tema1 - ESTRUCTURA INTERNA

1
ESTRUCTURA INTERNA
DE LA TIERRA
Introducción
E
n esta unidad se presentan los modelos principales y las técnicas más importantes que nos han proporcionado conocimientos del interior de la Tierra. El modelo terrestre que hoy
manejamos debe estar muy cercano a la realidad porque disponemos de datos muy fiables de su interior. Sin embargo, las condiciones que influyen sobre la dinámica de los materiales internos
de la Tierra son muy difíciles de reproducir en el laboratorio, por
ello quedan importantes lagunas en el conocimiento sobre la movilidad de los materiales que dirige la dinámica cortical.
El conocimiento de la estructura interna de la Tierra la pueden haber iniciado los alumnos en cursos anteriores, pero muchos se enfrentarán por primera vez de una forma sistematizada al estudio
de la estructura interna y a los métodos de trabajo que nos han
proporcionados los modelos estructurales que hoy manejamos.
En primer lugar se presentan los métodos de estudio del interior de
la Tierra. Los métodos de observación directa proporcionan datos
muy seguros, pero de una capa muy superficial prácticamente insignificante. Posteriormente se estudiarán los métodos indirectos,
que aun siendo deductivos nos dan conocimientos de todo el interior del planeta. El método sísmico es el que ha proporcionado
más datos sobre la composición y el comportamiento interno de la
Tierra. Nos ha permitido situar los límites de la corteza, el manto y
el núcleo a profundidades bien definidas. Incluso nos muestra que
el núcleo tiene una parte fluida rodeando al núcleo interior sólido.
Los conocimientos que nos proporciona el método sísmico se
completan con los datos aportados por los métodos gravimétricos, estudio de la densidad, estudio de la temperatura interna, el
magnetismo, los métodos eléctricos y el estudio de los meteoritos.
A continuación estudiamos la estructura interna de la Tierra según el modelo geoquímico y según el modelo dinámico. Entre
ambos podemos establecer un paralelismo. En el modelo geoquímico diferenciamos desde el exterior al interior corteza, manto y
núcleo. Mientras que en el modelo dinámico diferenciamos litosfera, astenosfera, mesosfera y endosfera.
El estudio que nos ocupa debe hacerse de forma pausada, relacionando los conceptos entre sí para que queden sólidamente
asentados. No es suficiente memorizar los contenidos de forma
incoherente y superficial. La utilización de esquemas y representaciones de las capas internas de la Tierra son muy útiles y podemos utilizar los recursos de la web para ilustrar los conceptos
Unidades didácticas
que vamos estudiando. Más adelante figuran algunos enlaces que
puede ser interesante visitar.
El apartado de Ciencia, Tecnología y Sociedad sobre la transformación de la materia a altas presiones y temperaturas nos puede hacer comprender cómo se formaron diferentes estructuras
minerales. Este apartado debe ampliarse, buscando en la web
trabajos similares y así se potenciará el uso de las tecnologías de
la información, ayudará a desarrollar la competencia digital y la
competencia aprender a aprender.
La Técnica de trabajo e investigación propuesta es una introducción al microscopio petrográfico, pues será muy útil para el
alumnado contar con algunos conocimientos básicos acerca de
su funcionamiento para desarrollarlos en las unidades posteriores.
Como práctica alternativa se presenta una sencilla práctica de laboratorio para simular las corrientes convectivas del manto.
La amplia batería de actividades del libro del alumno completa la
unidad. Estas actividades, clasificadas en dos niveles de dificultad
y según los distintos epígrafes, permiten practicar los conocimientos adquiridos y desarrollar las competencias en comunicación
lingüística; matemática y básicas en ciencia y tecnología, y la de
aprender a aprender.
Objetivos
❚ Reconocer los métodos de estudio del interior de la Tierra.
❚ Relacionar los datos obtenidos mediante los métodos de estudio
del interior de la Tierra con la disposición en capas del interior
terrestre.
❚ Identificar las nuevas tecnologías aplicadas a la investigación
geológica y reconocer sus aplicaciones.
❚ Diferenciar entre el modelo geoquímico y el modelo dinámico.
❚ Reconocer y describir cada una de las capas de la Tierra que
proponen el modelo geoquímico y el modelo dinámico.
Temporalización
El tiempo previsto para desarrollar esta unidad es de dos semanas
aunque debemos tener en cuenta cómo es el grupo de alumnos,
según las peculiaridades del grupo podrían hacerse algunas modificaciones. En principio puede fijarse el tiempo necesario en unas
8 sesiones: 7 para el desarrollo de contenidos y una más para la
práctica de laboratorio.
2
Biología y Geología 1.º Bachillerato
Estructura interna de la Tierra
1
PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA DE LA UNIDAD
Contenidos
Criterios de evaluación
Estándares de aprendizaje
Relación de actividades
del LA
Competencias
clave
Métodos de estudio del
interior de la Tierra.
Método directo
Métodos indirectos
1. Interpretar los diferentes métodos
de estudio de la Tierra, identificando
sus aportaciones y limitaciones.
1.1. Caracteriza los métodos de
estudio de la Tierra en base a los
procedimientos que utiliza y a sus
aportaciones y limitaciones.
Aportaciones de las
nuevas tecnologías en la
investigación de nuestro
planeta
2. Aplicar los avances de las nuevas
tecnologías en la investigación
geológica.
2.1. Distingue métodos desarrollados
14, 15, 16, 17, 18
gracias a las nuevas tecnologías,
AF 23, 24
asociándolos con la investigación de un
fenómeno natural.
CCL
CMCCT
CD
CAA
CSC
CSIEE
CCEC
Estructura interna de la
Tierra
3. Identificar las capas que
conforman el interior del
planeta de acuerdo con su
composición, diferenciarlas de
las que se establecen en función
de su mecánica y marcar las
discontinuidades y zonas de
transición.
3.1. Resume la estructura y
composición del interior terrestre,
distinguiendo sus capas en cuanto al
comportamiento mecánico y en cuanto
a la composición, así como las zonas
de transición entre ellas.
19, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 27
Ciencia, Tecnología y
Sociedad
AF 25, 26, 27, 28, 29, 31,
33,35, 36
CCL
CMCCT
CD
CAA
CSIEE
CCEC
3.2. Ubica en capas y esquemas
las diferentes capas de la Tierra
identificándolas discontinuidades que
permiten diferenciarlas.
25
AF 30, 32
3.3. Analiza el modelo geoquímico y
geodinámico de la Tierra, contrastando
lo que aporta cada uno de ellos al
conocimiento de la estructura de la
Tierra.
AF 28, 29, 33, 34
Modelo geoquímico.
Modelo dinámico
1, 2, 3, 4,5, 6, 7, 8, 9, 10, 11,
12, 13
AF 1, 2, 3, 4, 5, 6,7, 8,
9,10,11, 12,13, 14, 15,
16, 17, 18, 19,20, 21,22,
Técnicas de trabajo y
experimentación
CCL
CMCCT
CD
CAA
CSIEE
Actividades finales (AF); comunicación lingüística (CCL); competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología (CMCCT);
competencia digital (CD); aprender a aprender (CAA); competencias sociales y cívicas (CSC); sentido de iniciativa y espíritu emprendedor
(CSIEE); conciencia y expresiones culturales (CCEC).
Unidades didácticas
3
Biología y Geología 1.º Bachillerato
1
Estructura interna de la Tierra
PARA EL ALUMNO
MAPA DE CONTENIDOS DE LA UNIDAD
Enlace web:
Características de los
métodos de reflexión
y refracción sísmica y
sus aplicaciones
Enlace web:
Métodos de estudio
del interior de la
Tierra
Vídeo: Viaje al
corazón de la Tierra
Vídeo: GOCE mapea
el geoide de la Tierra
Enlace web: SIG y
teledetección
Documento: Usos
de la teledetección en
oceanografía
Documento:
Interpretación de una
foto aérea
Vídeo: Estructura interna
de la Tierra
Animación: Modelos
geoquímico y dinámico de
la tierra
Práctica de laboratorio:
Corrientes de convección
Vídeo: Corteza, manto y
núcleo
Documento: ¿Un centro
de la Tierra de forma
cúbica?
Unidad 1: Estructura interna de la Tierra
1. Métodos de estudio del
interior de la Tierra
1.1 Métodos directos
1.2 Métodos indirectos
2. Las nuevas tecnologías
aplicadas a la investigación
geológica
2.1 El sistema de
posicionamiento global (GPS)
2.2 Teledetección y sistemas de
información geográfica (SIG)
2.3 Tomografía sísmica
3. Estructura interna de la
Tierra
3.1 Estructura interna según el
modelo geoquímico
3.2 Estructura interna según el
modelo dinámico
PARA EL PROFESOR
Presentación
>>>>>>
Actividades de refuerzo y ampliación
Unidades didácticas
4
Biología y Geología 1.º Bachillerato
Estructura interna de la Tierra
1
WEBGRAFÍA
Métodos de estudio del interior de la Tierra
Web del Institut Geològic de Calatlunya, con información sobre terremotos, sísmicidad, sismogramas en directo....
http://www.igc.cat/web/es/index.php
Cálculos de gravedad
http://www.ptb.de/cartoweb3/SISproject.php
Estudio de meteoritos
Teledetección
http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_ES/SEMO1U3FEXF_0.html
SIGPAC
http://sigpac.mapa.es/
Microscopía óptica de polarización
Información sobre microscopía petrográfica
http://www.uned.es/cristamine/crist_opt/cropt_micro.htm
http://www.uned.es/cristamine/crist_opt/cropt_micr_anisot.
htm#figuras%20de%20interferencia
Magnetismo terrestre
https://www.youtube.com/watch?v=DwshhZq6T8Q
Video que explica el origen del campo magnético terrestre
Fragmentos del meteorito de Cheliábinsk causan anomalías
magnéticas en la zona
https://www.youtube.com/watch?v=MVx9Eg6vjwI
En el fondo del lago Chebarkul, en los Urales de Rusia, han detectado varias anomalías del campo magnético que podrían ayudar a
localizar fragmentos del meteorito que cayó en el lago en marzo del
2013, cuyo estudio sería muy importante para obtener información
sobre el origen del sistema Solar y de la Tierra.
Las ondas sísmicas
https://www.youtube.com/watch?v=TLXBIMTux08
Actividades de
evaluación interactivas
Ciencia tecnología
y sociedad
Viaje virtual al centro de
la Tierra.
Técnicas de trabajo
y experimentación
El microscopio
petrográfico.
Actividades y tareas
Síntesis de la unidad
y Evaluación
Presentación
Pruebas de evaluación
>>>>>>
Unidades didácticas
Actividades de refuerzo y ampliación
5
Biología y Geología 1.º Bachillerato
1
Estructura interna de la Tierra
SUGERENCIAS DIDÁCTICAS
Para introducir el primer epígrafe puede abrirse un pequeño debate en al aula sobre reportajes que hayan visto en televisión los
alumnos o conocimientos previos que tengan y se pueden visualizar fragmentos del siguiente vídeo
Vídeo: VIAJE AL CORAZÓN DE LA TIERRA
Documental de National Geographic acerca del estudio del interior terrestre. Pueden seleccionarse aquellos fragmentos más
relacionados con los contenidos de la unidad.
La actividad Investiga sobre Inge Lehmann de la página 16 trata
de enfatizar el papel que desempeñó esta geóloga danesa en la
definición de las distintas capas que componen el interior terrestre y, por otro lado, hace visible el papel de una mujer científico,
algo poco común en la época en la que Lehmann desarrolló sus
trabajos.
Para terminar con este epígrafe puede trabajarse con el siguiente
enlace web.
