Estructura interna de la Tierra






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fecha de publicación11.03.2016
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Estructura interna de la Tierra
Para poder comprender cómo funciona la Tierra, es necesario saber cómo es por dentro, en cuanto a composición y en cuanto a estructura. Las exploraciones que los geólogos han podido realizar hasta el momento, sólo alcanzaron los primeros 17 km. Para conseguir información sobre cómo es por dentro la geósfera, se utilizan métodos indirectos. La interpretación y relación de los datos obtenidos, ha permitido deducir que la Tierra presenta capas de diferente composición y propiedades. El estudio de la propagación de las ondas producidas por los terremotos u ondas sísmicas, es el método indirecto más importante para conocer las propiedades de los materiales que forman la Tierra.

Un terremoto es una liberación brusca de energía. Esta se emite en forma de ondas a partir de un punto o foco situado en el interior de la Tierra. Es en el foco donde comienza la fractura de las rocas por la cual se libera la energía. Cada vez que se produce un terremoto, los instrumentos llamados sismógrafos, instalados en distintos puntos de la superficie terrestre, registran las ondas sísmicas.

Existen distintos tipos de ondas sísmicas:

- ondas internas: se propagan por el interior de la Tierra. Existen dos tipos:

Ondas primarias (P) son las primeras en registrarse en los sismógrafos. Pueden atravesar tanto materiales sólidos como fluidos, son ondas de compresión o de dilatación;

Ondas secundarias (S) se registran en segundo lugar, son ondas tangenciales y pueden atravesar solamente zonas sólidas (no atraviesan ni líquidos ni gases)
-ondas superficiales: se propagan solamente por la superficie de la Tierra. Son las responsables de los temblores del suelo: además son las más lentas de las ondas sísmicas y, por lo tanto, las últimas que se registran en los sismógrafos. Pueden ser:

Ondas Rayleigh Son ondas generadas por las ondas internas cuando alcanzan una superficie libre. En este caso las partículas describen trayectorias elípticas y retrógradas en planos perpendiculares a la superficie, que contiene a la dirección de propagación. Son muy lentas por su longitud de onda grande (por estas condiciones son las ondas más devastadoras de los terremotos). Son ondas superficiales y su amplitud disminuye exponencialmente con la profundidad. Su velocidad es menor a la de las ondas P y las S.

Ondas Love También son superficiales y se las suele denominar ondas G. Se desarrollan en superficies libres con propiedades elásticas alteradas. Vibran sobre un plano superficial, transversal a la trayectoria. Son dispersivas, con longitud de onda corta.
Las ondas sísmicas se registran en todo el planeta excepto en una zona comprendida entre los 103° y los 142° medidos desde el foco. Esta zona se denomina zona de sombra y se debe a que las ondas alcanzan el núcleo terrestre con un ángulo mayor al ángulo límite y son reflejadas totalmente.
El comportamiento de las ondas P y S varía según las características de los materiales que atraviesan. Las ondas sísmicas, al igual que los rayos de luz, modifican su dirección al pasar de un medio a otro. También cambia su velocidad. Una variación brusca en la dirección y velocidad de propagación de las ondas sísmicas, implica que estas han pasado de una capa a otra de distintas características, es decir, las ondas se refractan.

Las zonas internas de la Tierra donde se manifiestan cambios de velocidad y dirección de las ondas sísmicas se denominan discontinuidades.

Estos cambios se pueden deber a cambios de la composición química o mineralógica de los materiales o bien a cambios de estado físico.
Según las discontinuidades registradas se construye un modelo de la Tierra en el que se distinguen capas que tienen distinta densidad y/o composición química: corteza, manto superior o externo, manto inferior o interno, núcleo externo y núcleo interno.
MODELO GEOQUÍMICO: ESTRUCRURA INTERNA DE LA TIERRA BASADO EN LAS DISCONTINUIDADES.

Corteza
La corteza es la capa más fina e irregular. Sólida. Su espesor varía desde los 5 Km bajo los fondos oceánicos hasta más de 70 km en algunos puntos de los continentes. Es la menos densa, formada por elementos químicos ligeros: su principal componente es el silicio, aunque también están presentes el magnesio, aluminio, el oxígeno, carbono, etc.

A su vez, la corteza terrestre puede dividirse en:
a) Capa sedimentaria: la más superficial, que puede faltar. Tiene un espesor variable, desde 0 m (ausente) hasta los 15 km. Su densidad es baja y en ella, las ondas P disminuyen su velocidad (3 a 3,5km/s). El límite inferior de esta capa puede ser la corteza continental o la corteza oceánica.
b) Corteza Continental: de espesor entre 15 y 20 km. Puede faltar en zonas reducidas del fondo oceánico. La velocidad de las ondas P aumentan (6,2 a 6,7km/s).

Está formada fundamentalmente por rocas plutónicas y metamórficas. La edad se distribuye de manera desigual:

-Cratones o escudos continentales: son las regiones más antiguas. Son geológicamente estables (sin vulcanismo ni sismicidad). Suelen ocupar zonas centrales de los continentes.

