IES LAS SALINAS 2012-2013

Métodos de estudio Los métodos empleados para determinar la

composición y estructura de la Tierra, se clasifican en:

- Métodos directos - Métodos indirectos

1.1. Métodos directos Se basan en la observación directa de los

materiales que componen la Tierra. Sólo proporcionan información de los primeros kilómetros, por lo que es muy limitada.

Los más destacados son: Análisis de rocas existentes en la superficie:

Análisis de rocas existentes en la superficie: Rocas formadas en superficie: Estudio directo de rocas sedimentarias

Accesibilidad inferior a 8 Km Rocas formadas en el interior: Rocas ígneas: (metamórficas, plutónicas y filonianas)

Formadas entre 15 y 20 Km. Puestas al descubierto por erosión de los materiales existentes encima

Rocas volcánicas: A veces poseen XENOLITOS = roca extranjera (fragmentos de roca arrancados del manto)

Formadas a mayor profundidad Arrojadas al exterior mediante erupciones volcánicas

Estudio de testigos de sondeos Accesibilidad: de 8 a 15 Km Sondeo de Kola Localización: área de Pechenga-

Zapolyarny,Ppenínsula de Kola (Rusia) Tamaño: El pozo SG-3 (12.262 m.). Es el pozo más profundo perforado hasta la actualidad. Objetivo:Conocer la Corteza Continental profunda Duración: 1970 a 1989 Problemas: En el funcionamiento de la tecnología utilizada

Perforaciones en minas Las más profundas pueden tener 3 km Perforaciones petrolíferas Llegan a alcanzar los 7 km de profundidad

1.2. Métodos indirectos Los métodos indirectos se basan en cálculos y

deducciones obtenidos al estudiar las propiedades físicas y químicas que posee la Tierra.

Se trata de métodos geoquímicos y geofísicos. Estos métodos solamente proporcionan gráficas,

que interpretadas, permiten sugerir hipótesis sobre la composición y estructura del interior de la Tierra.

Para su estudio, se han agrupado en: - métodos no sísmicos - metodos sísmicos

Estudio de rocas extraterrestres Se trata de rocas formadas en el exterior del planeta, que llegan a

la superficie de la Tierra en forma de meteoritos Los meteoritos son cuerpos celestes que se han formado junto

con el resto del Sistema Solar, a partir de la misma nebulosa, hace unos 4.500 millones de años, por lo que su composición debe ser similar.

Los meteoritos Cuando impactan con la superficie terrestre

producen en ella cráteres de impacto, y pueden sacar a la superficie rocas del interior.

El estudio de meteoritos aporta información sobre: Abundancia de los elementos químicos que

existen en el Sistema Solar Composición de las capas internas de la Tierra Edad del Sistema solar

Método gravimétrico La gravimetría detecta anomalías de la gravedad, las cuales

permiten calculara la densidad y el espesor de la corteza terrestre.

La gravedad obedece a la ley de la gravitación universal, enunciada por Newton.

Los parámetros de los que depende el valor de la aceleración de la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son:

1. Constante de gravitación (valor constante) 2. Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado) 3. 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

Método gravimétrico Una técnica gravimétrica interesante es el estudio de

las "anomalías gravimétricas", ya que aporta datos sobre el interior de la Tierra.

Una anomalía de la gravedad es la diferencia entre los valores calculados teóricamente y los reales medidos con el gravímetro en un punto, después de haber aplicado las correcciones necesarias.

Las anomalías pueden ser: 1. Positivas: Son producidas por cuerpos de alta densidad 2. Negativas: Son producidas por cuerpos de baja densidad

Método gravimétrico Permite: Deducir la situación de: 1. cuencas sedimentarias 2. intrusiones volcánicas 3. cuerpos mineralizados 4. fallas 5. zonas de subducción, etc. Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente

composición: 1. corteza oceánica formada por basalto (densidad = 3 g/cm3) 2. corteza continental formada por granito (densidad = 2,7 glcm3) Interpretar 1. algunos procesos tectónicos de elevación o hundimiento que

afectan a la corteza terrestre.

Método magnético El campo magnético de la Tierra puede compararse, con el que

generaría una barra magnética (teoría del dipolo magnético) situada en el centro de la Tierra, de forma que las líneas de fuerza magnéticas describirían un bucle desde el polo sur magnético hasta el polo norte magnético

Origen del campo magnético DINAMO TERRESTRE Supone que el campo magnético se origina por

rotación diferencial entre el núcleo interno (sólido), que actúa como inductor y el conjunto manto-corteza (sólido) que actúa de inducido, separados por una capa intermedia fundida que es el núcleo externo.

El campo magnético periódicamente cambia su posición. Cuando una roca se forma adquiere la magnetización del campo magnético en ese momento. Esto da lugar a la presencia de anomalías magnéticas.

Método sísmico Se basa en el estudio de la vibración de las ondas

sísmicas, detectadas en unos dispositivos llamados sismógrafos.

Este es un ejemplo de un antiguo sismógrafo chino. Cuando se daba una pequeña vibración en la tierra, las bolas colocadas en las bocas de los dragones, caían a las bocas de las ranas, provocando un ruido que alertaba a la población de un posible terremoto.

Tipos de ondas sísmicas: Ondas P / primarias / longitudinales. Son las más

rápidas (dependiendo de la compresibilidad rigidez y densidad de la roca), la vibración de la materia se produce en la misma dirección en que se propagan las ondas. Se propagan tanto en sólidos como en líquidos.