Enlace web: MÉTODOS DE ESTUDIO DEL INTERIOR
DE LA TIERRA
1. Métodos de estudio del interior de la
Tierra
Página web del Proyecto Biosfera del Ministerio de Educación
Cultura y Deporte en el que se repasan algunos de los métodos
directos e indirectos de estudio del interior de la Tierra. Pueden
realizarse las actividades asociadas.
1.1. Métodos directos
Se describen en este epígrafe los métodos directos de estudio.
Es importante hacer ver que la información que aportan estos
métodos sobre las capas más internas es escasa e incompleta por
la imposibilidad técnica, hasta el momento, de llegar a profundidades más allá de los 12 km.
1.2. Métodos indirectos
Para introducir la unidad se pueden repasar los conocimientos
previos. Los métodos indirectos de investigación para conocer el
interior de la tierra se pueden introducir mediante una sencilla experiencia motivadora: al golpear una barra de metal, una madera
u otros objetos que el alumno no está viendo, este es, sin embargo, capaz de deducir su naturaleza por el sonido.
Se pasa a describir el método gravimétrico, donde se hace hincapié en las correcciones necesarias para su cuantificación y en el
concepto de anomalía gravimétrica. La actividad Investiga incide
sobre este punto y pone en valor la contribución de los trabajos
de Pratt y Everest para la formulación del principio de la isostasia.
2. Las nuevas tecnologías aplicadas a la
investigación geológica
El empleo de satélites ha modificado sin duda las técnicas de estudio en geología, especialmente en lo que se refiere al posicionamiento y la fotografía aérea. No obstante se mencionan técnicas
ya casi en desuso como esta última. Se introducen también técnicas como los sistemas de información geográfica y la tomografía
sísmica, sobre la que se ahondará en unidades posteriores por sus
aplicaciones.
Se puede mostrar cómo las distintas técnicas pueden combinarse
para obtener datos muy interesantes con el siguiente vídeo.
Enlace web: GOCE MAPEA EL GEOIDE DE LA TIERRA
Reconstrucción de la forma del planeta Tierra basada en los estudios gravimétricos a partir de las observaciones del satélite GOCE.
Se continúa con el estudio de la temperatura, como método indirecto, introduciendo el concepto de gradiente geotérmico. Se sigue
con el estudio del magnetismo terrestre y se incide también en el
concepto de anomalías gravimétricas y el de declinación magnética.
Enlace web: SIG Y TELEDETECCIÓN
En esta página web se profundiza más en el concepto de SIG y
teledetección y permite ampliar aún más la información dirigiéndose a otras fuentes que se citan en ella.
Se introduce el método eléctrico, si bien no es necesario profundizar demasiado en él, pues puede resultarles complejo a este nivel.
Lo que suele llamar la atención del alumnado es el estudio de los
meteoritos, por ello se propone una actividad Investiga para ampliar algo este epígrafe y estimular el trabajo con las TIC.
Hay que detenerse en el método sísmico ya que es la base para
comprender después en qué están basados los métodos geoquúmico y geodinámico. De este modo los conceptos de discontinuidades quedarán más claros. Conviene trabajar con las gráficas
de velocidad y trayectorias para que reflexionen sobre la relación
entre los cambios en esos parámetros y los cambios que tienen
lugar en la composición del interior terrestre.
Documento: USOS DE LA TELEDETECCIÓN
EN OCEANOGRAFÍA
El texto propuesto ayuda a reflexionar sobre las aplicaciones de la
teledetección. Se trabaja tanto con el texto como con imágenes.
3. Estructura interna de la Tierra
Vídeo: ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA
Enlace web: CARACTERÍSTICAS DE LOS MÉTODOS DE
REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN SÍSMICA Y SUS APLICACIONES
Queda mucho que aprender de la estructura de la Tierra que está
formada por capas de densidad creciente. El modelo interno de la
Tierra lo hemos podido deducir con la utilización del sismógrafo,
como la herramienta más valiosa. Nos da una información muy
útil sobre la estructura interna conocer cómo se formaron los planetas y los tipos de rocas que conocemos.
Para ampliar los contenidos de este epígrafe puede trabajarse con
esta página web del Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya.
Con información sobre terremotos, sísmicidad, sismogramas en
directo, etc.
Unidades didácticas
6
Biología y Geología 1.º Bachillerato
Estructura interna de la Tierra
La pregunta introductoria pretende que el alumno comprenda
la valiosa información que nos aporta el estudio de los seísmos.
Los terremotos consisten en una súbita inmensa liberación de
energía capaz de transmitirse por todo el interior terrestre y
que puede ser recogida y analizada en cualquier punto de la
superficie.
Los cambios que experimentan las ondas que atraviesan la Tierra nos indican que está formada por capas. Por otra parte, los
cambios que experimentan las ondas sísmicas son exactamente
iguales sea cual sea el lugar de la tierra dónde se recoge la información, lo que nos indica que las capas son concéntricas.
En un principio se intentó determinar cuál sería la composición
química y mineralógica de cada capa. Pero los investigadores se
dieron cuenta que las condiciones, de altas presiones y altas temperaturas, a que estaban sometidos los materiales internos modificarían mucho sus propiedades. En estas condiciones las rocas
podrían fluir.
El modelo geoquímico de la estructura interna de la Tierra se ha
ido sustituyendo por el modelo dinámico.
1
Nos interesa describirla de forma global en vertical y en horizontal
y diferenciamos varias partes tanto en las áreas emergidas como
en las sumergidas bajo el agua del mar. Por ello interesa trabajar
con las ilustraciones del libro, así como con los numerosos recursos que pueden encontrarse en Internet a este respecto.
Del manto describimos la velocidad de propagación de las ondas
sísmicas en cada parte y la densidad, que hemos visto en el epígrafe 1 de la unidad, lo que nos ha llevado a deducir que debe
estar formada por peridotitas.
Del núcleo, hacemos lo mismo que con el manto, lo que nos ha
llevado a deducir que está formado por hierro al que se añaden
otros compuestos químicos que rebajarían su densidad.
Vídeo: CORTEZA TERRESTRE, MANTO Y NÚCLEO
En este documental se hace un repaso extenso a las capas que
conforman la Tierra. Es útil como repaso de la unidad porque se
mencionan varias de las técnicas de estudio que se han explicado
en el epígrafe 1.
3.2. Estructura interna según el modelo
dinámico
Animación: MODELOS GEOQUÍMICO Y DINÁMICO DE LA TIERRA
Se explican los modelos geoquímico y dinámico a partir de las
ilustraciones presentes en el Libro del Alumno.
La Tierra tiene capas que tienen distinta rigidez y diferente capacidad para deformarse.
3.1. Estructura interna según el modelo
geoquímico
Con este modelo diferenciamos litosfera, mesosfera y endosfera y
podemos hacer un paralelismo con la corteza, manto y núcleo del
modelo geoquímico.
La Tierra tiene capas de distinta naturaleza química y mineralógica. La corteza esta formada por silicatos muy variados, el manto
por rocas básicas que contienen mucho olivino y el núcleo por
hierro y níquel.
A grandes rasgos, la litosfera es rígida, la mesosfera superior es
plástica, la mesosfera inferior más rígida, la endosfera o núcleo
superior es fluido y el interno sólido.
La corteza es una parte ínfima de la Tierra pero es muy importante para nosotros porque es a la que tenemos acceso directo.
Aprovechamos esta pregunta para hablar de los distintos tipos de
corteza: continental y oceánica.
Unidades didácticas
7
La astenosfera ha estado sometida a mucha controversia y debemos decir que es una diferenciación del manto superior, de naturaleza más plástica que el material adyacente, no forma una capa
continua y se ha formado a partir de los penachos ascendentes
del manto.
Biología y Geología 1.º Bachillerato
1
Estructura interna de la Tierra
SOLUCIÓN DE LAS ACTIVIDADES
(páginas 6-25)
Comprueba lo que sabes
Geología y exploración
1.
❚ Cartografía geológica, cxploración terrestre y marina, impacto medioambiental contaminación minera, hundimientos y
subsidencias, etc.
¿Qué capas forman el interior de la Tierra?
En la Tierra pueden diferenciarse capas diferentes desde la
superficie hacia el centro de la Tierra según que nos fijemos
en la composición o en su dinámica.
Cartografía
❚ Actualización y elaboración de mapas topográficos, planificación urbana, transporte, mapas catastrales, control de
construcciones ilegales, etc.
Atendiendo a la composición las capas son: corteza, manto y
núcleo
2.
Si nos fijamos en la dinámica de las capas tenemos: litosfera,
astenosfera, mesosfera y endosfera.
Medio Ambiente
Ya se estudiará más adelante que la existencia de la astenosfera es muy discutida.
❚ Clasificación del suelo, monitorización de ecosistemas, gravamen del paisaje, vertederos, gestión del agua, monitorización de glaciares, monitorización de bancos de algas, etc.
¿Cuál es la naturaleza del núcleo terrestre?
Gestión de riesgos
El núcleo está constituido principalmente por hierro, pero
también deben existir azufre, níquel y oxígeno, que son elementos de menor densidad y abundan en los meteoritos.
❚ Deslizamientos, desprendimientos y otros procesos gravitacinales, hundimientos, predicción de terremotos y volcanes,
control de daños por terremotos y volcanes, detección de
contaminación, monitorización de daños por inundaciones,
tsunamis, viento y fuego.
El núcleo externo debe estar líquido y el interno, sólido.
3.
¿Cómo se llaman las superficies que separan las capas
terrestres?
Defensa
Las superficies que separan las distintas capas terrestres se
llaman discontinuidades. El estudio de la propagación de las
ondas sísmicas en el interior de la Tierra permitió determinar
planos donde las ondas se reflejaban, se refractaban o impedían la propagación; a estos planos se les dio el nombre de
discontinuidades sísmicas.
4.
¿Cuál es la edad de la Tierra?
La Tierra, lo mismo que los demás planetas del sistema solar,
proviene de una nebulosa fría formada por gas, polvo de hielo
y silicatos, que empezaría a contraerse y girar sobre sí misma
hace unos 5 000 millones de años. La materia central de esta
nebulosa dio lugar al Sol, y la periférica, a los planetas.
6.
Telecomunicaciones
❚ Planificación de redes urbanas y regionales, gestión de costas, detección de barcos y rutas, redes de navegación y transporte, ingeniería, etc.
¿Qué importancia tienen los meteoritos para el conocimiento de la composición de la Tierra?
Los meteoritos son fragmentos del cinturón de asteroides
que llegan a la Tierra procedentes de una órbita situada entre
Marte y Júpiter. Estos asteroides se formaron a la vez que la
Tierra y por eso tienen una composición similar. El estudio de
la composición de los meteoritos proporciona información
sobre la composición de la Tierra.
5.
❚ Cartografía militar, monitorización de blancos estratégicos,
planificación de misiones y maniobras, verificación de tratados, eliminación de minas, etc.
¿Has visto alguna vez una imagen de satélite? ¿Qué
aplicación puede tener en el estudio geológico de una
región?
Las imágenes de satélite aportan una valiosa información
que es utilizada frecuentemente tanto por instituciones públicas como privadas. Entre sus principales usos y aplicaciones destacan:
Agricultura:
❚ Inventario y predicción de producción, Control de subvenciones, Evaluación de daños en las cosechas, Gestión del
proceso de producción, Monitorización de actividades pesqueras, etc.
Forestal:
❚ Cartografía de bosques, gestión de bosques, daños por incendios, tala ilegal, etc.
Unidades didácticas
Otros
❚ Turismo y marketing, geografía y educación, análisis de la
propiedad.
Investiga (página 9)
Los trabajos de los geólogos John Henry Pratt y George
Everest en el Himalaya contribuyeron a formular el principio de la isostasia.
Busca información sobre estos investigadores y escribe un
breve resumen en el que menciones sus hallazgos sobre las
anomalías gravimétricas.