-Orógenos: son las regiones más jóvenes. Generalmente en la periferia de los continentes y con actividad geológica.
c) Corteza oceánica: mucho más delgada y homogénea. Su espesor varía entre los 5 y 10 km. Nunca puede faltar, es decir, que está tanto debajo de los continentes, como de los océanos. La velocidad de las ondas P es alta (6,7 a 7,6 km/s) y su densidad también es elevada, considerando las capas externas del planeta. Su límite inferior es la Discontinuidad de Mohorovicic, la que a una profundidad de 40 a 50 km la separa del Manto.

La corteza oceánica está formada por cuatro niveles, de abajo hacia arriba:

-Gabros (roca plutónica)

-Gabros con diques de basalto

-Basalto (roca volcánica)

Capa sedimentaria (sedimentos y rocas sedimentarias).
Morfológicamente, está constituida por unas elevaciones a modo de cordilleras que surcan los océanos de norte a sur, las dorsales oceánicas, con actividad volcánica; un fondo plano y extenso, la llanura abisal, y unas depresiones muy profundas y alargadas, las fosas oceánicas.
La corteza oceánica es muy joven, con edades máximas de rocas de 180 millones de años y una distribución de edades muy peculiar:

-Las rocas más modernas se encuentran en el entorno de las dorsales, aumentando la edad simétricamente a ambos lados de la misma.

-las rocas más antiguas se encuentran junto a los márgenes continentales estables o en las proximidades de las fosas.

En la base de esta capa, que es la base de la corteza, se supone que se compensan las masas de los distintos continentes, esto es, masas de distinta densidad y distinta penetración. (Compensación ISOSTATICA)
Manto
Esta capa es mucho más gruesa, corresponde al 82% del volumen del planeta. Su límite se sitúa a unos 2900 km contando desde la superficie media. La Discontinuidad de Repetti, ubicada entre los 250 y 750 km, separa el manto en dos capas, la superior y la inferior:
Manto Externo: Su espesor es de 650 a 750km, con una densidad de 3,3gr/cm3. La velocidad de las ondas P es de 8,1 a 7,8 km/s (disminuye lentamente desde Mohorovicic hacia el interior debido a la plasticidad-por mayor temperatura- de las capas. Sus límites son la discontinuidad de Mohorovicic y la de Repetti.

Se debe tener presente que a medida que nos internamos en la Tierra, aumentan tanto la presión como la temperatura. La plasticidad y la rigidez son las propiedades que condicionan la velocidad de las ondas en los medios sólidos.

A los 450km de profundidad, la presión es de unas 6.000 atmósferas y la temperatura alcanza los 2000 °C (“rocas” fluidas).

La composición mineralógica de esta capa es de rocas ultra básicas, es decir peridotitas (importantes cantidades de silicio).
Manto Interno: Está limitado por las Discontinuidades de Repetti y Guttemberg. Tiene un espesor de unos 2.200km. Su densidad es elevada 5,5 gr/cm3.

La presión supera el millón de atmósferas por cm2 y la temperatura es de 3.000°C.

Aquí los materiales son poco silíceos.

Núcleo
Es la geósfera más interna y ocupa el 14% del volumen del planeta, un 31% de su masa total y tiene una densidad elevada, de 9,5 a 18gr/cm3.

El núcleo es muy denso. Compuesto básicamente por hierro, níquel y azufre. El núcleo puede dividirse en dos partes:
Núcleo externo: sus límites son las discontinuidades de Guttemberg y la de Wiechert-Lehman, localizadas a los 5100km de profundidad, lo que le da un espesor de 2200km.

Su densidad varía entre los 9,5 y 11,5gr/cm3 y su estado es líquido (o se comporta como tal).

La composición correspondería a silicatos muy básicos, carburos, sulfuros y nitruros, pero predominantemente e igual que el núcleo interno, de níquel y hierro; y de allí la denominación de NIFE (de los símbolos químicos Ni y Fe).
Núcleo interno: su densidad es muy elevada, entre los 22,5 y 18 gr/cm3. Sus límites son la discontinuidad de Wiechert y el centro del planeta (6371km), lo que le da un espesor aproximado de 1300km.

Su temperatura es de unos 6000°C y su presión supera los tres millones de atmósferas por centímetro cuadrado en el centro.

La composición es de hierro y níquel, con predominio de hierro –más de un 90%- .
Discontinuidades sísmicas
Se han localizado tres discontinuidades muy manifiestas, esto es, con marcada incidencia en el comportamiento de las ondas y otras dos menos significativas.

Las primeras tres son Mohorovicic, Guttemberg y Wiechert-Lehman y las otras dos son Conrad y Repetti.

Desde la superficie hacia el centro de la Tierra, se las encuentra en el siguiente orden:
Discontinuidad de de Mohorovicic: se la suele llamar Moho y es importante porque se ubica en la base de la corteza, a una profundidad, según las zonas de 5-10 /40-50 km. La velocidad de las ondas P aumenta bruscamente de 6,2 a 8,5 km/s.

