Unidad 4 Estructura De La Tierra

EL PLANETA TIERRA

Estructura y Composición

Recordemos brevemente

La Tierra forma parte del conjunto de planetas del Sistema Solar, para el que se supone un origen común a partir de una nebulosa (H, He y metales pesados) hace 5000 M. d. a.

Los planetas: una visión en conjunto

El Sistema Solar incluye• El Sol• Nueve? planetas y sus satélites• Asteroides• Cometas

Órbitas y Distancias

U.A.= 150 Millones de Km

La familia solar

Planetas dibujados con la misma escala


Existen dos grupos de planetas en el Sistema Solar• Planetas terrestres (parecidos a la Tierra)

• De Mercurio a Marte

• Pequeños, densos y rocosos

• Pocos gases debido al débil campo gravitatorio, pero suficiente, salvo en el caso de mercurio, para retener atmósfera.


• Planetas jovianos (parecidos a Júpiter)• De Júpiter a Neptuno

• Grandes, poco densos y gaseosos

• Atmósferas muy gruesas que consisten en cantidades variables de hidrógeno, helio, metano y amoniaco

• Plutón no se incluye en ninguna de las dos categorías

Evolución de los planetas

A medida que se formaron los planetas, los materiales se funden y se separan según la densidad:• Los elementos metálicos densos (hierro y

níquel) se hundieron hacia el centro• Los elementos más ligeros (silicatos, oxígeno

e hidrógeno) migraron hacia la superficie• El proceso se denomina diferenciación

química


Los planetas están compuestos por• Gases

• Hidrógeno

• Helio

• Rocas• Silicatos

• Hierro metálico

• Hielo• Debido a sus gélidas temperaturas, los más alejados del

Sol, contienen un gran porcentaje de hielos

La Tierra planeta único

La Hidrosfera

97,2

2,8

Glaciares 2,15%Subterráneas 0,62%Superficial 0.001%Atmósfera 0,001%

La Atmófera

El relieve y su reciclado

Planeta activo

Fuentes de Energía– Externa

• Solar (superficie terrestre)– Controla interacciones atmósfera /hidrosfera/geosgera– Origina procesos geológicos externos (paisaje)

– Interna• Origina procesos geológicos internos (sismicidad, vulcanismo,

formación de rocas, movimientos de placas…)• Tipos

– Almacenada (formación del planeta)– Generada (descomposición de elementos radiactivos de larga vida

media)

Ideas Principales

La Tierra forma parte de la familia solar, con un origen común (4500 M.a)Forma parte del grupo de planetas interiores o terrestres: densos y rocosos.Propiedades físicas

– Más denso.– Campo gravitatorio

• Retener atmósfera• Distribución en capas cada vez más densas hacia el interior

– Flujo térmico débil– Campo magnético

Peculiaridades– Hidrosfera (agua en los tres estados)– Atmósfera (composición particular)– Reciclado del relieve

El motor de la Tierra– Energía interna, provoca procesos de creación de relieve y rocas– Energía externa o solar: modela el relieve

La geosfera

El interior terrestre

La Litosfera

Esfera de rocas, llamada también corteza terrestre, es la envoltura exterior de la porción sólida (geosfera) de nuestro planeta.La litosfera, compuesta sobre todo por la fría, rígida y rocosa corteza terrestre, se extiende a profundidades de hasta 100 km.

Puede dividirse en tres unidades principales Coraza: Parte más densaManto: Menos denso (Astenosfera)Corteza: Parte exterior, más fina y liviana

Geología

Del griego, geo, ‘tierra’ y logos, ‘conocimiento’. Por lo tanto, Estudio de la tierra. Estudia el origen y desarrollo de la parte sólida de la tierra.

Es una de las muchas materias relacionadas como ciencias de la Tierra, o geociencia, y los geólogos son científicos de la Tierra preocupados por las rocas y por los materiales derivados que forman la parte externa de la Tierra.

Geología

Se compone de diferentes áreas:

Cristalografía: Se explica las propiedades diversas que presentan los cristales, cuyas formas geométricas. Se clasifica y describe los cristales, relaciona sus formas poliédricas con su estructura íntima y define las propiedades físicas y químicas.

Mineralogía: Es la descripción de las minerales.