Everest y Pratt estudiaron algunas cuestiones relacionadas con la
corrección de Bouguer. el problema se planteó con las medidas
efectuadas por G. Everest (1790-1866) y J. H. Pratt (1809-1871)
entre 1820 y 1850, de la desviación de la vertical, en la India, cerca de la región del Himalaya. Everest obtuvo las mismas anomalías
observadas por Bouguer antes que él en Perú: las desviaciones de
la vertical en las cadenas montañosas eran sistemáticamente más
pequeñas de las esperadas. La gran masa de estas montañas debería afectar a la dirección del vector de la gravedad y, por tanto,
a la desviación de la vertical.
Pratt en 1853 mostró que esto era debido a la masa supuesta para
las montañas, que era menor de lo que cabría esperar.
Posteriormente, extensas campañas de mediciones de anomalías
de la gravedad han descubierto la presencia generalizada de anomalías de Bouguer negativas en las regiones montañosas y nulas
o positivas en las zonas costeras. Esto indica que existe de forma
8
Biología y Geología 1.º Bachillerato
Estructura interna de la Tierra
consistente un defecto de masa en las zonas montañosas y un
exceso en las oceánicas.
3
Observa la Figura 1.4:
Pratt aprovechó estos datos para proponer su hipótesis, que supone una variación lateral de la densidad en la capa superior de la
Tierra de espesor constante y que fue fundamental para el establecimiento del principio de isostasia.
Temperatura en el interior terrestre
2
temperatura (ºC)
Astenosfera
¿Cómo varía el valor de la gravedad en función de la
latitud? Ayúdate de los datos que se muestran en la
página anterior.
4 000
2 000
Núcleo externo
líquido
Manto
1
0
La gravedad aumenta del Ecuador hacia los polos, es decir,
aumenta con la latitud.
2
Temperatura de fusión de los materiales
en la astenosfera y en el núcleo
6 000
Actividades
1
1
2 000
Núcleo interno
sólido
4 000
6 000
Profundidad (km)
a) ¿Cómo varía la temperatura con la profundidad?
Ordena de mayor a menor el valor de la gravedad que
esperarías en los siguientes puntos: el Himalaya, el punto
más profundo de la fosa de las Marianas, Cape Cod, el mar
Muerto, el Polo Norte, Quito, Tokyo. Razona tu respuesta.
La temperatura se incrementa a medida que se incrementa la
profundidad.
b) ¿Es esa variación constante?
Puedes valerte de la siguiente dirección web (http://
www.ptb.de/cartoweb3/SISproject.php) para comprobar los valores reales de esos puntos.
No. La forma de la curva indica que ese incremento es mayor
durante las zonas menos profundas del manto y después dicho incremento no es tan rápido, aunque se mantiene.
De menor a mayor, los valores de gravedad son:
c) ¿Cómo varía el gradiente geotérmico con la profundidad?
Quito (Ecuador) (LAT -0,180, LON -78,467) g = 9,775 m/s2.
El gradiente geotérmico va disminuyendo a medida que nos
adentramos en el manto y el núcleo, aunque la temperatura
sigue incrementándose.
Himalaya (monte Everest) (LAT 27,987, LON 86,925) g =
9,780 m/s2.
Fosa de las Marianas (LAT 11,35, LON 142,20) g = 9,785 m/s2.
Mar Muerto (Israel) (LAT 31,5, LON 35,5) g = 9,794 m/s2.
4
Tokyo (Japón) (LAT 35,689, LON 139,691) g = 9,798 m/s2.
Si el gradiente geotérmico, 3 °C cada 100 m, se mantuviera hasta el centro de la Tierra y consideramos que el radio
medio de este es de 6 367 km multiplicado por 3 daría una
temperatura de 19 101 °C en el centro de la Tierra.
Cape Cod (Massachusetts, EE UU) (LAT 41,699, LON -70,320)
g = 9,803 m/s2.
Polo Norte (LAT 90, LON 0) g = 9,832 m/s2.
El valor medio de la aceleración de la gravedad en la superficie de la Tierra es de 9,8 m/s2. Este valor puede variar entorno
a un 1 %, debido a la combinación de diversos factores.
5
La gravedad aumenta del ecuador hacia los polos, es decir,
aumenta con la latitud
También la topografía ocasiona variaciones de g, las estructuras muy grandes como las cordilleras montañosas y las
cuencas oceánicas pueden producir variaciones de hasta un
0,05 %.
Otro factor que influye es la variación en la densidad de las
rocas en la litosfera de la Tierra (la capa exterior de la Tierra,
que incluye la corteza y la parte superior del manto). Estas variaciones en la densidad ocasionan anomalías gravimétricas
o variaciones locales de g, que se utilizan para la localización
de recursos geológicos como yacimientos de petróleo o yacimientos de minerales metálicos de interés económico.
Unidades didácticas
9
Si se miden las líneas de fuerza magnética con una brújula o, lo que es lo mismo, la dirección NS, en campo
abierto y al lado de un gran objeto metálico, como un
tendido eléctrico, ¿variarán estas direcciones según los
distintos puntos?
Cuando medimos con la brújula el campo magnético en
campo abierto, este será el verdadero, ya que ningún cuerpo
extraño lo modifica. Sin embargo, si lo medimos al lado de
un objeto metálico, como es magnético, modificará las líneas
del campo magnético, por lo que la medida será errónea.
No debemos nunca medir con la brújula cerca de un objeto
metálico o de una línea de conducción eléctrica.
El valor medio de la gravedad en el Ecuador terrestre es de
9,78 m/s2. Es aproximadamente 0,5 % mayor en los polos,
donde tiene un valor medio de 9,83 m/s2.
Esta variación se debe fundamentalmente a dos causas, el
efecto de la fuerza centrífuga, mayor en el Ecuador que en
los polos, y a la forma de la Tierra, que, debido a la rotación,
no es una esfera perfecta, sino un geoide achatado por los
polos, donde el radio terrestre es menor y, por tanto, también es menor el valor de g. Por esta razón, la gravedad en la
cima del Monte Everest es alrededor de 0,2 % menor que al
nivel del mar, debido a la mayor distancia del radio allí.
Calcula la temperatura del centro de la Tierra si el gradiente geotérmico se mantuviera constante.
6
En el mapa magnético de España (figura 1.6) se observan
anomalías en las zonas graníticas y en las áreas mineras.
¿Qué tipo de anomalías serán, positivas o negativas?
9,0E 8,8E 8,6E 8,4E 8,2E 8,0E
7,8 E 7,6 E 7,4 E
4…W4…W
30
3…W
30
2…W
9,2E
30 30
9,2E 30
9,0E
7,2 E
7,0 E
30
8,8E
4…W
6,8E
1…W
6,6E
30 6,4E
30
30
6,2E
30
8,6E
1…W
30
6,0E
0
1…W
8,4E
30
30
50 45
45
30
30
8,2E 30
30
6,0E
6,2E
30
8,0E
7,8 E
0
30
3…W
7,6 E
30
7,4 E
7,2 E
2…W
7,0 E
6,8E
6,4E
6,6E
isóporas (min/año), variación de la declinación magnética
isógonas (de 10’ en 10’), declinación magnética
Biología y Geología 1.º Bachillerato
1
Estructura interna de la Tierra
Los granitos presentan anomalías magnéticas negativas ya
que en ellos son muy escasos los minerales con hierro, solo la
biotita y en pequeñas proporciones. Por el contrario, cerca de
un yacimiento minero se observará una anomalía magnética
positiva por la abundancia de elementos metálicos.
7
Cita algunos tipos de corrientes eléctricas que se produzcan en la Tierra. ¿A qué son debidas?
Las corrientes eléctricas más comunes y observables que ocurren en la Tierra se producen durante las tormentas. Rayos
y relámpagos son sus consecuencias. En realidad, son descargas eléctricas que se producen entre dos masas de aire o
una masa de aire y la superficie terrestre debido al distinto
potencial que existe entre ellas. Esa diferencia de potencial
se produce por el movimiento y rozamiento de las diferentes
masas de aire.
Investiga (página 13)
Los meteoritos son una valiosísima fuente de información
para los geólogos y los astrónomos. A lo largo de la historia
se han descrito numerosos meteoritos que han caído en diversos países y las explicaciones sobre su origen han sido de
lo más variopintas.
11 ¿Por qué no son útiles las ondas superficiales para el
estudio del interior terrestre?
Las ondas superficiales, como su propio nombre indica, solo
se transmiten por la superficie terrestre sólida, por lo que no
nos pueden proporcionar ningún dato sobre la naturaleza del
interior de la Tierra.
12 ¿Por qué las ondas S no se transmiten por líquidos y las
P sí lo pueden hacer?
Si observamos la fórmula de la velocidad de las ondas S, esta
depende directamente de la rigidez. Como esta es cero en los
fluidos, su velocidad también será cero; es decir, no se pueden
transmitir. En el caso de las ondas P, su velocidad depende de
la rigidez más la compresibilidad. Como esta última no es cero
en los fluidos, este tipo de ondas sí se transmiten en los fluidos,
aunque a mucha menor velocidad que en los sólidos.
Investiga (página 16)
Inge Lehmann (1888-1993) fue una sismóloga danesa que
en 1936 desacreditó la idea que Julio Verne propuso en su
novela Viaje al centro de la Tierra en la que se afirmaba que
el núcleo de la Tierra era hueco.
Busca información sobre algunos de los meteoritos más famosos y elabora una breve presentación indicando dónde
aparecieron y por qué son importantes.
Busca información sobre Lehmann y elabora una presentación en la que muestres sus logros académicos y su principal
hallazgo científico.
Respuesta libre. Dado que es un tema que puede generar interés
en el alumnado se puede guiar aún más la búsqueda. Pueden,
por ejemplo, aportar imágenes de Google Earth mostrando los
cráteres que dejaron dichos meteoritos y el momento estimado
del impacto.
Inge Lehmann nació en Dinamarca en 1888. Estudió Matemáticas
en Copenhague y Cambridge y en 1925 comenzó la carrera de
Sismología. Después se convirtió en asistente geodésica de Niels
Erik Nørlund, quien le asignó la tarea de creación de observatorios sismológicos en Dinamarca y Groenlandia. Ese interés por la
sismología era inusual en la época y la ayudó a desarrollar más
adelante sus estudios. En 1928 fue nombrada jefa del Departamento de Sismología del Real Instituto Geodésico danés, cargo
que mantuvo durante 25 años.
Lo normal es que citen los de Chesapeake y Chicxulub, si bien hay
abundante información en Internet acerca de meteoritos y, en los
casos en que se dispone de la información, de su composición.
8
¿Cuál puede ser el origen de los meteoritos que no procedan del cinturón de asteroides? ¿Qué información de
interés pueden aportar?
Aunque la mayor parte de los meteoritos procede del cinturón de asteroides, pueden existir otros de distinta procedencia; por ejemplo, los cometas o simples «nubes» de pequeñas partículas que existen en el sistema solar y que entran
en nuestra atmósfera a millares. Un ejemplo de ello son las
«lágrimas de San Lorenzo», fenómeno que se produce todos
los años hacia el 10 de agosto.
9
¿Qué tipo de ondas se producen cuando un objeto
como una piedra cae en el agua tranquila de un estanque o charca?
Cuando tiramos una piedra a un estanque se producen ondas
transversales similares a las ondas S, ya que vibran transversalmente a la dirección en que se transmiten.
10 ¿Cómo se puede provocar un seísmo artificial a fin de
estudiar las capas superfi ciales de la Tierra?
Un sismo se puede producir o simular provocando una explosión en el subsuelo. La energía que se desprende en dicha explosión se va a transmitir a través de los materiales rocosos en
forma de ondas que, como en los terremotos, son de dos tipos:
P o longitudinales y S o transversales.
