Download Métodos de estudio del interior de la tierra

IES LAS SALINAS 2012-2013
Métodos de estudio
Los métodos empleados para determinar la
composición y estructura de la Tierra, se
clasifican en:
 - Métodos directos
 - Métodos indirectos
1.1. Métodos directos
 Se basan en la observación directa de los
materiales que componen la Tierra. Sólo
proporcionan información de los primeros
kilómetros, por lo que es muy limitada.
 Los más destacados son:
Análisis de rocas existentes en la superficie:
Análisis de rocas existentes en la
superficie:
Rocas formadas en superficie:
 Estudio directo de rocas sedimentarias
Accesibilidad inferior a 8 Km
Rocas formadas en el interior:
 Rocas ígneas: (metamórficas, plutónicas y filonianas)
Formadas entre 15 y 20 Km. Puestas al descubierto por
erosión de los materiales existentes encima
 Rocas volcánicas: A veces poseen XENOLITOS = roca
extranjera (fragmentos de roca arrancados del manto)
 Formadas a mayor profundidad
 Arrojadas al exterior mediante erupciones volcánicas
Estudio de testigos de sondeos
Accesibilidad: de 8 a 15 Km
Sondeo de Kola
 Localización: área de PechengaZapolyarny,Ppenínsula de Kola (Rusia)
Tamaño: El pozo SG-3 (12.262 m.). Es el pozo más
profundo perforado hasta la actualidad.
Objetivo:Conocer la Corteza Continental
profunda
Duración: 1970 a 1989
Problemas: En el funcionamiento de la tecnología
utilizada
Perforaciones en minas
 Las más profundas pueden tener 3 km
Perforaciones petrolíferas
 Llegan a alcanzar los 7 km de profundidad
1.2. Métodos indirectos
 Los métodos indirectos se basan en cálculos y





deducciones obtenidos al estudiar las
propiedades físicas y químicas que posee la
Tierra.
Se trata de métodos geoquímicos y geofísicos.
Estos métodos solamente proporcionan gráficas,
que interpretadas, permiten sugerir hipótesis
sobre la composición y estructura del interior de
la Tierra.
Para su estudio, se han agrupado en:
- métodos no sísmicos
- metodos sísmicos
Estudio de rocas extraterrestres
 Se trata de rocas formadas en el exterior del planeta, que llegan a
la superficie de la Tierra en forma de meteoritos
 Los meteoritos son cuerpos celestes que se han formado junto
con el resto del Sistema Solar, a partir de la misma nebulosa, hace
unos 4.500 millones de años, por lo que su composición debe ser
similar.
Los meteoritos
Cuando impactan con la superficie terrestre
producen en ella cráteres de impacto, y pueden
sacar a la superficie rocas del interior.
El estudio de meteoritos aporta información sobre:
 Abundancia de los elementos químicos que
existen en el Sistema Solar
 Composición de las capas internas de la Tierra
 Edad del Sistema solar
Método gravimétrico
 La gravimetría detecta anomalías de la gravedad, las cuales


1.
2.
3.
permiten calculara la densidad y el espesor de la corteza
terrestre.
La gravedad obedece a la ley de la gravitación universal,
enunciada por Newton.
Los parámetros de los que depende el valor de la aceleración de
la gravedad en cada punto de la superficie terrestre son:
Constante de gravitación (valor constante)
Radio de la Tierra (valor conocido en el punto considerado)
Masa de la Tierra, que a su vez depende:
- Volumen de la Tierra (valor constante)
- Densidad valor que varia con:
+ distintas composiciones
+ estructuras que constituyen el planeta
Método gravimétrico
 Una técnica gravimétrica interesante es el estudio de
las "anomalías gravimétricas", ya que aporta datos
sobre el interior de la Tierra.
 Una anomalía de la gravedad es la diferencia entre los
valores calculados teóricamente y los reales medidos
con el gravímetro en un punto, después de haber
aplicado las correcciones necesarias.
 Las anomalías pueden ser:
1. Positivas: Son producidas por cuerpos de alta densidad
2. Negativas: Son producidas por cuerpos de baja densidad
Método gravimétrico
Permite:
 Deducir la situación de:
1. cuencas sedimentarias
2. intrusiones volcánicas
3. cuerpos mineralizados
4. fallas
5. zonas de subducción, etc.
 Deducir la existencia de dos tipos de corteza de diferente
composición:
1. corteza oceánica formada por basalto (densidad = 3 g/cm3)
2. corteza continental formada por granito (densidad = 2,7 glcm3)
 Interpretar
1. algunos procesos tectónicos de elevación o hundimiento que
afectan a la corteza terrestre.
Método magnético
 El campo magnético de la Tierra puede compararse, con el que
generaría una barra magnética (teoría del dipolo magnético)
situada en el centro de la Tierra, de forma que las líneas de fuerza
magnéticas describirían un bucle desde el polo sur magnético
hasta el polo norte magnético
Origen del campo magnético
DINAMO TERRESTRE
 Supone que el campo magnético se origina por
rotación diferencial entre el núcleo interno (sólido),
que actúa como inductor y el conjunto manto-corteza
(sólido) que actúa de inducido, separados por una
capa intermedia fundida que es el núcleo externo.
 El campo magnético periódicamente cambia su
posición. Cuando una roca se forma adquiere la
magnetización del campo magnético en ese momento.
Esto da lugar a la presencia de anomalías magnéticas.
Método sísmico
 Se basa en el estudio de la vibración de las ondas
sísmicas, detectadas en unos dispositivos llamados
sismógrafos.