Petrografía: Es el estudio de las rocas, se ocupa tanto de las rocas eruptivas y metamórficas, como de las rocas sedimentarias.

Geotectónica: Es el estudio de los volcanes, de los terremotos y de la tectónica terrestre.

Geología histórica: Es el estudio de las condiciones climatológicas, los fenómenos dinámicos y la fauna y flora particulares de la misma.

Paleontología: Los restos fósiles permiten formar una idea clara de la sucesión de la flora y fauna y de los facies.

La litosfera, como su nombre lo indica, está constituida por rocas,

pero ¿qué es una roca?.

En el lenguaje común empleamos a menudo la palabra “piedra”,

para designar algunos tipos de rocas compactas como la caliza y

el granito, denominación que no se aplica a las rocas sueltas

como la arena.

Roca

En geología y geomorfología el término roca designa “cualquier agregado mineral formado de modo

natural”.

El término se aplica a agregados de distintos tamaños, desde la roca sólida del manto terrestre hasta la

arena y la arcilla o barro.

Las rocas se clasifican según sus orígenes en rocas sedimentarias, rocas metamórficas y rocas ígneas.

La rocas están compuestas por minerales.

Mineral

Un mineral es en general, cualquier elemento o compuesto

químico que se encuentre en la naturaleza.

El petróleo y el carbón, que se forman por la descomposición

de la materia orgánica, no son minerales en sentido estricto.

Se pueden clasificar según su composición química, tipo de

cristal, dureza y apariencia (color, brillo y opacidad).

Se conocen actualmente más de 3.000 especies de minerales,

la mayoría de los cuales se caracterizan por su composición

química, su estructura cristalina y sus propiedades físicas.

En general los minerales son sustancias sólidas, siendo los únicos líquidos el

mercurio y el agua.

Todas las rocas que constituyen la corteza terrestre están formadas por minerales.

Los depósitos de minerales metálicos de valor económico y cuyos metales se

explotan se denominan yacimientos.

Los minerales a su vez están compuestos por elementos químicos

Los siete elementos más

abundantes son: Oxígeno,

Silicio, Aluminio, Hierro, Calcio,

Sodio y Potasio

Constituyen el 95% de la tierra,

mientras que los restantes son

relativamente escasos.

LA CORTEZA TERRESTRE Y SU ACTIVIDAD

La corteza está constituida por numerosos minerales que se combinan y dan origen a rocas de diversos tipos.

• LAS ROCAS Se clasifican en ígneas, sedimentarias y metamórficas.

• ROCAS ÍGNEAS: tienen su origen en el magma que constituye la capa superior del manto terrestre. Se dividen en extrusivas e intrusivas.

• 1. Ígneas Extrusivas: se forman del magma arrojado al exterior en erupciones volcánicas. Cuando ese magma entra en contacto con la atmósfera se enfría y solidifica (ej.: el basalto).

• 2. Ígneas Intrusivas: se forman cuando el magma no logra llegar a la superficie de la Tierra y solidificarse lentamente (ejemplo: el granito).


ROCAS SEDIMENTARIAS: constituidas por partículas de otras rocas transportadas por corrientes de agua, hielos y vientos, que se acumulan en capas, a través de millones de años (ej. La arcilla)

ROCAS METAMÓRFICAS: son aquellas que se originan de rocas ígneas o sedimentarias, que sufren cambios en su estructura y composición por elevadas temperaturas y presiones (ej. El mármol).

Rocas: volcánicas, metamórficas, sedimentarias


La corteza terrestre se encuentra en permanente actividad generadora de relieve. Tal accionar se pude sistematizar como sigue:

A) LA TEORÍA DE LA DERIVA DE LOS CONTINENTES

B) EL MOVIMIENTO DE LAS PLACAS TECTÓNICAS

B.1) LAS DORSALES OCEÁNICAS


El estudio de las placas condujo a la investigación de los fondos oceánicos. Se ha constatado un sistema de elevadas cordilleras submarinas conocidas como dorsales que se localizan bajo las aguas de los Oceános Atlántico, Pacífico e Índico.

El magma se derrama por las dorsales lo que tiende a ocasionar el aumento de la capa de la corteza oceánica. Sin embargo, debido a las zonas de subducción la corteza oceánica en realidad no aumenta de espesor.