Estas ondas pueden ser estudiadas con la ayuda de geófonos
colocados con tal fin en distintos lugares para conocer la disposición de los materiales terrestres en esa zona. Es un método muy
empleado en la prospección petrolífera.
Unidades didácticas
En 1929 Lehamnn estudió las ondas generadoras de un gran seísmo que tuvo lugar en Nueva Zelanda. Vio que algunas ondas P
se registraron en algunas estaciones sismológicas y que, en teoría
debían haberse quedado en el núcleo sólido y no haber ascendido hasta la superficie. Para explicar estos datos, en 1936 publicó
un artículo en el cual propuso que el centro de la Tierra estaba
formado por dos partes: un núcleo sólido interno y, alrededor
de él, un núcleo líquido, separados ambos por la denominada
discontinuidad de Lehmann. Su hipótesis fue confirmada en 1970
cuando sismógrafos más sofisticados detectaron cómo las ondas
superaban estas regiones.
Lehman fue una pionera entre las mujeres que se han dedicado a
la actividad científica.Fue la primera mujer en recibir la Medalla William Bowie, la máxima distinción de la Unión Geofísica Americana.
La recibió en 1971.
Murió en 1993, con 105 años de edad.
13 ¿Qué sucede en las zonas de discontinuidad para que
se modifique la trayectoria y la velocidad de las ondas
sísmicas?
En las zonas de discontinuidad se produce un cambio en la
naturaleza de los materiales, por eso las ondas sísmicas se
refractan; es decir, cambian de trayectoria y de velocidad.
Investiga (página 17)
El geocaching es una actividad de ocio de creación reciente
en la que el manejo de un GPS es fundamental.
10
Biología y Geología 1.º Bachillerato
Estructura interna de la Tierra
¿Qué es el geocaching? Explica de forma sencilla mediante una presentación cuáles son sus fundamentos básicos.
Puedes valerte de la página web (www.geochaching.com).
Organizad una excursión y poneos a prueba.
El geochaching es una actividad que se ha puesto de moda en
los últimos años y que consiste en realizar búsquedas de objetos
escondidos por otras personas con la ayuda de las coordenadas
proporcionadas por un GPS. Es una actividad con un gran seguimiento en EE UU y que está también consiguiendo adeptos en
nuestro país. Además de encontrar objetos se pueden también
dejar dichos objetos en otras coordenadas para que otros usuarios
los encuentren. La actividad puede servir para complementar una
excursión en la que se analice la fauna y flora y la geología del
entorno del alumnado.
14 ¿Qué es el GPS? ¿Cuál es su utilidad?
El GPS o Sistema de Posicionamiento Global es un método
que permite localizar la posición de cualquier lugar del planeta mediante un cálculo trigonométrico, realizado a partir
de las señales recogidas por un receptor y emitidas por tres o
cuatro de los 24 satélites que integran todo el sistema.
Sus usos son innumerables, pero, atendiendo a los que
presentan interés geológico podemos citar los referentes al
control de ciertos fenómenos geológicos de muy lenta evolución como el avance o retroceso de los glaciares, el nivel
del mar, el movimiento de las placas litosféricas, la elevación
del terreno...
15 ¿Por qué debemos repetir la medición de un GPS unas
cinco veces para minimizar los errores de medición?
Inicialmente, debido al carácter militar del sistema GPS, el
Departamento de Defensa de los EE. UU. se reservaba la posibilidad de incluir un cierto grado de error aleatorio, que
podía variar de los 15 a los 100 m. Este error de medida, la
llamada disponibilidad selectiva, fue eliminada el 2 de mayo
de 2000.
Aunque actualmente no aplique tal error inducido, la precisión intrínseca del sistema GPS depende del número de satélites visibles en un momento y posición determinados. Si se
capta la señal de entre siete y nueve satélites, y si estos están
en una geometría adecuada pueden obtenerse precisiones
inferiores a 2,5 metros en el 95 % del tiempo.
También pueden producirse errores debidos al medio de
propagación de la señal, ya que las ondas electromagnéticas
pueden sufrir reflexiones y/o refracciones en las distintas capas de la atmósfera o a errores en los terminales receptores.
Por todo esto, se aconseja repetir la medición unas 5 veces,
así se aumenta la precisión y se minimiza el error.
17 Explica por qué es necesario disponer de dos fotogra-
fías aéreas que se solapen para observar mediante esta
técnica el relieve de una zona.
Al observar dos fotografías aéreas que se solapan en 2/3 de
la imagen conseguimos, con ayuda de un estereoscopio, una
visión tridimensional del área representada en las fotografías.
Esto es debido a que nuestro cerebro combina las dos visiones obtenidas por cada uno de los ojos y construye a partir
de ellas una imagen tridimensional.
Gracias a esta visión estereoscópica podemos estudiar con
gran detalle un buen número de características topográficas
y geológicas de la superficie terrestre.
18 Describe qué es un sistema de información geográfica.
Un Sistema de Infomación Geográfico (SIG) es un sistema
informático que gestiona una gran cantidad de datos de diversa naturaleza y los organiza según criterios geográficos.
De esta forma, nos permite tener acceso a multitud de datos de una determinada región, como por ejemplo: vías de
comunicación, núcleos de población, topografía, usos del
suelo, recursos mineros, recursos agrícolas, usos del suelo,
vegetación, cartografía geológica, etcétera.
Investiga (página 20)
Busca información sobre la labor científica de Beno Gutenberg.
Explica mediante un breve resumen cuáles fueron sus principales descubrimientos y cómo crees que afectaron al avance
de la geología como ciencia.
Geólogo alemán. Estudió en la Universidad de Göttingen Trabajó
en las universidades de Estrasburgo y Frankfurt hasta que se marchó al Caltech, en EE UU en 1929. Allí publicó Seismicity of the
Earth, un catálogo de seísmos.
Definió la profundidad a la que se encuentra el límite entre el
núcleo externo y el manto inferior, la denominada discontinuidad de Gutenberg, lo que contribuyó a poder conocer el diámetro real de la Tierra. Abundó en la idea de Lehmann de que
la capa externa del núcleo era líquida (se conocía por entonces
como zona de sombra). También contribuyó a establecer a escala de Richter.
Murió en 1960.
19 Explica las diferencias entre corteza continental y corte-
za oceánica.
Las diferencias entre corteza continental y corteza oceánica
podemos resumirlas mediante el siguiente cuadro:
Corteza continental
16 ¿Cuál es el fundamento de la teledetección? Enumera
Corteza oceánica
distintas aplicaciones de la teledetección en el ámbito
de las ciencias geológicas.
Espesor
35-70 km
8 km
La teledetección se basa en la transformación en imágenes
de las radiaciones emitidas o reflejadas por los objetos. Para
ello se utiliza un sensor que capta dichas radiaciones y un
procesador digital que realiza dicha transformación.
Composición
Heterogénea
Uniforme
Continuidad
Discontinua
Discontinua
Rocas
Sedimentarias, ígneas y
metamórficas
Basaltos y gabros
Edad
Más de 2.500 Ma
Menos de 200 Ma
Si el sensor se limita a captar las radiaciones emitidas por
los objetos a partir de la energía solar que incide sobre
ellos, hablaremos de teledetección pasiva. En cambio, si el
sensor emite su propia energía, con la que irradia al objeto
y capta la radiación reflejada, diremos que la teledetección
es activa.
Unidades didácticas
11
1
20 Explica si la corteza continental puede estar sumergida
bajo el agua del mar.
La corteza es continental u oceánica independientemente de
que se encuentre emergida o sumergida bajo las aguas del mar.
Biología y Geología 1.º Bachillerato
1
Estructura interna de la Tierra
La mayor parte de la corteza oceánica se encuentra sumergida y buena parte de la corteza continental se encuentra
emergida pero puede encontrarse corteza oceánica emergida,
como sucede en Islandia, y corteza continental sumergida
formado las plataformas costeras.
manto superior
ión
fus
de
nto
pu temperatura
sólido
manto inferior
manto
fundido
núcleo externo
núcleo
externo
zona de transición
21 ¿Por qué no se encuentran sedimentos en la dorsal cen-
tro atlántica?
sólido
0
En la dorsal centro-atlántica no se encuentran sedimentos
porque está en formación y no ha transcurrido tiempo suficiente para que se acumulen sedimentos marinos. Además,
se encuentra alejada de los continentes de donde proceden
los sedimentos.
núcleo
interno
núcleo interno
5 000
0
5
10
densidad (g/cm 3)
15
corte transversal de la Tierra
26 ¿Por qué se producen corrientes convectivas y cuál es el
origen de la energía que las impulsa?
El volumen de la Tierra se mantiene constante y por ello la
cantidad de corteza terrestre que se forme tiene que ser
aproximadamente igual a la cantidad de corteza que se destruye por las zonas de subducción.
La convención es una de las formas de transmisión del calor,
junto con la radiación y la conducción.
El calor se transmite por radiación cuando las ondas energéticas parten del foco calórico y se propagan por los materiales
contiguos. Se transmite por conducción si la energía pasa
de unas partículas a las que están en contacto con ellas. La
convección se realiza cuando hay un trasiego de materia y
energía, como sucede con los penachos calientes que ascienden en el manto a la vez que desciende materia más fría, procedente de la litosfera, que se dirige hacia el interior desde las
zonas de subducción.
La cantidad de corteza oceánica que se forma por las dorsales oceánicas debe ser equivalente a la que se destruye por
las zonas de subducción. Sin embargo, al estudiar los fondos
oceánicos se observa que son más extensos los márgenes
constructivos que los destructivos; pero es necesario, para
que no varíe el volumen terrestre, que la corteza que se construye por las dorsales y la que se destruye por las zonas de
subducción sea equivalente.
La energía que genera las corrientes convectivas es el calor
interno de la Tierra. En el manto inferior caliente se generan
penachos ascendentes, a la vez que se produce descenso de
fragmentos de la litosfera fría que se introduce por las zonas
de subducción.
23 ¿Qué similitudes y qué diferencias encuentras entre las
fosas oceánicas y los rift del centro de las dorsales?
Las fosas oceánicas están asociadas frecuentemente a zonas
de subducción, por donde una placa oceánica se introduce
debajo de otra placa. Los rift son fracturas profundas por
donde salen basaltos del interior terrestre con los que se genera corteza oceánica y se produce la expansión de los fondos oceánicos.
0 1 000
3 000
temperatura (K)
Si observamos la gráfica de la temperatura, nos damos cuenta de que en el manto inferior la temperatura se encuentra
por debajo del punto de fusión, marcada con la línea discontinua verde, y el núcleo externo tiene una temperatura
superior a al límite de fusión, por lo que el núcleo externo
debe estar en estado líquido.
22 Razona si es posible que existan dorsales sin que existan
zonas de subducción.
1 000 2 000 3 000 4 000
presión (kilobares)
27 Explica por qué se ha discutido tanto sobre la existencia
de la astenosfera.
La astenosfera se ha considerado como una capa continua
más, situada entre la litosfera y la mesosfera. Pero debemos
considerar astenosfera solamente las zonas del manto superior donde hay fusión incipiente.
24 ¿Cómo se puede explicar que la corteza oceánica sea
más joven que la corteza continental?
25 Observa los siguientes gráficos que representan la pre-
Hoy se sabe que el material de baja viscosidad, que antiguamente se consideraba la astenosfera, no forma una capa
continua, sino que solamente ocupa algunas zonas del manto superior donde hay fusión incipiente. Se encuentra formada por penachos calientes o plumas del manto de naturaleza
más plástica que los materiales que limitan con ella que han
ascendido a través del manto.
sión, temperatura y densidad en el interior de la Tierra,
fijándote en qué campos los materiales estarán fundidos y en cuales estarán sólidos. Deduce por qué el núcleo interno se encuentra en estado sólido y el externo
en estado líquido.
