TEMA_2-Origen_y_estructura_tierra

TEMA 2: ORIGEN Y ESTRUCTURA DE LA TIERRA
EL ORIGEN DE LA TIERRA
La Tierra se originó hace 4600 m.a. junto con el resto de los componentes del sistema
solar. La teoría que explica el proceso de formación del sistema solar se denomina
Teoría de los planetesimales y fue propuesta en 1940 por Von Weizsacker y Gerard
Kuiper.
Según esta teoría, el sistema solar proviene de una nebulosa fría formada por gas,
polvo de hielo y silicatos que comenzó a contraerse y a girar sobre sí misma. La mayor
parte de la masa se concentró en el centro de la nebulosa y dio como resultado la
formación del sol. El resto de la materia que giraba alrededor de la masa central dio
lugar a la formación de los planetas del sistema solar.
MÉTODOS DE ESTUDIO DEL INTERIOR DE LA TIERRA
MÉTODOS DIRECTOS: Observación directa de los materiales que componen la Tierra

Sondeos geológicos: Minas y sondeos de investigación (Pozo de Kola 13 Km)

Estudio de los materiales de la superficie terrestre

Estudio de los materiales que expulsan los volcanes
MÉTODOS INDIRECTOS:

Estudio de la densidad terrestre.
La densidad se define como la relación entre la masa y el volumen de un
cuerpo. ( D=M/V )
En el caso de la densidad terrestre la masa y el volumen se calculan de la
siguiente forma:
-
Aplicando las leyes de Newton el valor de la masa de la Tierra es de:
M=5876.1018 toneladas
-
Para calcular el volumen se considera que la forma de la tierra (Elipsoide
de revolución) es una esfera y por lo tanto:
V= 1080.109 Km3
El valor de la densidad de la tierra es de 5,52 g/cm3
Sin embargo cuando se calcula la densidad de los materiales de la superficie
se obtiene un valor medio de 2,7 g/cm3 . Esto nos indica que deben existir
materiales mucho más densos en el interior de la tierra que los que podemos
observar en las zonas superficiales.
La variación de la densidad en el interior terrestre se puede observar en la
gráfica de la página 29.
(*) La Tierra es un planeta heterogéneo con materiales más densos en el
interior que en el exterior.

Método Gravimétrico.
Consiste en estudiar la gravedad terrestre y sus variaciones.
La aceleración de la gravedad se calcula mediante la fórmula:
g =G. M/R2
g = 9,8 m/s2
Cuando se mide el valor real de g mediante la utilización de un Gravímetro se
comprueba que no coincide con el valor teórico esperado al aplicar la fórmula.
Esto nos indica que existen otros factores que influyen en el valor de g. Cada
uno de ellos se denomina Corrección
-
Corrección de latitud. El valor de g varía según el punto de la superficie en
el que se mide ya que la forma de la tierra no es esférica y el valor de R es
diferente en el ecuador y en los polos.
-
Corrección de aire libre (altitud). El valor de g también varía con la altitud,
ya que cuanto mayor sea esta, menor será la gravedad.
-
Corrección topográfica. Se debe a la presencia o ausencia de masa del
relieve próximo a la zona de medición.
Cuando los valores teóricos esperados para la gravedad (incluyendo las
correcciones) no coinciden con los obtenidos mediante los gravímetros se
dice que existe una anomalía gravimétrica. Será positiva si la diferencia
entre el valor real y el teórico es mayor que cero. En caso contrario será
negativa.
Las anomalías gravimétricas positivas indican zonas de la Tierra donde la
densidad de los materiales en el interior es mayor.

Estudio de la temperatura.
Gradiente geotérmico: aumento de la temperatura de la Tierra con la
profundidad. (10 C cada 33 metros)
El gradiente geotérmico sólo se mantiene hasta los 50 Km de profundidad de
forma que la temperatura en el centro del planeta es de unos 6000 0C.
Las variaciones de temperatura del interior de la Tierra permiten explicar la
presencia de materiales fundidos en determinadas zonas.