La presión de la corteza oceánica sobre los continentes origina una separación constante de América con respecto a Europa y África.

Tectónica de las placas

La litosfera, que se compone de la corteza y un parte más alta del manto hasta 100 km, está dividida en una serie de placas rígidas que ‘flotan’ sobre la astenosfera.

Las placas se desplazan con diferente velocidad (cm anuales), como consecuencia de las corrientes de convección que se producen en el manto superior.

Las placas litosféricas son limitadas por tres tipos de márgenes:

Placas tectónicas

Las dorsales, lugares donde dos placas divergen y se genera corteza.

Las fallas transformantes, grandes fracturas que cortan transversalmente las dorsales y en las que se produce un desplazamiento lateral de dos placas sin que se cree ni se destruya corteza.

Las zonas de subducción, originadas por convergencia de placas y en las que una placa se introduce por debajo de la otra, hasta unos 700 km, donde es asimilada por el manto

LA CORTEZA TERRESTRE Y SU ACTIVIDADB.2) LAS ZONAS DE SUBDUCCIÓN

Son enormes grietas de la corteza oceánica de varios kilómetros de profundidad.

Algunas de las más notables se encuentran en la zona de contacto de la placa del Pacífico con otras placas.

Cuando una placa de corteza oceánica, como la del Pacífico, choca con otra de corteza continental, la del Pacífico ( que es menos densa ) se dobla y parte del material que la forma desciende hacia el interior de la tierra por la zona de subducción que limita a las dos placas y se reintegra al manto.

El choque entre las dos placas origina sismos (temblores y terremotos), volcanes y formación de plegamientos en la corteza continental. Esto explica la presencia de la extensa Cordillera de los Andes a lo largo de la costa sudamericana, la frecuencia de sismos en la zona, así como la existencia de los numerosos volcanes que forman, alrededor del Pacífico, el llamado Cinturón de Fuego del Pacífico.


B.3)LA ACTIVIDAD SÍSMICA

Los sismos, llamados comúnmente temblores, son movimientos vibratorios de la corteza terrestre. Se originan, en general, en las zonas de subducción de la corteza debido al deslizamiento de una placa por debajo de la otra y al descenso de materiales hacia el manto.

Los sismos por su origen pueden ser tectónicos o volcánicos.Los tectónicos involucra movimientos originados por el roce de las placas y pueden abarcar amplias zonas de ondas sísmicas.Los volcánicos se originan por la presión ejercida por el magma al atravesar la corteza y salir a la superficie. Afectan espacios limitados al entorno del volcán.

Los sismos que se originan en el fondo del mar se llaman maremotos

LA CORTEZA TERRESTRE Y SU ACTIVIDADEl punto del interior de la tierra en donde se origina un sismo es llamado foco o hipocentro

El lugar de la superficie más cercano al hipocentro es denominado epifoco o epicentro

LA CORTEZA TERRESTRE Y SU ACTIVIDAD Cada año se produce en el mundo alrededor de un millón de sismos, en su mayoría poco

intensos; sabemos que se produjeron dado que fueron registrados por los sismógrafos.

Para medir la intensidad de un sismo se utilizan dos tipos de escala: - la de Richter (mide la cantidad de energía liberada en el foco del sismo, en base a una escala de 1 a 10).

- la de Mercalli (mide la magnitud de los daños ocasionados por un sismo, en base a una escala de 1 a 12).


B.4) EL VULCANISMOSe denomina vulcanismo al conjunto de procesos y fenómenos relacionados con el desplazamiento del magma de la astenósfera hacia la superficie terrestre.

Cuando el magma alcanza la superficie da origen a un volcán.

Los volcanes se forman cuando se produce una fractura en la corteza y disminuye la presión hacia el interior de la tierra; el magma contenido en una cámara magmática funde rocas del interior de la corteza y forma un conducto central o chimenea por la que asciende, funde también las rocas superficiales y brota al exterior por el cráter.

Al salir a la superficie el magma recibe el nombre de lava. Surge acompañado de rocas incandescentes, polvo volcánico, cenizas, vapor de agua y gases.