Se comporta de forma plástica para esfuerzos de larga duración, que son los que afectan a la Tierra. Se extendería desde
el límite inferior de la litosfera, a unos 100 km de profundidad, hasta la interfase con el manto inferior, a unos 660 km
de profundidad.
La corteza oceánica está continuamente formándose por
las dorsales y destruyéndose por las zonas de subducción,
mientras que la corteza continental, una vez que se forma,
permanece en equilibrio isostático sobre la corteza oceánica
y manto.
Unidades didácticas
12
Biología y Geología 1.º Bachillerato
Estructura interna de la Tierra
1
SOLUCIÓN DE LAS ACTIVIDADES
CIENCIA, TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD (página 26)
Cuestiones
1
4
¿Conoces la composición del diamante? ¿Por qué se
pueden formar diamantes al disociarse el metano?
El modelo más interesante es el de la prensa de diamantes,
aunque tiene la limitación de que no se puede realizar a más
de 2 000 °C (los diamantes de la prensa se quemarían). Los
otros métodos experimentales tienen el inconveniente de su
corta duración y, por lo tanto, de que no se pueden realizar
medidas muy exactas sobre los cambios que se producen en
los materiales.
El diamante está compuesto por carbono. Sus átomos de
carbono se sitúan en los vértices de un tetraedro. Si el metano se disocia a altas presiones y temperaturas, los átomos de
carbono de dicho compuesto, ya separados del hidrógeno,
se unirán entre sí, formando diamantes, que es la forma estructural que está en equilibrio con esas condiciones de alta
presión.
2
3
Actualmente, con la ayuda de grandes ordenadores, se están
modelizando muchas situaciones físicas que pueden aportar
información sobre las estructuras que deben de tener ciertos
compuestos cuando están sometidos a condiciones físicas
que no somos capaces de simular en el laboratorio, de ahí
que estos métodos virtuales tengan mucho futuro.
¿Por qué son importantes las experiencias que simulan
grandes presiones y temperaturas?
Las experiencias que se realizan a altas presiones y temperaturas son muy importantes ya que simulan las condiciones
que existen en el interior de la Tierra y en el de otros cuerpos
celestes, y nos pueden proporcionar datos interesantes sobre
cuáles pueden ser los compuestos que están en equilibrio
con dichas condiciones de presión y temperatura.
¿Crees que estas experiencias son imprescindibles para
confirmar el modelo terrestre que tenemos?
Estas experiencias no son imprescindibles, pero aportan un
dato más que nos puede ayudar a confirmar, o a poner en
duda, algunas de las hipótesis emitidas sobre la naturaleza
físico-química de las capas que conforman el interior de la
Tierra.
Unidades didácticas
13
¿Cuál de estos métodos te resulta más interesante? ¿Te
parecen complementarios?
Propuesta de investigación
5
Investiga a qué valores de presión están sometidas las
rocas en cada una de las capas de la Tierra. Presenta los
resultados de tu investigación mediante un póster en el
que incluyas esquemas de la estructura en capas de la
Tierra donde aparezca el valor de la presión en cada una
de ellas y ejemplos de rocas que aparecen en esas capas.
Respuesta abierta. Se pretende con esta actividad que el
alumnado reflexione sobre las presiones a las que se encuentran las rocas a diferente profundidad y cómo eso influye sobre la formación de diferentes rocas.
Biología y Geología 1.º Bachillerato
1
Estructura interna de la Tierra
SOLUCIÓN DE LAS ACTIVIDADES
TÉCNICAS DE TRABAJO Y EXPERIMENTACIÓN
Cuestiones:
1
2
¿Resulta adecuado utilizar la lente de Bertrand-Amici
para distinguir un mineral que cristaliza en el sistema
trigonal de otro que lo hace en el triclínico?
La lente de Bertrand está localizada en el tubo del microscopio, justo debajo del ocular. La lente permite observar la
figura de interferencia, que permite determinar si el cristal es
biáxico o uniáxico.
Los piroxenos y los anfíboles son minerales que cristalizan en el mismo sistema, sin embargo, los primeros
tienen planos de exfoliación que se cortan perpendicularmente, mientras que en los segundos los planos de
exfoliación se cortan formando ángulos de 124°. Si una
roca tuviera ambos tipos de minerales, ¿cómo podrían
diferenciarse?
Los piroxenos se pueden distinguir de los anfíboles midiendo
los ángulos formados por los planos de exfoliación con la
ayuda de la platina giratoria.
Un mineral que cristaliza en el sistema trigonal será uniáxico y
un mineral que cristaliza en el sistema triclícnico será biáxico.
SOLUCIONES DE ACTIVIDADES Y TAREAS
Métodos de estudio del interior
de la Tierra
1
Si quisiéramos hacer un sondeo para extraer rocas del
manto, elegiríamos lugares donde la corteza tuviera
poco espesor. Razona dónde buscaríamos esos lugares.
¿A qué se debe la existencia de anomalías gravimétricas? Explica algunas anomalías que se encuentran en la
superficie de nuestro planeta.
4
3
5
Explica qué son los meteoritos, sus características y los
tipos de meteoritos que conoces.
Los meteoritos son cuerpos sólidos extraterrestres que caen sobre la superficie de nuestro planeta. En general, proceden del
cinturón de asteroides situado entre las órbitas de Marte y de
Júpiter. Existen cuatro tipos de meteoritos: condritas y acondritas, de naturaleza silicatada, y sideritos y siderolitos, fundamentalmente metálicos y, más concretamente, de hierro.
6
Explica por qué no se mantiene constante el gradiente
geotérmico a medida que se profundiza en el interior
de la Tierra.
Hace unos años se hizo muy famoso un meteorito procedente de Marte. La razón era que, dentro de él, existían estructuras que podían haber sido producidas por
organismos unicelulares. Aparte de este hecho, ¿cómo
han podido llegar hasta nuestro planeta fragmentos
procedentes de Marte?
En un lenguaje coloquial podríamos decir que el meteorito
procedente de Marte llegó a la Tierra de rebote. Un fuerte
impacto meteorítico sobre Marte produjo una gran cantidad
El gradiente geotérmico no se mantiene constante al profundizar en la Tierra debido fundamentalmente a dos causas: a
Unidades didácticas
¿Puede la existencia de un yacimiento de hierro en
profundidad modificar la trayectoria de un meridiano
magnético?
Los materiales magnéticos modifican las líneas de fuerza del
campo magnético terrestre, por eso, los yacimientos metálicos de naturaleza magnética, cercanos a la superficie, nos
pueden inducir a error cuando usamos la brújula cerca de
ellos, ya que la aguja no indicará exactamente el norte magnético.
Una anomalía gravimétrica se produce cuando la gravedad
medida en un punto de la Tierra no coincide con la gravedad
teórica calculada para ese mismo punto. Ello se debe a la
desigual distribución de los materiales en el interior; es decir,
a la existencia de rocas o minerales más o menos densos de
lo normal bajo el punto donde se mide la gravedad.
Las anomalías gravimétricas positivas se dan en zonas donde
el manto está más cercano a la superficie terrestre, dada su
mayor densidad. Las negativas se dan en las zonas donde la
corteza está más engrosada, debido a su menor densidad.
(páginas 28-29)
que la conductividad térmica de los materiales terrestres no
es la misma y, sobre todo, a la existencia de corrientes de
convección que tienden a homogeneizar la temperatura.
Para realizar un sondeo que llegue al manto terrestre, elegiríamos una zona donde la corteza terrestre fuera lo más
delgada posible. Esto ocurre en los fondos oceánicos, en los
que la corteza puede tener, en algunas zonas, solo 5 km de
espesor.
2
(página 27)
14
Biología y Geología 1.º Bachillerato
Estructura interna de la Tierra
3 000
Define qué es una superficie de discontinuidad y cómo
se han descubierto.
2 000
Las superficies de discontinuidad son aquellas que separan
materiales diferentes dentro del interior de la Tierra. Se descubrieron gracias a que las ondas sísmicas se reflejan y se refractan en ellas; es decir, cambian su dirección y su velocidad.
8
¿De qué factores depende que se reflejen mayor o menor cantidad de ondas en una superficie de discontinuidad?
La reflexión de las ondas en una superficie va a depender
de dos factores. Uno es el contraste entre las propiedades
(densidad, rigidez o comprensibilidad) de los materiales
que separan dicha superficie y lo definida que esté esa
superficie. El otro factor es el ángulo de incidencia de los
rayos sobre la superficie; cuanto más oblicuos sean las rayos, mayor será el número de rayos reflejados, pudiéndose
producir una reflexión total si el ángulo de incidencia es
muy pequeño.
9
¿Qué diferencias existen entre las discontinuidades de
primer orden y las zonas de transición? Pon ejemplos.
temperatura (ºC)
7
de fragmentos de dicho planeta, algunos de los cuales pudieron escaparse o salir de su campo gravitatorio y, posteriormente, impactar contra nuestro planeta.
1
1 000
1 000
2 000
3 000
profundidad (km)
4 000
5 000
En ese planeta imaginario la temperatura aumenta rápidamente hasta los 1 700 km de profundidad, lo que nos hace
pensar que esta primera capa está formada por materiales
rocosos muy refractarios (poco conductores del calor), muy
posiblemente, rocas silicatadas. De los 1 700 km a los 5 000 km
de profundidad, la temperatura aumenta muy poco, lo que
indica que los materiales allí existentes son muy conductores
del calor, posiblemente metales, es decir, hierro.
13 Calcula la profundidad mínima a la que se ha podido
formar un magma que llega a la superficie a 1 200 ºC.
Las discontinuidades de primer orden son superficies muy
bien definidas que separan dos capas de distinta naturaleza
química. Las zonas de transición, también llamadas discontinuidades de segundo orden, son zonas de mayor o menor
espesor que separan materiales con características físicas diferentes, pero iguales o muy similares desde el punto de vista
químico.
Teniendo en cuenta el gradiente geotérmico, 3 °C/hm, para
que se forme un magma a 1 200 °C, la profundidad mínima
será de 400 hm; es decir, 40 km de profundidad. Este es
un dato puramente teórico, ya que no tenemos en cuenta
la presión, que haría aumentar la temperatura de fusión y,
por lo tanto, la profundidad, ni las variaciones existentes
del gradiente geotérmico, que es mucho más alto bajo las
dorsales.
10 Explica cómo pueden utilizarse las mediciones de la
14 La Tierra tiende a ir perdiendo calor de una manera
gravedad para conocer el interior de nuestro planeta.
Conociendo la densidad de las rocas que componen la
corteza terrestre (2,7 g/cm3), así como la de la Tierra (5,52
g/cm3), podemos deducir que las rocas que forman las capas más profundas (manto y núcleo) deben ser de mayor
densidad que las que afloran en la superficie terrestre y
que la Tierra es un planeta heterogéneo. Igualmente, si los
valores teóricos de la gravedad en una determinada zona
no coinciden con los medidos, será debido a que en ese
punto existen materiales de mayor o menor densidad a los
esperados
11 El gradiente geotérmico de la Tierra es de 33º C por
cada kilómetro de profundidad. ¿De dónde procede el
calor interno de la Tierra? ¿Cómo podemos aprovechar
esta energía?
El calor interno de la Tierra es el calor residual que quedó tras
su formación.
Si en la zona interna caliente hay agua, ese agua caliente se
puede aprovechar de varias maneras: para calefacción, agua
para los hogares, piscinas, o para producir electricidad. Si en
la zona interna caliente no hay agua se puede establecer un
circuito de tuberías con agua que se introduce en profundidad y se calienta para, después, utilizarse para alguno de los
fines antes citados.
12 En un planeta imaginario se ha hecho un estudio acerca
de su temperatura interna. La variación se muestra en
el gráfico. Propón una hipótesis sobre la naturaleza de
los materiales que componen dicho planeta, que explique ese aumento de la temperatura interna.
