amesma (igual material)

Se se refractancambian de dirección e develocidade seguindo as leis deSnell:

“V1 / V2 = sen i / sen r”

Se as ondas cambiande medio moi rápido e vanaumentando a velocidade,aparecerá unha traxectoriacurvada

Estrutura Interna da Terra

Dedúcese que a Terra está formada por capas (“cebola”)

As ondas P refráctanse no Núcleo mentresque as ondas S desaparecen, obsérvase unha zona desombra entre os 105º (11.500 km) e os 143º (15.900km) para todas as ondas, por enriba dos 143º,aparecen as ondas P, pero non as S (asúmese como 0ºo foco sísmico do terremoto). Esta descontinuidademarca un medio sólido (manto) dun medio líquido(núcleo externo) chamóuselle a descontinuidade deGutemberg.

Hoxe recoñécense dous tipos dedescontinuidades:

PRIMEIRO ORDEN- Descontinuidade de Mohorovicic (40-60 km nos continentes e 10 km nos océanos)

aumenta Vp e Vs- Descontinuidade de Gutemberg (2.900 km) Vp baixa repentinamente e as ondas S

páranse.SEGUNDO ORDEN

- Descontinuidade de Conrad (15 km?) lixeiro aumento de Vp e Vs- Descontinuidade de Reppeti (800 km) baixa o ritmo de crecemento das ondas P e S.- Descontinuidade de Wiechert-Lehman (5.150 km) Aumento de V das ondas P.

Estrutura Interna da Terra

Estrutura Interna da Terra

Estrutura Interna da Terra

* Outras aplicacións

- Búsqueda de xacementos.

- Obra civil: construcións de túneles.

Estrutura Interna da Terra

Estrutura Interna da Terra

MODELO XEOQUÍMICO- Codia

- Descontinuidade de Mohorovicic (38 km)- Manto Superior

- Descontinuidade de Reppetti (1.000 km)- Manto inferior

- Descontinuidade de Gutemberg (2.900 km)- Núcleo externo (fluído e condutor)

- Descontinuidade de Wiechert-Lehman (5.150 km)- Núcleo interno

MODELO DINÁMICO- Litosfera (100 km) Capa ríxida formada por placasque se moven debido ás correntes de convección.- Astenosfera (200 km de espesor). Correspóndesecoa parte inferior do manto superior. (Vp e Vsdescenden). Capa semifluída debida a calor doselementos radioactivos.- Mesosfera Correspóndese co resto do manto. Éunha zona estable. Capa D.- Endosfera (Correspóndese co núcleo externo einterno)

Estrutura Interna da TerraCODIA

- Está estre a hidrosfera/atmosfera e a descontinuidade deMohorovicic. Presenta un espesor medio de 50 km.

- Representa un 6 % do volume total da Terra.

- Composición moi variada: O, Si e en menor media Al, Fe, Ca,K, Mg, Na. Os compostos máis abundantes son osóxidos, concretamente os silicatos, e outras salesminerais,…

-Divídese en:

1.- Codia continental:- Entre 25 e 70 km de espesor (Himalaia). - Moi heteroxénea. Rochas pouco densas (2,7 g/cm3).- Idade entre 180.103 e 4.000 106 de anos.- Descontinuidade de Conrad 17 km?

2.- Codia oceánica:- Entre 5 e 10 km de espesor. - Densidade media (3 g/cm3).- Idade entre 0 e 180.106 de anos.

Estrutura Interna da Terra-ESTRUCTURA VERTICAL DA CODIA

1. - Codia continental (Zonas emerxidas e pouco profundas dos océanos)- Capa sedimentaria (rochas sedimentarias, algunha metamórfica e intrusiónsgraníticas). Espesor variable, pode chegar ós 300 m. Densidade 2,5 g/cm3

- Capa granítica (fundamentalmente silicatos de aluminio, densidade 2,7 g/cm3 . Maior presión rochas metamórficas (neis) e plutóns (sílice). Espesor de 10 a 15 km- Capa basáltica (alto grao de metamorfismo, e plutónicas de pouco sílice). Silicatos de magnesio. Espesor de 10 a 20 km e densidades 2,9 g/cm3 ousuperiores. Rochas: Basalto, gabro e diorita.