La mayoría de los volcanes del planeta se ubican en tres zonas principalmente:En los límites de la Placa del Pacífico, conocido como Cinturón de Fuego del Pacífico,En la zona que se inicia en el Mediterráneo europeo y se prolonga hasta Asia, en la India e Indonesia,En la Dorsal del Atlántico.


Manifestaciones secundarias del vulcanismo, son los géiser, las aguas termales y las fumarolas. Estas ocurren cuando la actividad volcánica se encuentra en su fase final.

Géisers: son flujos de agua hirviente que brotan del subsuelo en forma intermitente ( en intervalos y con regularidad).

Las fuentes termales: son manantiales de agua a elevada temperatura adquirida, generalmente, por su cercanía a zonas de magma.

Las fumarolas: son gases de naturaleza diversa que arrojan los volcanes, e indican que la actividad de éstos no ha terminado.


B.5) PLEGAMIENTOS Y FALLAS

El choque entre dos placas tectónicas puede generar, en zonas de rocas sedimentarias (menos resistentes que las ígneas), que la corteza se pliegue (se doble) y forme cordilleras o sierras

Cuando las rocas presionadas por fuerzas intensas son rígidas, no se pliegan sino que se rompen, se originan fracturas en la corteza

que posteriormente derivan en las denominadas fallas.

Los pliegues: Son ondulaciones que se forman en aquellas rocas que representan disposición en capas (estratificación, foliaciones), a consecuencia de una respuesta dúctil de las mismas frente a los esfuerzos. En perfil, una superficie plegada muestra una sucesión de zonas convexas (anticlinal) y cóncavas (sinclinal). Los pliegues no tienen una curvatura constante, sino que ésta aumenta progresivamente hasta un máximo (charnela), para volver a disminuir. Los lados se llaman flancos.

Terremotos

Se producen cuando las ondas S y P llegan a la superficie, su energía se transmite por medio de un tercer tipo de ondas, las superficiales. La propagación de las ondas sigue de un hipocentro hasta la superficie. Este hipocentro puede ser en zonas de placas divergente (Islandia), convergente (Chile), explosiones volcánicas o fallas transformantes (Falla de San Andrés, California). Como el movimiento de las placas o terrenos no esta fluyendo, se acumula la energía hasta que se libera con un movimiento fuerte de la superficie.

ACTIVIDADESI. Responda las siguientes preguntas.1. ¿Cuál es la diferencia entre un terremoto y un maremoto?2. ¿Qué es un tsunami?3. Señale la diferencia entre epicentro e hipocentro4. ¿Qué miden la escala de Richter y la de Mercalli respecto de la actividad sísmica?5. ¿En qué parte de nuestro país encontramos géisers y termas?6. Respecto de la afirmación,” Chile es un país sísmico”, explique a qué se debe tal

característica y señale los sismos más recordados por su intensidad y daños durante el siglo XX.

II. Trabajo de mapa.a. Ubique cuatro volcanes del mundo conocidos por sus potentes erupciones y permanente

actividad.b. Localice cuatro volcanes del Norte Grande chileno y cuatro del centro-sur.c. Ubique regionalmente el volcán Lonquimay, Hudson y Villarrica.

Sismicidad

El conocimiento del interior terrestre

Estructura: Estudio de las ondas sísmicasComposición: – Observación directa de

rocas superficiales– Comparación con

meteoritos

La sismicidad. Una radiografía de la Tierra

Los terremotos son vibraciones que se producen por la energía que liberan las rocas cuando se fracturan. En el estudio del interior terrestre se producen explosiones controladas

Foco y epicentro de un terremoto

Escarpe de falla

Epicentro

Falla

Foco o hipocentro

Frentes de onda

Tipos de ondas sísmicas

Rayleigh Love

Ondas p Ondas s

Ondas p y ondas s

Ondas sismicas InternasOndas Internas

Ondas p (longitudinales)

Vibran en la dirección del rayo sísmico. Se propagan a mayor velocidad, y son las

primeras que se recogen en los sismógrafos. Por esta causa se las denomina ondas primarias o simplemente ondas P.

Atraviesan tanto zonas sólidas como fluidas.

Ondas s (transversales)

Los desplazamientos de las partículas tienen lugar en un plano normal perpendicularmente al del rayo sísmico.

Se propagan con menor velocidad. Se las denomina por ello ondas secundarias o simplemente ondas S.