Unidades didácticas
15
progresiva. ¿Puede esto afectar a la estructura interna
de la misma? ¿Se verá afectado el tamaño de alguna de
sus capas?
Si la Tierra se enfriase de una manera moderada, sí cambiaría
en cierta manera su estructura. La litosfera rígida se engrosaría, mientras que el manto plástico o mesosfera perdería espesor. En el núcleo, el interno sólido adquiriría mayor tamaño
mientras que el externo líquido disminuiría su grosor.
15 ¿A qué se debe el campo magnético terrestre? Explica
alguna de sus características.
El magnetismo terrestre se debe a la existencia de corrientes
en el núcleo metálico externo. Es un magnetismo débil, si
lo comparamos con el del Sol o el de Júpiter. Sus polos no
coinciden con los geográficos, sino que se mueven irregularmente a su alrededor y, de manera también irregular, cambia
con la polaridad.
Es decir, de forma no rítmica, el polo positivo, que actualmente se sitúa en los alrededores del polo Sur, se sitúa en las
cercanías del polo Norte.
16 ¿Cómo definirías un meridiano magnético? Explica por
qué no coinciden los meridianos magnéticos con los
geográficos.
El meridiano magnético es una línea semicircular que une
los polos magnéticos y que pasa por el punto donde lo queremos definir; por ejemplo, Gijón. El meridiano magnético
no coincide con el geográfico porque los polos magnético y
geográfico no se encuentran en el mismo punto, están separados.
Biología y Geología 1.º Bachillerato
1
Estructura interna de la Tierra
17 Con la ayuda del dibujo de las líneas de fuerzas del
20 En una estación sismográfica se ha obtenido el siguien-
te sismograma mientras se producía un terremoto. Teniendo en cuenta que, en esta zona, la velocidad de las
ondas P es de 5,5 km/s y la de las ondas S es de 3 km/s.
Calcula la distancia a la que se encuentra de la estación
sismográfica el foco del seísmo.
campo magnético terrestre, explica cómo se orientará
la aguja de la brújula en lugares como el ecuador, el
círculo polar ártico o el polo Sur.
ondas superficiales
ondas S
ondas P
1 min
La diferencia de velocidades entre las ondas P (5,5 km/s) y las
S (3 km/s), es de 2,5 km/s. Como las ondas S llegan 4 minutos después de las P, o lo que es lo mismo 240 segundos, la
distancia del foco sísmico será 240 s 2 · 5 km/s = 600 km.
21 En una estación sismográfica, la diferencia entre la
llegada de las ondas P y las ondas S ha sido de 3,5 segundos. ¿A qué distancia se encontrará el foco sísmico,
suponiendo que las ondas P viajan a 8 km/s y las S a
4,5 km/s?
Aunque la aguja de la brújula indica siempre al norte, su posición con respecto a la horizontal varía con la latitud. Así, en el
ecuador la aguja de la brújula es paralela al plano horizontal,
en el polo Sur la aguja es perpendicular a dicho plano y en el
círculo polar es oblicua, forma un ángulo de unos 15º aproximadamente.
La diferencia de velocidad entre las ondas P y las ondas S es
de 3,5 km/s. Como la diferencia en el tiempo de llegada es
de 3,5 s, el foco sísmico estará a 3,5 km/s ∙ 3,5 s, es decir a
12,25 km.
22 Sitúa en el siguiente mapa dónde se encontrará el foco
sísmico, sabiendo que en la estación A la diferencia de
llegada entre las ondas P y S ha sido de 30 s, en la estación B de 40 s, y en la C de 50 s. Suponemos que las
ondas sísmicas viajan a las velocidades que se indican en
el ejercicio anterior.
18 Sabemos que la aguja de una brújula se ve afectada, es
decir, no marca bien el Norte, cuando se encuentra cerca de un tendido eléctrico o de un objeto metálico de
cierto tamaño. ¿Pueden algunos materiales terrestres
producir la misma alteración en el comportamiento de
la brújula? ¿Por qué?
C
Algunos materiales cercanos a la superficie de la Tierra pueden modificar localmente el campo magnético terrestre, lo
mismo que un tendido eléctrico o un objeto metálico grande;
estos materiales tienen que ser ricos en hierro, como muchos
yacimientos metálicos, y estar a poca profundidad.
A
19 El núcleo terrestre representa el 32 % de la masa de la
Tierra. Sin embargo, los meteoritos tipo sideritos representan solo el 4 % de los meteoritos que llegan a la superficie terrestre. Trata de explicar la gran diferencia
que existe entre estos datos. ¿Se puede explicar, de la
misma forma, la diferencia entre la masa de la corteza terrestre, un 0,8 %, y el número de meteoritos tipo
acondritas que nos llegan, un 9 %?
Existen varias maneras de explicar la anomalía antes indicada. Una podría ser que en la zona de los asteroides la relación silicatos/metales (hierro) fuera mayor que en la zona
de la Tierra. Otra teoría sería que los asteroides metálicos,
por su mayor densidad y masa, se salen de su órbita mucho
menos que los asteroides silicatados, de menor densidad y
masa.
Unidades didácticas
0
10 20 30 40 50 km
B
Para saber dónde está el foco sísmico, habrá que dibujar
una circunferencia de 105 km de radio con centro en A, otra
circunferencia de 140 km de radio con centro en B y una
tercera de 175 km de radio con centro en C. El foco sísmico
estará donde se corten las tres circunferencias. (Utilizar la escala para calcular las dimensiones de los radios).
Las nuevas tecnologías aplicadas a la
investigación geológica
23 Observa este mapa de anomalías gravimétricas. Las
anomalías negativas, en azul, se corresponden con la
16
Biología y Geología 1.º Bachillerato
Estructura interna de la Tierra
presencia de intrusiones graníticas. Las positivas, en
rojo, las dan rocas metamórficas como las pizarras y las
cuarcitas. Investiga la densidad media de estas rocas y
saca conclusiones.
Cáceres
Trujillo
Madroñera
Plasenzuela
Ibahernando
Albalá
Alcuéscar
Zarza
Miajadas
!6
!8
! 10
! 12
! 14
! 16
! 18
! 20
! 22
! 24
! 26
! 28
! 30
! 32
! 34
! 36
! 38
! 40
! 42
! 44
! 46
El granito tiene una densidad de 2,7 g/cm , mientras que las
pizarras varían entre 2,82 y 2,9 g/cm3. Se puede observar
cómo es mayor la densidad de las pizarras que la del granito,
lo que explica claramente que los granitos den una anomalía
gravimétrica negativa mientras que en las pizarras, más densas, la anomalía sea positiva.
3
24 A lo largo de la historia de la navegación se han utili-
zado diversos métodos de orientación: las estrellas, la
brújula y el GPS. Redacta un breve texto sobre las ventajas e inconvenientes de cada uno de estos métodos.
Respuesta libre. Se trata que el alumnado adquiera una visión histórica del desarrollo de la técnica y que reflexionen
sobre las ventajas de cada una de las tecnologías que van
surgiendo y de cómo generalmente las que van sustituyendo
a las anteriores lo hacen porque suplen esas desventajas que
presentaban aquellas.
Estructura interna de la Tierra
25 Cita y describe algunas rocas de las que forman el inte-
rior de la Tierra.
Vamos a describir brevemente el granito, el gabro y el basalto. Las tres son rocas ígneas que se han formado por solidificación de un magma o masa de roca fundida.
❚ El granito es una roca granuda, formada por cuarzo, feldespato y mica que se encuentra formando parte de grandes acumulaciones rocosas en forma de cúpula llamadas
batolitos.
❚ El gabro, también es granuda, no tiene cuarzo y son las
rocas más abundantes en la corteza oceánica.
❚ El basalto tiene una composición parecida al gabro, también es abundante en la corteza oceánica, pero se diferencia del gabro porque no es granuda, tiene microcristales y
es arrojada frecuentemente por los volcanes.
26 Comenta si podemos encontrar rocas del manto en
algún lugar de la superficie terrestre.
Sí se pueden encontrar rocas del manto en la superficie terrestre, debido al proceso de obducción, que son cabalgamientos se producen en las zonas de subducción que hacen
Unidades didácticas
17
1
aflorar a la superficie parte de la litosfera oceánica que subduce, tanto corteza oceánica como manto superior (peridotitas).
También se han descubierto zonas, en los fondos oceánicos,
en las que afloran las peridotitas del manto; no conocemos
en estos momentos la causa de esta irregular falta de corteza
oceánica en esas zonas.
27 Si consideramos que todos los materiales del manto
tienen la misma composición ¿Por qué aumenta la velocidad de las ondas sísmicas al profundizar en el manto terrestre?
Sabemos que la velocidad de propagación de las ondas sísmicas depende de la densidad de los materiales. El manto
terrestre a pesar de tener la misma composición química,
silicatos de magnesio, tiene distintas densidades. El manto
superior tiene una densidad en torno a 3,3 g/cm3 y en el
inferior llega a 5,5 g/cm3. Esto se debe a la formación de distintas estructura de los silicatos de magnesio por las distintas
condiciones de presión a las que están sometidos.
28 ¿Qué es la litosfera? ¿Qué importancia tiene en el mo-
delo dinámico de la Tierra?
La litosfera es la capa superior de la Tierra, se comporta como
un sólido rígido y está formada, a semejanza de un rompecabezas, por piezas que encajan unas con otras. Son las placas litosféricas, que se mueven en distintas direcciones dando lugar
a una gran variedad de fenómenos geológicos en las zonas
limítrofes o bordes de placa, como terremotos, magmatismo,
metamorfismo, formación de cadenas orogénicas, separación
de continentes con la formación de nuevos océanos, etc.
29 Enumera las distintas zonas que podemos encontrar
formadas por corteza continental.
En la corteza continental podemos encontrar diferentes zonas, cada una de ellas con una estructura propia. Las más
importantes son: orógenos o cordilleras orogénicas, cratones
o escudos (que son las zonas más antiguas de la corteza), las
plataformas interiores, las plataformas continentales y los taludes continentales, que representan el límite con la corteza
oceánica.
30 Dibuja un esquema del interior de la Tierra en el que
señales las distintas capas que la componen, las discontinuidades que las separan y las profundidades a las
que se encuentran.
Se dibuja como un gajo de naranja en la que se colocan las
discontinuidades y el nombre de las capas. La primera discontinuidad es la de Mohorovicic, que se sitúa entre 8 y 70 km
de profundidad según se encuentre bajo los continentes o
bajo los océanos. Entre 670 y 1 000 km está la zona de transición del manto, que separa el manto superior del inferior.
A unos 2 900 km está la discontinuidad de Gutenberg, que
separa el manto del núcleo y, por último, a unos 5 100 km
se encuentra la zona de transición del núcleo, que separa el
núcleo externo del interno.
31 Compara la composición de la corteza, oceánica y con-
tinental, con la del manto. ¿Tienen algo en común? ¿A
qué crees que es debido?
La composición de la corteza continental es mucho más
heterogénea que la de la corteza oceánica. La primera
está constituida por rocas sedimentarias, metamórficas y
magmáticas, mientras que la segunda es muy similar en
todo el planeta y está constituida básicamente por rocas
Biología y Geología 1.º Bachillerato
1
Estructura interna de la Tierra
magmáticas. La composición del manto es parecida a la
de la corteza oceánica: rocas plutónicas de carácter básico
(peridotitas).
La clasificación geoquímica de las capas de la Tierra se basa
en criterios químicos, en la distinta composición de las capas
terrestres, mientras que la clasificación dinámica se basa en
los comportamientos mecánicos o dinámicos de los materiales terrestres. En realidad, se parecen bastante, la diferencia
más importante es que la litosfera incluye a toda la corteza
y a una pequeña parte del manto superior, mientras que la
mesosfera ocupa el resto del manto; el modelo dinámico no
distingue entre manto superior e inferior. El núcleo del modelo geoquímico equivale a la endosfera del dinámico.
