Estructura y composición de la Tierra

Geología. Planeta Tierra. Métodos de estudio del interior de la Tierra. Ondas sísmicas. Corteza continental, oceánica. Manto. Núcleo. Superficie terrestre. Escudos. Plataformas. Cordilleras. Litoral. Fosas oceánicas. Arcos insulares

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Tema IX. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA

  • MÉTODOS DE ESTUDIO DEL INTERIOR DE LA TIERRA

  • Métodos gravimétricos

  • El campo gravitatorio de la Tierra se expresa por medio de una fuerza, que origina en la superficie terrestre una aceleración media de 9.8 m/s2.

    Este valor es variable según la latitud y la altitud del lugar donde se realiza la medición, pero existen unas fórmulas que permiten calcular el valor teórico de la gravedad en cualquier punto. Comparando el valor teórico con el valor real obtenido mediante el gravímetro se calculan las anomalías de la gravedad, con estos valores se realizan mapas de isoanomalías. La interpretación de estos mapas permite deducir diferencias en la composición y estructuras de los materiales internos de la Tierra.

  • Métodos magnéticos

  • Se basan en el estudio de las anomalías del campo magnético terrestre. Se emplean principalmente en la investigación de recursos minerales, pero en la actualidad también se utilizan para el estudio de la estructura general de la Tierra al haberse descubierto las propiedades paleomagnéticas de la corteza submarina.

  • Métodos sísmicos

  • Son los más utilizados, se basan en el estudio de la propagación de las ondas sísmicas a través de los distintos materiales.

    Un terremoto es una sacudida del suelo producida por el movimiento brusco de dos bloques rocosos profundos. El lugar donde se produce el movimiento inicial es el foco o hipocentro y el punto de la superficie terrestre más próxima al foco se denomina epicentro.

    Las vibraciones producidas en el foco se propagan a través de la Tierra, de manera que poco después de producirse un terremoto se forma alrededor del foco un tren de ondas (superficie que separa las partículas que han entrado en vibración de las que todavía no lo han hecho).

    Ondas sísmicas

    Las ondas sísmicas provocan deformaciones en los materiales que atraviesan. Éstas se clasifican según la manera de oscilar las partículas con respecto a la dirección de propagación. Según esto:

    • Ondas longitudinales o primarias (P). Son las ondas más rápidas. Las partículas vibran paralelamente a la dirección de propagación de la onda. Son capaces de atravesar materiales sólidos (rocas) y materiales fluidos (magma), aunque su velocidad disminuye al atravesar fluidos.

    • Ondas transversales o secundarias (S). Las partículas se desplazan en un plano perpendicular al de propagación de la onda. Se propagan únicamente en medio sólido, no en fluidos.

    • Ondas superficiales (L). se propagan por la superficie. Hay de dos tipos:

    • Ondas de Love o de torsión. Las partículas vibran perpendicularmente a la dirección de propagación.

    • Ondas de Rayleigh o circulares. Las partículas vibran de forma circular.

    La sismología se aplica al estudio de la estructura interna de la Tierra determinando los cambios de densidad en función de la profundidad, según cual sea la velocidad de propagación de las ondas sísmicas.

    Hay zonas donde la velocidad cambia bruscamente, estas zonas corresponderán a superficies que separan dos medios con diferentes características físicas. Estas zonas se denominan discontinuidades.

  • ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA. ESTRUCTURA GEOQUÍMICA

  • Corteza

  • La corteza terrestre es la capa sólida externa del planeta limitada en su base por la discontinuidad de Mohorovicic. Por estudios de propagación de ondas sísmicas se ha visto que la estructura es muy variable según la región considerada. Por este motivo diferenciamos entre corteza continental y corteza oceánica.

    • Corteza continental

    Presenta una estructura compleja y variable, según se trate de zonas estables o zonas orogénicas.

    Tiene una edad de hasta 3.800 millones de años.

    Espesor muy variable, de 10 a 60 km.

    Densidad media de 2.7 - 2.8 g/cm3.

    Tradicionalmente se había supuesto que la corteza continental tenia una estructura estratificada formada por una capa granítica superior (SIAL) y una capa basáltica inferior (SIMA), separadas por la discontinuidad de Conrad. Pero los datos actuales descartan la existencia de la capa basáltica y proponen un modelo basado en el aumento del metamorfismo con la profundidad. Según este modelo:

    • Capa 1: Capa sedimentaria, discontinua, con un espesor medio de 1.8 km. Formada por rocas sedimentarias sin metamorfizar o poco metamorfizadas y por intrusiones graníticas.

    • Capa 2: Formada por materiales ácidos o intermedios. Son rocas plutónicas y rocas intensamente metamorfizadas (gneis y migmatitas).

    • Capa 3: de composición química variable, pueden ser tanto rocas ácidas como básicas. Son rocas plutónicas y ultrametamórficas (granulitas).

    • Corteza oceánica

    Presenta una estructura sencilla y uniforme.

    Edad inferior a los 200 millones de años.

    Espesor entre 6 y 12 km.

    Densidad media de 3 - 3.1 g/cm3.

    • Capa 1: Capa sedimentaria, formada por sedimentos no consolidados. Espesor muy variable.

    • Capa 2: Zócalo oceánico. Espesor medio de 1.5 km. Formado por lavas y diques basálticos.