Sólo pueden propagarse a través de zonas sólidas.

Cambios en las ondas sísmicas

Cambios en la trayectoria: cada vez que se atraviesa un medio de distintas características (composición o estado físico), las ondas se refractan.

Cambios en la velocidad: según la densidad, rigidez y elasticidad de cada tipo de roca. En general aumenta con la profundidad.

Los cambios abruptos en la velocidad se denominan discontinuidades y nos permiten delimitar capas.

Principales discontinuidades de la Tierra

El Moho (discontinuidad de Mohorovicic, 1909) • Separa los materiales de la corteza de las rocas del

manto subyacente

• Marcada por el aumento de velocidad de las ondas P y S

• Se encuentra a distintas profundidad – más profundo bajo los continentes que bajo los océanos

– más profundo bajo las cordilleras montañosas


Discontinuidad de Gutenberg (1914)– Límite manto-núcleo– Marcada por la desaparición de las ondas S y el brusco

descenso de velocidad de las P– El manto, atravesado tanto por las ondas P como por las

S se encuentra en estado sólido

Discontinuidad de Lehmann (1936)

– Separa el núcleo externo del núcleo interno– La desaparición de las ondas S indica que el

núcleo externo es líquido.– Las ondas P que atraviesan el núcleo interno

tienen velocidades apreciablemente más rápidas que hacen pensar que el núcleo interno es sólido


Las capas terrestres

El modelo estático: Corteza, Manto y Núcleo

Composición de la tierraSismología: El conocimiento de las ondas sísmicas nos permite ver al interior de la tierra.

Cuando se produce un sismo, parten desde el hipocentro ondas P y S que se propagan en todas las direcciones.

La variación del comportamiento de las ondas, trayectoria y velocidad, muestran cambios de la naturaleza y de la estructura del medio por el que viajan.

Las ondas P, ondas primeras, son de tipo compresivo-distensivo, esto significa que las partículas vibran en dirección de propagación.

Las ondas S, ondas secundarias, suponen una vibración de las partículas perpendiculares a la dirección de propagación. Esto conlleva a un mayor recorrido de las partículas y menor velocidad que las ondas P.

El Núcleo terrestreMás grande que el planeta Marte Dividido en núcleo externo líquido y núcleo interno sólido.Composición: Sulfuros de Hierro y Níquel– Densidad– Comparación con meteoritos– Campo magnético terrestre

La morfología de las zonas de subducción presentan características morfológicas más complicadas y con mayor variabilidad. La configuración general: En la parte más externa se encuentra el prisma de acreción, formado por rocas sedimentarias y fragmentos de corteza oceánica arrancados de la superficie de la placa que subduce. Estos materiales son deformados por pliegues y fallas y forman una zona topográficamente elevada, que incluso puede llegar a emerger. A continuación se encuentra una cuenca marginal en que se acumulan sedimentos que proceden de las elevaciones adyacentes y, finalmente, sobre la placa no subducente, un arco volcánico, que se origina por la ascensión de magmas. Con la compresión (tipo andino) de la corteza continental, que da lugar a la formación de cinturones de plegamiento paralelos a la costa. Por lo general, la convergencia de placas conduce a la colisión de arcos de islas contra los márgenes continentales. Esta colisión deforma intensamente los materiales de los arcos de islas y del límite continental, creando cinturones orogénicos, zonas alargadas de corteza que por compresión se han engrosado, plegándose, y que, finalmente, se elevan por isostasia y dan lugar a cadenas montañosas de plegamiento. Es un proceso de decenas de millones de años.

Estructura del planetaA profundidades pequeñas, entre 30-40/ 70 km bajo los continentes y a unos 8-12 km en las zonas oceánicas, se registra con las ondas un brusco aumento de la velocidad. Esta discontinuidad se llama discontinuidad de Mohorovicic, se delimita una primera capa, la corteza. A los 2900 km la velocidad de las ondas P desciende, en tanto que las S desaparecen. Esta discontinuidad se llama discontinuidad de Gutenberg, se delimita la capa del manto y el resto, el núcleo.