La similitud entre la composición de la corteza oceánica y la
del manto terrestre es debida a que las rocas magmáticas
que constituyen los fondos oceánicos proceden de la consolidación de un magma originado por la fusión de las peridotitas del manto.
32 En el interior de los dos planetas imaginarios que se
muestran en el dibujo, las trayectorias de las ondas
sísmicas por su interior son ligeramente diferentes.
35 Define los siguientes términos: cratón, llanura abisal,
orógeno y talud continental. Haz un dibujo en el que
señales dónde se sitúa cada uno.
Explica cómo será la estructura de los mismos. ¿Cuál de
los dos planetas te parece más real? ¿Por qué?
A
❚ Un cratón es una extensa área de miles de kilómetros cuadrados, tectónicamente estable, que forma extensas penillanuras debido a la intensa erosión que sufrió a lo largo del
tiempo.
B
❚ Una llanura abisal es un fondo oceánico situado, por término medio, a una profundidad de unos 4 km, con poca
cantidad de sedimentos.
❚ Un orógeno es una zona activa de la corteza, con una importante actividad tectónica y magmática. Los orógenos
constituyen los relieves más elevados y plegados originados
en tiempo más reciente, por lo que aún no han sido erosionados.
En ninguno de los dos planetas existen superficies de discontinuidad, luego los dos están formados por los mismos
materiales, desde la superficie hasta el centro del planeta.
Es más creíble el segundo planeta, ya que las ondas se van
desviando poco a poco, señal de que aumenta su velocidad
de propagación, y esto lo hacen proque aumenta la rigidez
de los materiales a causa de la presión, mayor cuanto mayor
es la profundidad. El planeta B se parecerá algo más a la Tierra, aunque no presenta discontinuidades; es decir, no está
separado en capas.
❚ El talud continental es el relieve que se extiende desde
el extremo de la plataforma continental hasta el océano
profundo. Generalmente, el talud presenta una pendiente
acusada con surcos o cañones submarinos que han sido
excavados por las corrientes fangosas formadas a partir de
los sedimentos depositados en la plataforma.
36 Describe la formación y circulación de las células con-
vectivas del manto.
La convección en el manto se produce de la misma manera
que en cualquier capa fluida en la que exista una diferencia
de temperatura, como en la atmósfera o en la hidrosfera. La
zona más interna del manto está muy caliente, por lo que los
materiales se dilatan, pierden densidad y comienzan a ascender, llegando hasta el límite con la astenosfera. Allí adquieren
un movimiento horizontal y se van enfriando poco a poco,
por lo que se contraen, aumentan su densidad y descienden.
Las zonas de descenso coinciden, según se ha observado con
la tomografía sísmica, con las zonas de subducción, en las
que la placa litosférica oceánica desciende hasta la capa D o
límite entre el manto y el núcleo.
33 Relaciona la composición y el estado físico del núcleo
con la existencia del campo magnético terrestre.
El núcleo terrestre es de naturaleza metálica; fundamentalmente, de hierro. Al ser el externo líquido y el interno sólido,
se producen diferencias en sus movimientos. El rozamiento
entre los mismos, a modo de una gigantesca dinamo, crea
un campo electromagnético causa del campo magnético terrestre.
34 ¿Qué diferencias encuentras entre el modelo dinámico
y físico-químico del interior de nuestro planeta?
Unidades didácticas
18
Biología y Geología 1.º Bachillerato
Estructura interna de la Tierra
SOLUCIONES DE LA EVALUACIÓN
1.
Explica las ventajas y desventajas de los métodos directos e indirectos para el estudio del interior de la Tierra.
Con los métodos directos podemos ver las rocas que componen la Tierra, pero su capacidad de penetración es mínima.
Los métodos indirectos nos indican cualidades físicas del interior terrestre que, posteriormente, debemos interpretar y
contrastar para llegar a construir un modelo terrestre creíble
y que esté de acuerdo con todos los datos que poseemos.
2.
Resume en un cuadro similar la estructura geoquímica
de la Tierra, diferenciando la composición, el comportamiento mecánico y las características de los límites de
cada capa de la Tierra.
MODELO GEOQUÍMICO
Composición
Corteza
Características de los
límites
Formada superiormente por
rocas ígneas, metamórficas
y sedimentarias e
inferiormente por basaltos y
gabros.
La corteza superior no
recubre toda la superficie
terrestre.
Variables, entre 8 y 80
Km. Por término medio
40 Km.
El límite inferior forma
la discontinuidad de
Mohorovicic
Manto
superior
Formado por basaltos igual
que el manto inferior.
Desde los 40 km por
término medio a los
660 km de profundidad
Manto
inferior
Formado por basaltos pero
Desde los 660 km a los
más densos que los del
2 900 km.
manto superior por lo que
transmiten las ondas sísmicas
a mayor velocidad
Núcleo
superior
Formado por hierro, níquel,
oxígeno y azufre.
Desde los 2 900 a los
5100 km de profundidad
Núcleo
inferior
Formado por hierro, níquel,
oxígeno y azufre
Desde los 5100 al centro
de la tierra.
Unidades didácticas
19
3.
1
(página 31)
Resume en un cuadro similar al siguiente la estructura
dinámica de la Tierra, diferenciando la composición, el
comportamiento mecánico y las características de los
límites de cada zona interna de la Tierra.
MODELO DINÁMICO
Comportamiento
mecánico
Características de los
límites
Litosfera
continental
Se comportan de forma
rígida y forman casquetes
que recubren solamente
parte de la superficie
terrestre
Es discontinua pero
puede llegar al tener más
de 100 km de espesor
Litosfera
oceánica
Es menos rígida que la
litosfera continental pero
más uniforme. Es una capa
continua que rodea toda
la tierra.
Es una capa continua con
espesor más o menos
uniforme de unos 8 a
10 km.
Astenosfera Se comporta de forma
plástica ante los esfuerzos
de larga duración.
Se forma con las plumas o
penachos ascendentes del
manto.
Los límites no son
precisos y no debe
considerarse como una
capa continúa situada
entre los 100 y los
660 km de
profundidad.
Mesosfera
Es una capa en la que
se forman corrientes
convectivas calientes
y ascendentes procedentes
del límite con la endosfera
y otras corrientes frías
descendentes que
transportan material de la
litosfera.
Puede extenderse de los
100 aproximadamente
a los 2900 km de
profundidad.
Endosfera
superior
Se comporta
mecánicamente como
líquida.
Desde los 2900 a los
5100 km de profundidad
Endosfera
inferior
Se comporta
mecánicamente como
los materiales sólidos,
según demuestra la
transmisión de las ondas
sísmicas.
Desde los 5100 km al
centro de la tierra
Biología y Geología 1.º Bachillerato
1
4.
Estructura interna de la Tierra
Compara los dos cuadros anteriores y enumera en qué se
parecen y en qué se diferencian el modelo geoquímico y
el modelo dinámico de la Tierra.
Modelo
geoquímico
ACTIVIDADES DE REFUERZO
Batería de actividades de refuerzo que presentan diferentes tipologías.
Modelo
dinámico
ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN
La litosfera puede corresponderse con la
corteza y a veces se emplean los términos
como sinónimos.
Se parecen en:
Batería de actividades de refuerzo que presentan diferentes tipologías.
La mesofera puede equivaler al manto.
PRUEBAS DE EVALUACIÓN
El núcleo y la endosfera son términos
totalmente equivalentes.
Se diferencian en:
Unidades didácticas
No tiene
equivalente.
Astenosfera
El manto se divide en
superior e inferior.
En la mesosfera
hay corrientes
convectivas y plumas
mantélicas.
El núcleo externo
no deja pasar las
ondas S
El núcleo externo
tiene movimiento
diferencial respecto
al interno lo que ha
podido generar el
campo magnético
terrestre.
Permiten evaluar los estándares de aprendizaje que desarrolla la
unidad.
20
Biología y Geología 1.º Bachillerato
Unidades didácticas
19, 20, 21, 22, 23, 24,
26, 27
3.1. Resume la estructura
y composición del interior
terrestre, distinguiendo
sus capas en cuanto
al comportamiento
mecánico y en cuanto a
la composición, así como
las zonas de transición
entre ellas.
21
25
AF:30, 32
AF: 28, 29, 33, 34
3.2 Ubica en capas
y esquemas las
diferentes capas de la
Tierra identificándolas
discontinuidades que
permiten diferenciarlas.
3.3 Analiza el
modelo geoquímico y
geodinámico de la Tierra,
contrastando lo que
aporta cada uno de ellos
al conocimiento de la
estructura de la Tierra.
AF: 25, 26, 27, 28, 29,
31, 33,35, 36
Ciencia, Tecnología y
Sociedad
14, 15, 16, 17, 18
AF: 23, 24
2.1 Distingue métodos
desarrollados gracias a
las nuevas tecnologías,
asociándolos con la
investigación de un
fenómeno natural.
Realiza las actividades
con pocos errores.
Identifica los elementos
principales y las relaciones
entre ellos, cometiendo
pocos errores.
Aporta suficientes
ejemplos válidos.
Identifica y valora de
forma válida, pero con
algunos errores, los
métodos.
Satisfactorio
2
Identifica los elementos
Identifica los elementos
principales y las relaciones principales y las relaciones
entre ellos correctamente. entre ellos, cometiendo
pocos errores.
Realiza correctamente las
actividades.
Identifica los elementos
principales y las relaciones
entre ellos correctamente.
Aporta muchos ejemplos
válidos.
1, 2, 3, 4,5, 6, 7, 8, 9, 10, Identifica y valora
11, 12, 13
correctamente los
AF: 1, 2, 3, 4, 5, 6,7, 8,
métodos.
9,10,11, 12,13, 14, 15,
16, 17, 18, 19,20, 21,22
Técnicas de trabajo y
experimentación
1.1 Caracteriza los
métodos de estudio
de la Tierra en base
a los procedimientos
que utiliza y a sus
aportaciones y
limitaciones.
Excelente
3
Herramientas de
evaluación (actividades
del LA)
Estándar de
aprendizaje evaluable
No aporta ejemplos
válidos o son totalmente
erróneos.
Responde de manera
totalmente errónea o no
responde.
No logrado
0
Responde de manera
totalmente errónea o no
responde.
Identifica los elementos
Responde de manera
principales y las relaciones totalmente errónea o no
entre ellos, cometiendo
responde.
muchos errores .
Realiza las actividades
con muchos errores.
Identifica los elementos
Responde de manera
principales y las relaciones totalmente errónea o no
entre ellos, cometiendo
responde.
muchos errores.
Aporta pocos ejemplos
válidos.
Identifica y valora con
muchos errores los
métodos.
En proceso
1
Puntos
Estructura interna de la Tierra
1
RÚBRICA DE ESTÁNDARES DE APRENDIZAJE
Biología y Geología 1.º Bachillerato
1
Estructura interna de la Tierra
PRUEBA DE EVALUACIÓN A
Test (0,5 puntos cada una = 3 puntos)
1.
Se denominan anomalías gravimétricas negativas a…
a) Los valores reales obtenidos diferentes a los teóricos.
rigidez, sufren un descenso brusco de su velocidad al llegar a
esta discontinuidad.
2.
Es la separación entre dos zonas de diferentes características
en el interior de la Tierra, bien por su composición química,
bien por su estado físico, o por ambas. Se reconocen por los
cambios en la velocidad de transmisión, reflexiones y refracciones que sufren las ondas sísmicas al atravesarlas.
b) Los valores reales obtenidos iguales a los teóricos.
c) Los valores reales obtenidos menores que los teóricos.
Respuesta correcta: c).