Discontinuidad de Repetti: es secundaria y se ubica entre los 250 y los 750 km. La variación de la velocidad es gradual, no brusca. Está localizada dentro del manto e indica que las capas superiores (manto superior) están en estado semilíquido, mientras que las inferiores (manto inferior) son más rígidas. Separa al manto en dos capas.

Discontinuidad de Guttemberg: es importante porque separa al manto del núcleo. Se localiza a los 2900km y las ondas P reducen bruscamente su velocidad de 13 a 8 km/s. Además absorbe a las ondas S o secundarias, lo que indica que el material se encuentra en estado líquido o más correctamente, teniendo en cuenta la presión y temperatura, se comporta como un líquido.

Discontinuidad de Wiechert-Lehman: se localiza a los 5100km, la velocidad de las ondas p se incrementan bruscamente de 8 a 11 km/s. Separa al núcleo externo del interno.

Los meteoritos
Los meteoritos aportan datos sobre la composición del núcleo terrestre, ya que se cree que son restos del material a partir del cual se formó la Tierra. Son cuerpos sólidos extraterrestres que se originan en un punto denominado “Punto Radiante” y que mantienen una órbita muy elíptica. Su edad es algo mayor a la de la tierra. Su frecuencia es de unos 6 por hora pero en ciertas oportunidades se incrementa hasta 100 por hora, fenómeno que se conoce como “Lluvia de Meteoritos”.

Las denominadas estrellas fugases son meteoritos de tamaño reducido, que al ingresar en la atmósfera se vuelven incandescentes por la fricción.

Los meteoritos se pueden clasificar según su composición en:

Sideritos: Compuestos por 90% de Fe y 8,8% de Ni con densidad de 7,5 (corresponderían al núcleo terrestre).

Siderolitos: Compuestos por Fe, Ni, MgO, FeO, SiO2 (es decir, Silicatos de Magnesio y de Hierro). Su densidad es de 5 gr/cm3 y se corresponde con el manto terrestre.

Aerolitos: Con composición equivalente a la corteza terrestre, es decir, Silicatos de Ca y Mg y con densidad de 3,5 gr/cm3.

Además del modelo basado en las discontinuidades, los geólogos han establecido un modelo basado en el comportamiento. Este modelo dinámico incorpora los desplazamientos horizontales, es decir, reconoce que los continentes se desplazan lateralmente. El modelo estático sólo explicaba movimientos verticales: los continentes por ser más livianos flotan, sobre una corteza de composición oceánica.

Estos modelos se siguen ajustando para intentar explicar los datos obtenidos mediante nuevos instrumentos tecnológicos: los principales son:

La prensa de yunque de diamante, que permitió reproducir experimentalmente las condiciones del centro de la Tierra y los ordenadores que permitieron obtener imágenes tridimensionales del manto llamadas TOMOGRAFÍAS SÍSMICAS. Estas permiten definir cambios mínimos de velocidad en el manto que se traducen en zonas calientes o frías y por lo tanto, definen corrientes convectivas

Modelo Dinámico
Es una división del interior de la Tierra en capas no diferenciadas por su composición sino por su dinámica, manifestada por el comportamiento térmico.

Según el modelo dinámico la Tierra puede dividirse en cuatro capas:
La litosfera comprende la corteza y los primeros 50 km del manto, zona que los geólogos denominaron manto litosférico. Se encuentra fragmentada en grandes porciones rígidas que se mueven una respecto a otra, a razón de unos 2 a 20 cm al año. Estas son las placas litosféricas. La litosfera continental es más gruesa que la litosfera oceánica.

Astenosfera: Se corresponde con una gran parte del manto superior. Constituye la capa de comportamiento plástico sobre la que se desplazan las placas litosféricas. Su composición es similar a la del resto del manto, pero presenta la particularidad de que una pequeña fracción de los minerales constituyentes se encuentra fundida. Esta pequeña proporción de material fundido le da a la Astenosfera la posibilidad de deformarse con mayor facilidad que el material situado por encima y por debajo. Conforma una zona de transición, de algunas decenas de kilómetros de espesor, entre la litosfera (en la que los desplazamientos de las placas son horizontales) y las capas más profundas del manto (en las que el movimiento tiene lugar en células convectivas). La astenosfera tiene mayor espesor debajo de la delgada corteza oceánica que debajo de la corteza continental, donde inclusive, puede no llegar a detectarse. Los datos actuales que brinda la tomografía sísmica cuestionan seriamente la existencia universal de esta capa.

Mesosfera, se encuentra por debajo de la astenosfera. Comprende el resto del manto superior y todo el manto inferior. A estas profundidades la rigidez de los materiales es mayor debido a las condiciones ambientales reinantes.

Endosfera, se corresponde con el núcleo. Su parte externa es fluida mientras que su parte interna es sólida. Esta capa marca un cambio en las propiedades físicas de las capas terrestres, ya que su parte más externa está sometida a la circulación convectiva responsable del movimiento de las placas litosféricas.

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/MedioNatural1I/contenido1.htm#

Biología y Geología 1º Bach - Animaciones de Geología
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