2.- Codia oceánica- Sedimentos (1,3 km, maior espesor preto dos continentes (10 km)). - Rochas basálticas de orixe volcánico (olivino).

- Lavas almofadas (arrefriamento rápido)- Diques verticais (chemineas).

- As zonas máis profundas están formadas por gabro (arrefriamento lento).

Codia Sedimentaria

Plataforma Continental.

MANTO. Discontinuidade

Mohorovicic.

Codia Granítica.

Codia Basáltica.Discontinuidade

de Conrad (17 Km?).

CONTINENTE. OCÉANO.

Estrutura Interna da Terra

-ESTRUCTURA HORIZONTAL CODIA

1.- Escudos ou cratóns: Son amplas chairas situadas no interior dos continentes.

2.- Oróxenos: Cadeas de montañas formadas polo pregamento dos sedimentos.

3.- Plataforma : marxes dos continentes.4.- Plataforma continental: entre o 1 e o 3% de

pendente. Rica flora e fauna. 200 m.5.- Noiro continental: Pendente 45 %. Correntes

de turbidez.6.- Chairas abisais: Volcáns submarinos e güiots

(xa é codia oceánica)

-ESTRUCTURA HORIZONTAL CODIA OCEÁNICA

1.- Chairas abisais: Volcáns submarinos e guiots. Son montes submariños de cimas planas. A cima foi erosinada á nivel do mar.

2.- Dorsais Oceánicas: Grandes elevacións (2.000-3.000 m). Forma de M (rift, só nas dorsaislentas). 65.000 km de lonxitude. Fallas transformantes. Fluxo xeotérmicoelevado. Supuran codia oceánica < 106 anos.

3.- Zonas de sudución: Depresións alongadas e estreitas. Destrúese codia oceánica. 11 kmprofundidade.

Estrutura Interna da Terra

Estrutura Interna da TerraMANTO

- Entre a descontinuidade de Mohorovicic e a de Gutemberg. Representa en volume o82 % e o 70 % en masa. A densiade media 4,3 g/cm3.

- Maioritariamente peridotitas. A P fai cos átomos se reorganicen formando novosmateriais (olivino, espinela, perovskita, postperovskita)

- A descontinuidade de Repetti (800 km) divide o manto en superior e inferior.

1.- Manto Superior:- Entre 50 e 250 km a velocidade diminúe (semifluído). - Densidade 3,3 g/cm3

2.- Manto inferior:- A partires dos 670-1.000 km. O aumento de P fai os materiais

máis compactos, aumento de Vp e Vs.- A T varia entre 1.000 e 3.000 ºC.- Densidade 5,5 g/cm3.

Estrutura Interna da TerraLímite núcleo-manto

- Coñecida como capa D (200 últimos kmdo manto inferior).

- A Vp diminúen bruscamente o que seinterpreta como que as rochas están parcialmentefundidas nalgúns lugares, coincidindo con intensosfluxos de calor procedentes do núcleo.

- Estas masas de rochas poderíanascender a través do manto ata a litosfera. Inflúenno cabeceo do eixo de rotación terrestre.

NÚCLEO- Desde os 2.900. (D. Gutemberg) ata o centro do

planeta (6.370 km). Representa o 16 % en volume e o 32 %en masa.

- Densidade entre 10 e 13 g/cm3. P de 1,3 a3,5.106 atmosferas. As temperaturas están entre 4.000 e6.000 C

- Composto fundamentalmente por Fe (8-10 %) eNi.

- Descontinuidade de Wiecher-Lehman (5.150km) separa o Núcleo externo do Núcleo interno.