Estudio del magnetismo terrestre.
La Tierra se comporta como un gigantesco imán que genera a su alrededor un
campo magnético. Esto es debido a que el núcleo externo, de naturaleza fluida
y metálica, está en continuo movimiento.
El campo magnético terrestre se orienta y tiene un polo norte magnético y un
polo sur magnético que no coincide exactamente con los polos norte y sur
geográficos (declinación = 11,5 0 )
El campo magnético terrestre presenta variaciones locales (anomalías
magnéticas) que indican a presencia de minerales determinados (hierro…)
A lo largo de la historia de la Tierra se han producido cambios de polaridad en
el campo magnético (inversiones magnéticas). Las causas de dichos
cambios se desconocen así como sus consecuencias sobre los seres vivos del
planeta.

Estudio de los meteoritos.
Los meteoritos que llegan a la Tierra proceden del cinturón de asteroides que
giran alrededor del sol en una órbita que se encuentra entre Marte y Júpiter
(hipótesis).
Es lógico pensar que si todo el sistema solar se formó a la vez, la composición
de los meteoritos será similar a la de los planetesimales que originaron la
Tierra. Por tanto podrían informarnos de la naturaleza de los materiales del
interior terrestre.
Existen cuatro tipos de meteoritos:

-
Acondritas (9%). Composición similar a
calcio y magnesio).
la corteza (silicatos de hierro,
-
Condritas (86%). Composición similar al manto (silicatos de magnesio)
-
Sideritos (4%). Composición similar al núcleo (hierro y níquel)
-
Siderolitos (1%). Composición similar al núcleo (hierro y silicatos)
Método sísmico.
Este método es el que más información ha proporcionado sobre la estructura
del planeta. Se basa en el comportamiento de las ondas sísmicas producidas
en los terremotos.,
En un terremoto se produce la liberación brusca de energía en un punto del
interior de la tierra (hipocentro). Dicha energía se propaga mediante ondas,
cuya velocidad depende de factores como la rigidez y la densidad de los
materiales que atraviesan.
Tipos de ondas sísmicas:
Ondas P: Primarias o longitudinales. Son las más rápidas (6-13 Km/s) Las
partículas vibran longitudinalmente a la dirección de propagación de la onda.
Su velocidad de propagación depende de la densidad y de la rigidez. Se
propagan en medios sólidos y líquidos.
Ondas S: Secundarias o transversales. Son más lentas (3-8 Km/s). Las
partículas vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
Se propagan en medios sólidos pero no en medios líquidos.
Cuando una onda sísmica pasa de un medio a otro con características
diferentes su velocidad y su trayectoria varían. Este cambio se denomina
discontinuidad sísmica.
Cuando se estudia la propagación de las ondas sísmicas en la Tierra se
obtienen las siguientes gráficas.
GRÁFICA DE VELOCIDADES
GRÁFICA DE TRAYECTORIAS
Discontinuidades sísmicas
Pueden ser de primer orden (cambio brusco) o de segundo orden (cambio
suave).
Discontinuidades de primer orden:
-
Discontinuidad de Mohorovicic. Señala el límite entre corteza y manto. Se
sitúa entre 8-10 Km en zonas oceánicas y entre 35-70 Km en zonas
continentales.
-
Discontinuidad de Gutemberg. Señala el límite entre manto y núcleo. Se
sitúa a los 2900 Km de profundidad. En ella las ondas S desaparecen, lo
que se interpreta como que el núcleo externo se encuentra en estado
líquido.
Discontinuidades de segundo orden:
-
Discontinuidad de Repetti. Zona de transición del manto que separa el
manto superior del inferior. Situada entre 670-1000 Km de profundidad.
-
Discontinuidad de Weichert-Lehman: Zona de transición del núcleo que
separa núcleo externo e interno. Situada a los 5100 Km de profundidad.
Las ondas P sufren un aumento de velocidad, lo que se interpreta como
que el núcleo interno se encuentra en estado sólido.
-
Discontinuidad de Conrad. Su existencia es discutida ya que sólo aparece
en zonas continentales. Separa la corteza en dos capas, superior e inferior
(SIAL /SIMA)