2.
Si en un estudio geofísico de un terreno se aprecia una anomalía gravimétrica positiva, esto puede ser debido a…
3.
a) La existencia de un acuífero subterráneo.
c) La presencia de diamantes en el subsuelo.
Respuesta correcta: b).
La velocidad de las ondas S depende solo de la rigidez y la
densidad de los materiales que atraviesan.
El gradiente geotérmico varía a razón de:
a) 3 ºC/1m.
b) 3 ºC/10m.
4.
Respuesta correcta: c).
Señala la respuesta correcta.
a) En manto superior e inferior tienen distinta composición y distinto comportamiento mecánico.
Si las rocas del interior son muy densas (por ejemplo, minerales metálicos) el valor de g será mayor del esperado. Por el
contrario para materiales poco densos los valores de g obtenidos serán menores. Por ejemplo, la presencia de bolsas
de petróleo asociadas a domos salinos (materiales de baja
densidad) originan valores de g bajos.
b) En manto superior e inferior tienen distinta composición y el mismo comportamiento mecánico.
c) En manto superior e inferior tienen la misma composición y distinto comportamiento mecánico.
Respuesta correcta: c).
5.
5.
Señala la respuesta correcta.
b) Los registros de las ondas sísmicas no dependen de la
localización del punto en el que se recojan.
c) Los registros de las ondas sísmicas son muy diferentes
si se recogen en uno u otro lugar.
Respuesta correcta: b).
Señala la respuesta correcta.
a) El material que sale por las dorsales al solidificar forma corteza oceánica.
6.
Respuesta correcta: a).
7. Enumera distintas zonas que podemos encontrar formadas por corteza continental.
Preguntas (1 punto cada una = 7 puntos)
1.
En la corteza continental podemos encontrar diferentes zonas,
cada una de ellas con una estructura propia. Las más importantes son: los orógenos o cordilleras orogénicas, los cratones
o escudos que son las zonas más antiguas de la corteza, las
plataformas interiores, las plataformas continentales y los taludes continentales que representan el límite con la corteza
oceánica.
¿En qué se basa la afirmación de qué el núcleo externo
es líquido?
En que las ondas S, que dependen de la rigidez y compresibilidad de los materiales que atraviesan, se paran al llegar a los
2 900 km de profundidad. Y las ondas P, que dependen de la
Unidades didácticas
¿Cómo se puede explicar que la corteza oceánica sea
más joven que la corteza continental?
La corteza oceánica esta continuamente formándose por las
dorsales y destruyéndose por las zonas de subducción, mientras que la corteza continental, una vez que se forma, permanece en equilibrio isostático sobre la corteza oceánica y manto.
b) El material que sale por las dorsales al solidificar forma corteza continental.
c) El material que sale por las dorsales al solidificar forma corteza oceánica y corteza continental.
¿Qué diferencias encuentras entre el modelo dinámico
y geoquímico de la tierra?
La clasificación geoquímica de las capas de la Tierra se basa
en criterios químicos, en la distinta composición de las capas
terrestres; mientras que la clasificación dinámica se basa en
comportamientos mecánicos o dinámicos de los materiales
terrestres. En realidad se parecen bastante, la diferencia más
importante es que la litosfera engloba a toda la corteza y
a una pequeña parte del manto superior, mientras que la
mesosfera ocupa el resto del manto, no distingue entre manto superior e inferior. Las demás capas, ambos núcleos, son
iguales según los dos criterios.
a) Los registros de las ondas sísmicas son de mayor intensidad en el hemisferio norte.
6.
¿Por qué la gravedad no es constante por todo el planeta?
El valor de gravedad (g) en la superficie de la tierra es de 9,8
m/seg2. Mediante unos instrumentos específicos, llamados
gravímetros, podemos medir dicho valor en cada punto. Pero
el valor de g puede sufrir cambios de unos puntos a otros
debido a la densidad de los materiales del subsuelo.
c) 3 ºC/100m.
4.
¿Qué factores influyen en la velocidad de transmisión
de las ondas P y S?
La velocidad de las ondas P depende de K, el cual es un
coeficiente de compresibilidad o de tensión; de nu, que es el
coeficiente de rigidez; y ro, que es la densidad del material
que atraviesa la onda.
b) La presencia de minerales metálicos.
3.
¿Qué es una discontinuidad? ¿Cómo se reconocen?
22
Biología y Geología 1.º Bachillerato
Estructura interna de la Tierra
1
PRUEBA DE EVALUACIÓN B
Test (0,5 puntos cada una = 3 puntos)
1.
2.
Se denominan sideritos a los meteoritos que están compuestos por:
Los métodos directos dan poca información de los materiales
terrestres en su conjunto, porque es muy difícil, e incluso, imposible con las tecnologías actuales acceder a la mayor parte
de ellos, pero la información que dan es muy fiable y real.
Los métodos indirectos dan mucha más información pero
tienen el inconveniente de que las conclusiones se basan en
la interpretación de los datos obtenidos, al no poder acceder
físicamente a los materiales.
a) Hierro y niquel.
b) Hierro y silicatos.
c) Silicatos de magnesio.
Respuesta correcta: a).
2.
La discontinuidad de Mohorovicic:
a) Se encuentra a una profundidad media de 70 km y
separa la litosfera del manto.
3.
c) Se encuentra a una profundidad de 2900 km y separa
el manto del núcleo.
❚ Calor latente de cristalización: límite entre el núcleo interno
y el núcleo externo. El núcleo interno se halla en estado
sólido mientras que el núcleo externo es líquido. En el núcleo externo se dan reacciones de cristalización de forma
continuada; estas reacciones son exotérmicas y por tanto
desprenden calor. Este calor se denomina calor latente de
cristalización.
Respuesta correcta: b).
Las anomalías gravimétricas del interior de la Tierra son
debidas a variaciones de:
a) La densidad.
b) La resistividad.
❚ Gravitación: La gravedad ejerce una fuerza de compresión hacia el centro del planeta, y en el proceso de contracción de la masa terrestre se genera calentamiento
por fricción.
c) La sismicidad.
Respuesta correcta: a).
4.
Señala la respuesta correcta.
❚ Calor remanente de la formación del planeta: Se trata del
calor, aún presente, producto de las colisiones entre los residuos estelares del disco protoplanetario que dio origen a
la Tierra.
a) Los materiales de la corteza continental son más modernos que los de la corteza oceánica.
b) Los materiales de la corteza continental son más antiguos que los de la corteza oceánica.
❚ Calor cinético o de rozamiento: entre el núcleo externo
y el manto terrestre. Es la energía en forma de calor que
se libera como consecuencia del rozamiento producido
por la distinta respuesta del núcleo externo y el manto
ante los campos de fuerza de la Luna y el Sol (fuerzas de
marea).
c) Los materiales de la corteza continental son de la misma antigüedad que los de la corteza oceánica.
Respuesta correcta: b).
5.
Señala la respuesta correcta.
a) Las astenosfera es discontinua y se encuentra en el
manto superior.
❚ Reacciones fisicoquímicas exotérmicas: manto terrestre.
Las elevadas presiones y la alta temperatura provocan que
los minerales sean inestables y se produzcan cambios de
fases continuos, que a su vez generan energía en forma
de calor.
b) Las astenosfera es una capa continua y se encuentra
debajo de la corteza.
c) Las astenosfera es discontinua y se encuentra en el
manto inferior.
❚ Descomposición radiogénica de isótopos: corteza y manto.
Las rocas que forman la litosfera (compuesta por la corteza
y la parte superior del manto), son ricas en minerales que
contienen elementos radioactivos como los isótopos 235U,
238U, 232Th y 40K. Las reacciones de descomposición de
estos isótopos son exotérmicas. La descomposición radiogénica de isótopos es el proceso que aporta más calor a la
superficie de la Tierra. Hay que tener presente que la temperatura de la Tierra aumenta hacia el interior desde una
media global en superficie de 15 ºC hasta más de 5 000 ºC
en el núcleo interno.
Respuesta correcta: a).
6.
Señala la respuesta correcta.
a) El núcleo es de naturaleza silicatada.
b) El núcleo es de naturaleza metálica.
c) El núcleo es de naturaleza silicatada y metálica.
Respuesta correcta: b).
Preguntas (1 punto cada una = 7 puntos)
1.
¿Por qué no se consideran válidas las ondas superficiales para el estudio del interior del planeta?
Porque solo se transmiten por la superficie.
Unidades didácticas
¿Cuál es el origen del calor interno de la Tierra? ¿Qué
aplicaciones tiene?
El origen del calor terrestre es la suma de procesos físicos y
químicos que tienen lugar de forma diferenciada en su interior.
b) Se encuentra a una profundidad media de 35 km y
separa la corteza del manto.
3.
¿Qué ventajas e inconvenientes tienen los métodos de
estudio del interior de la Tierra?
23
4.
Compara la corteza continental y corteza oceánica.
Las diferencias entre corteza continental y corteza oceánica
podemos resumirlas mediante el siguiente cuadro:
Biología y Geología 1.º Bachillerato
1
Estructura interna de la Tierra
Corteza Continental
Corteza Oceánica
Espesor
35-70 Km.
8 Km
Composición
Heterogénea
Uniforme
Continuidad
Discontinua
Discontinua
Rocas
Sedimentarias, ígneas y
metamórficas
Basaltos y gabros
Edad
Más de 2.500 Ma
Menos de 200 Ma
5.
¿Por qué se producen corrientes convectivas y cuál es el
origen de la energía que las impulsa?
6.
La primera discontinuidad es la de Mohorovicic, de 10 a
40 km de profundidad; por encima de ellas están la corteza
oceánica, más delgada, y la continental, más gruesa. A 660
km esta la zona de transición del manto que separa el manto
superior del inferior. A 2 900 km está la discontinuidad de
Gutenberg que separa el manto del núcleo y, por último, a
5100 km se encuentra la zona de transición del núcleo que
separa el núcleo externo del interno.
7.
La convención es una de las formas de transmisión del calor,
junto con la radiación y la conducción.
¿Qué características tiene la astenosfera?
La astenosfera se ha considerado como una capa continua
más, situada entre la litosfera y la mesosfera. Pero debemos
considerar astenosfera solamente las zonas del manto superior donde hay fusión incipiente.
El calor se transmite por radiación cuando las ondas energéticas parten del foco calórico y se propagan por los materiales
contiguos. Se transmite por conducción si la energía pasa
de unas partículas a las que están en contacto con ellas. La
convección se realiza cuando hay un trasiego de materia y
energía, como sucede con los penachos calientes que ascienden en el manto a la vez que desciende materia más fría, procedente de la litosfera, que se dirige hacia el interior desde las
zonas de subducción.
Hoy se sabe que el material de baja viscosidad, que antiguamente se consideraba la astenosfera, no forma una capa
continua, solamente ocupa algunas zonas del manto superior donde hay fusión incipiente. Se encuentra formada por
penachos calientes o plumas del manto de naturaleza más
plástica que los materiales que limitan con ella que han ascendido a través del manto.
La energía que generan las corrientes convectivas es el calor
interno de la Tierra. En el manto inferior caliente se generan
penachos ascendentes, a la vez que se produce descenso de
fragmentos de la litosfera fría que se introduce por las zonas
de subducción.
Unidades didácticas
Enumera las capas que componen el interior de la Tierra, las discontinuidades que las separan y las profundidades a las que se encuentran.
Se comporta de forma plástica para esfuerzos de larga duración, que son los que afectan a la Tierra. Se extendería desde
el límite inferior de la litosfera, a unos 100 km de profundidad, hasta la interfase con el manto inferior, a unos 660 km
de profundidad.
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Biología y Geología 1.º Bachillerato
Estructura interna de la Tierra
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NOTAS
Unidades didácticas
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Biología y Geología 1.º Bachillerato