    • Capa 3: Capa oceánica. Es la capa principal, con un espesor de unos 5 km. Formada por gabros.

    • Manto

    • El manto es la capa terrestre que se extiende desde la discontinuidad de Mohorovicic hasta la discontinuidad de Gutemberg a 2.900 km de profundidad.

      Las ondas sísmicas que atraviesan el manto muestran una velocidad creciente desde 8 km/s junto a la corteza hasta 14 km/s cerca del núcleo. Pero este aumento de la velocidad no es lineal, esto permite considerar que el manto se encuentra dividido en subcapas:

      • Manto superior. Se extiende hasta los 650 km de profundidad. Entre losa 100 y 200 km se encuentra la astenosfera, formada por materiales parcialmente fluidos. Por lo que tiene lugar una disminución de la velocidad de las ondas sísmicas.

      • Zona de transición o discontinuidad de Repetti. Entre los 650 y 670 km de profundidad. En esta zona se produce un aumento brusco de la velocidad con la profundidad.

      • Manto inferior. Se extiende desde los 670 km hasta la discontinuidad de Gutemberg. Se caracteriza por un aumento progresivo de la densidad con la profundidad.

      En cuanto a su composición el manto esta formado por peridotitas, son rocas ultrabásicas en las que el mineral predominante es el olivino.

    • Núcleo

    • El núcleo es la capa interna de la Tierra. Se extiende desde la discontinuidad de Gutemberg hasta el centro de la Tierra a 6.370 km de profundidad.

      También por estudios de propagación de ondas sísmicas consideramos que el núcleo está formado por 3 subcapas:

      • Núcleo externo. Se extiende entre los 2.900 y los 5.000 km de profundidad. En el núcleo externo, la velocidad de las ondas p disminuye, y además no se propagan las ondas S. Esto ha permitido deducir que el núcleo externo es fluido.

      • Zona de transición o discontinuidad de Wiechert. Situada a los 5.000 km de profundidad.

      • Núcleo interno. Se extiende desde la discontinuidad de Wiechert hasta el centro de la Tierra. Está formado por materiales sólidos.

      En cuanto a su composición actualmente se acepta que el núcleo está formado principalmente por hierro y níquel y posiblemente también azufre.

    • LA SUPERFICIE TERRESTE. ESTRUCTURA HORIZONTAL DE LA CORTEZA TERRESTRE

    • Conjuntos morfológicos continentales.

    • Los continentes están formados por tres grandes zonas:

      • Escudos o cratones. Son áreas continentales formadas por extensiones de rocas muy antiguas, se trata de materiales precámbricos con más de 600 millones de años de antigüedad. Son unidades rígidas y estables, es decir que en la actualidad no presentan fenómenos sísmicos ni de tipo ígneo. Están constituidos por rocas metamórficas con importantes intrusiones ígneas y que han pasado por varias fases de plegamientos o fracturas. Constituyen los núcleos de los continentes por lo que sobre ellos se apoyan las demás formaciones.

      • Plataformas. Son zonas en que los escudos se encuentran cubiertos por una serie de sedimentos, de edad inferior a los 600 millones de años, que ha permanecido horizontal. Una plataforma puede incluir cuencas sedimentarias, donde el espesor de los sedimentos puede ser de varios km.

      • Cordilleras u orógenos. Son estructuras de edad inferior a los 600 millones de años. Formadas por rocas metamórficas y sedimentarias, los sedimentos han sufrido un intenso plegamiento, que es lo que ha elevado la cordillera. Se sitúan en las zonas más inestables de la Tierra, donde se concentra la actividad sísmica y volcánica.

    • Conjuntos morfológicos oceánicos

    • Litoral. Zona de contacto entre el océano y el continente.

      • Plataforma continental. Prolongación sumergida del continente con pendiente muy débil (1%). Se extiende hasta los 400 m de profundidad. Área de intensa sedimentación de origen continental.

      • Talud continental. Zona de transición entre el continente y el océano. Presenta una gran pendiente, puede ser hasta del 40%. Se extiende hasta los 2.000 m de profundidad. Importante como transmisor de sedimentos desde la plataforma a zonas más profundas.

      • Glacis o pendiente continental. Pendientes del orden del 10%. Se extiende hasta los 3.500 m de profundidad. Tiene lugar una intensa sedimentación de materiales procedentes de la plataforma y del talud.

      • Llanura abisal. Amplias extensiones planas situadas a profundidades medias de 5.000 m. Presenta una cubierta sedimentaria que se va adelgazando a medida que se aleja del continente.

      • Dorsal medio-oceánica. Gran cordillera que atraviesa los océanos del planeta. Tiene una altura media de 3 km y longitudes de hasta 7.000 km. Presenta dos crestas separadas por una depresión central tipo fosa tectónica con anchuras de 25 a 50 km. No son continuas, si no que se encuentran desplazadas por fallas transformantes.

      • Fosas oceánicas. Son grandes depresiones alargadas y estrechas de gran profundidad (entre 6.000 y 11.000 m) que se encuentran junto a algunas costas.

      • Arcos insulares. Son cadenas de islas volcánicas que se encuentran en la proximidad de algunos continentes. Su margen oceánico está en contacto con una fosa oceánica y el margen opuesto está separado del continente por una cuenca marginal o mar marginal.

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