Composición de la corteza: Abajo de los continentes hay otra discontinuidad, la discontinuidad de Conrad, separa una corteza superior, formada por rocas de naturaleza granítica, de una corteza inferior, constituida fundamentalmente de ecoglitas. En las zonas oceánicas la corteza esta distinta, la capa superior esta constituida por basaltos y la capa inferior por gabros.

Composición del manto: Desde 12/ 40-70 km se forma el manto, en una capa superior de hasta 700 km, con parte a la astenosfera, es el motor de la dinámica de las placas y el manto inferior hasta 2900 km.

Composición del núcleo: La desaparición de las ondas S a llegar a él índice que su parte externa esta en estado de fusión. El parte interior esta sólido. La diferencia entre el núcleo externo y del núcleo interno corresponde a un cambio de estado, no de composición. Por el campo magnético terrestre se supone que la naturaleza es metálica, formada por una aleación de hierro (Fe) y níquel (Ni), y además posiblemente un porcentaje de azufre (S).

Zonas de subducción (Chile): Zona en que la placa litosférica del continente (America latina), fría y rígida, con corteza oceánica (placa de Nasca), se introduce bajo otra para equilibrar la formación de la corteza en las dorsales. Las zonas de subducción originan en la superficie de los fondos oceánicos fosas alargadas, de hasta 10-11 Km. de profundidad (fosa de Marianas), esta morfología es la consecuencia del movimiento de la placa descendente. Durante la subducción, la placa descendente está sometida a fricción, por lo que se fractura y origina focos sísmicos que se sitúan, formando un plano inclinado, hasta una profundidad de 700 Km. Este plano, se conoce como Benioff, tiene un buzamiento (inclinación) medio de unos 45 en dirección del continente. En 700 Km. profundidad, la placa descendente se ha calentado lo suficiente para fluir con el resto del material del manto, esto significa que esta asimilada al mismo.

Campo magnético

Se debe a la presencia de un núcleo externo fundido de Hierro y Niquel.

Varía con el tiempo: se invierte la polaridad

Las rocas se magnetizan guardando esa información como magnetismo remanente o paleomagnetismo

El Manto

2900 Km

Contiene el 82% del volumen de la Tierra

Capa rocosa sólida rica en silicatos (comparación con meteoritos y magmas)

Dos partes • Manto superior (focos

sísmicos)• Manto inferior

La Corteza Continental y Oceánica

Principales diferencias– Espesor– Composición– Densidad– Edad

La máquina térmica terrestre

El modelo dinámico

Flujo Térmico

Flujo térmico medio= 1,65x10-6 cal /cm2s (1,65 HFU)Irregularmente distribuido (>>en áreas volcánicas)

Gradiente Geotérmico

Es el aumento de temperatura de la Tierra con la profundidad, es decir según nos alejamos de la superficie y nos acercamos al interior.

En la corteza el gradiente geotérmico medio es de 1º C / 33 m. El calor se transmite por conducción.

La máquina térmica terrestre

Convección del manto • No hay un gran cambio de temperatura a

medida que aumenta la profundidad en el manto.

• El manto debe tener un método eficaz de transmisión del calor desde el núcleo hacia fuera: convección

El Manto con capacidad de fluir

Convección de calor en el manto

Nivel D

Plumas térmicas

El modelo dinámico

Capas definidas por su comportamiento mecánico (rigidez) y el transporte del calor.

• Definimos una nueva capa: LITOSFERA de comportamiento rígido y transmisión del calor por conducción, frente al manto de comportamiento más plástico y transporte del calor por convección

La litosfera

Unidad de comportamiento muchísimo más rígido que el manto.

Engloba a la corteza y parte del manto superior.

Su comportamiento rígido hace que se rompa en fragmentos denominados placas.

Manto Superior

La superficie terrestre

Continentes y Océanos

Estructura continentes

Estructura de los océanos

Llanura abisal Llanura abisalDorsalMargen

ContinentalMargen

Continental

Dorsales

Márgenes continentales

Zonas de contacto de la corteza oceánica y continental

Margen continental pasivo

Corteza de transición

Margen continental activo

El talud continental desciende abruptamente hacia una fosa submarina

Localizadas fundamentalmente alrededor del océano Pacífico

Principales fosas oceánicas

La Península Ibérica

Andalucía

La litosfera continental ibérica

Los márgenes de la microplaca ibérica

Cabo Verde Canarias

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