Ondas S / secundarias / transversales. Son más lentas que las P. La vibración de la materia es perpendicular a la dirección de propagación de las ondas. Se propagan únicamente en sólidos.

Estudiando estos dos tipos de ondas se obtuvo la siguiente gráfica de propagación:

Información que aportada por la gráfica anterior: - 0-33 Km. La velocidad de las ondas aumenta. Es un medio

sólido y rígido al encontrarnos en la corteza. -33-2900 Km. Esta zona corresponde al manto. Se caracteriza

por un cambio brusco en la velocidad de las ondas a su entrada en este (discontinuidad de Mohorovicic)

2900-5100. Nos encontramos en el núcleo externo. A la entrada de este, en la discontinuidad de Gutenberg, la velocidad de las ondas P disminuye considerablemente (ya que es un medio más denso) y las ondas S dejan de propagarse. Por ello, decimos que nos encontramos en un medio líquido.

-5100-6370. Estamos en el núcleo interno. Las ondas P aumentan su velocidad en la discontinuidad de Wiechert – Lheman. Se encuentra en estado sólido.

La misma gráfica anterior

Con los datos obtenidos por esta gráfica y otros métodos directos e indirectos se ha obtenidos la siguiente tabla de estructura y composición de la Tierra

La estructura del planeta Tierra Capa Discontinuidad

en la base Espesor Densidad

media (kg/m3)

Composición

Corteza Mohorovicic (10-70 km)

10-70 km 2300-2700 Basalto (c. oceánica) Granito (c. continental)

Manto Superior Repetti (670 km) 6oo km 3400-4000 Peridotitas Inferior Gutenberg (2900

km) 2230 km 4500-6000

Núcleo Externo Lehman (5150 km)

2250 km 9800-12000 80% de hierro 20% de níquel y otros metales Interno Esfera de 1220

km de radio 12000-12500

La corteza Existen dos tipos: la que forma el fondo de los océanos y la

que forma los continentes: Corteza oceánica: Compuesta principalmente por basalto,

una roca volcánica negra que, por lo general, no se aprecian cristales de minerales porque se han solidificado rápidamente. Puede estar cubierta por sedimentos, sobre todo cerca de los continentes.

Corteza continental: Constituida principalmente por granito, una roca plutónica blanquecina o grisácea, en la que es fácil ver cristales de cuarto, feldespato y mica. Esta corteza contiene también rocas sedimentarias, metamórficas y volcánicas.

Características de la corteza El granito es menos denso que el basalto. Esta diferencia de

densidad impide que ambos se mezclen y los continentes no se pueden hundir en el manto. Por ello los continentes han aumentado su grosor a lo largo de la historia geológica. La corteza oceánica sí puede hundirse en el manto y mezclarse con él, por lo que nunca llega a ser muy gruesa. Esto produce dos efectos:

1. En la corteza granítica encontramos rocas de hasta 4000 millones años de antigüedad, mientras que en la corteza basáltica no aparecen rocas de más de 200 millones de años.

2. La corteza basáltica es más delgada y forma el suelo oceánico mientras que la granítica sobresale y forma los continentes.

El manto Es más homogénea que la de la corteza. Su principal

componente son las peridotitas, un grupo de rocas cuyos principales minerales son los olivinos y los piroxenos.

Aunque su composición es muy homogénea, su densidad no lo es tanto, ya que a una profundidad de unos 670 km la presión debida al peso de las rocas suprayacentes es tan grande que los minerales de la peridotita adquieren una estructura más compacta y por tanto más densa. Este cambio abrupto de densidad constituye la discontinuidad de Repetti, que separa el manto superior del inferior.

Nivel D’’ En la discontinuidad de Gutenberg, en el contacto entre el

núcleo externo y el manto inferior, la temperatura es de 3700 ºC. En esta zona los estudios sísmicos informan de la presencia de una capa de entre 100 y 400 km de grosor que forma la transición entre el manto y el núcleo: es la capa D’’ (D segunda o D doble prima).

Se cree que está formada por los restos más denso del manto, decantados allí a lo largo de millones de años, tras haberse ido hundiendo lentamente. Quedan flotando sobre el núcleo externo. No se hunden en el núcleo porque este posee una densidad mucho mayor.

En el manto se dan corrientes de convección que hacen que los materiales de la capa D’’ puedan también ascender y llegar a la parte superior.

Estructura del manto

El núcleo terrestre: origen El origen del Sistema Solar, hace unos 5000 millones de

años, fue un proceso violento con colisiones de planetas, asteroides y cometas.

El calor originado por aquellas colisiones, junto con el producto de las desintegraciones de elementos radiactivos, acabó por fundir casi por completo los planetas, lo que a su vez permitió que el hierro , un elemento metálico muy denso y abundante, se fuera decantando hacia el interior, quedando sobre él una envoltura rocosa menos densa.

Gran parte de los meteoritos que llegan a la tierra son restos de aquella época. Por eso los hay metálicos y rocosos, que son fragmentos del núcleo y del manto de planetas que sucumbieron a las colisiones en aquella época.

El núcleo terrestre: composición Se calcula que el núcleo está formado por al menos un

80% de hierro y más de un 10% de níquel. El resto de su masa, menos del 10%, es probable que esté compuesta por oxígeno, carbono y azufre, tres elementos no metálicos que se combinan fácilmente con hierro.