Este es un ejemplo de un antiguo sismógrafo chino. Cuando se daba una pequeña vibración
en la tierra, las bolas colocadas en las bocas de los dragones, caían a las bocas de las ranas,
provocando un ruido que alertaba a la población de un posible terremoto.
Tipos de ondas sísmicas:
 Ondas P / primarias / longitudinales. Son las más
rápidas (dependiendo de la compresibilidad rigidez y
densidad de la roca), la vibración de la materia se
produce en la misma dirección en que se propagan las
ondas. Se propagan tanto en sólidos como en líquidos.
 Ondas S / secundarias / transversales. Son más lentas
que las P. La vibración de la materia es perpendicular a
la dirección de propagación de las ondas. Se propagan
únicamente en sólidos.
 Estudiando estos dos tipos de ondas se obtuvo la
siguiente gráfica de propagación:
Información que aportada por la
gráfica anterior:
 - 0-33 Km. La velocidad de las ondas aumenta. Es un medio
sólido y rígido al encontrarnos en la corteza.
 -33-2900 Km. Esta zona corresponde al manto. Se caracteriza
por un cambio brusco en la velocidad de las ondas a su entrada
en este (discontinuidad de Mohorovicic)
 2900-5100. Nos encontramos en el núcleo externo. A la entrada
de este, en la discontinuidad de Gutenberg, la velocidad de las
ondas P disminuye considerablemente (ya que es un medio más
denso) y las ondas S dejan de propagarse. Por ello, decimos que
nos encontramos en un medio líquido.
 -5100-6370. Estamos en el núcleo interno. Las ondas P aumentan
su velocidad en la discontinuidad de Wiechert – Lheman. Se
encuentra en estado sólido.
La misma gráfica anterior
Con los datos obtenidos por esta gráfica y otros métodos directos e
indirectos se ha obtenidos la siguiente tabla de estructura y composición
de la Tierra
La estructura del planeta Tierra
Capa
Discontinuidad
en la base
Espesor
Densidad
media
(kg/m3)
Composición
Corteza
Mohorovicic (1070 km)
10-70 km
2300-2700
Basalto (c.
oceánica)
Granito (c.
continental)
Superior
Repetti (670 km)
6oo km
3400-4000
Inferior
Gutenberg (2900
km)
2230 km
4500-6000
Externo
Lehman (5150
km)
2250 km
9800-12000
Manto
Núcleo
Interno
Peridotitas
80% de hierro
20% de níquel
Esfera de 1220 12000-12500 y otros metales
km de radio
La corteza
 Existen dos tipos: la que forma el fondo de los océanos y la
que forma los continentes:
 Corteza oceánica: Compuesta principalmente por basalto,
una roca volcánica negra que, por lo general, no se aprecian
cristales de minerales porque se han solidificado
rápidamente. Puede estar cubierta por sedimentos, sobre
todo cerca de los continentes.
 Corteza continental: Constituida principalmente por
granito, una roca plutónica blanquecina o grisácea, en la
que es fácil ver cristales de cuarto, feldespato y mica. Esta
corteza contiene también rocas sedimentarias,
metamórficas y volcánicas.
Características de la corteza
 El granito es menos denso que el basalto. Esta diferencia de
densidad impide que ambos se mezclen y los continentes
no se pueden hundir en el manto. Por ello los continentes
han aumentado su grosor a lo largo de la historia geológica.
La corteza oceánica sí puede hundirse en el manto y
mezclarse con él, por lo que nunca llega a ser muy gruesa.
Esto produce dos efectos:
1. En la corteza granítica encontramos rocas de hasta 4000
millones años de antigüedad, mientras que en la corteza
basáltica no aparecen rocas de más de 200 millones de
años.
2. La corteza basáltica es más delgada y forma el suelo
oceánico mientras que la granítica sobresale y forma los
continentes.
El manto
 Es más homogénea que la de la corteza. Su principal
componente son las peridotitas, un grupo de rocas cuyos
principales minerales son los olivinos y los piroxenos.
 Aunque su composición es muy homogénea, su densidad
no lo es tanto, ya que a una profundidad de unos 670 km la
presión debida al peso de las rocas suprayacentes es tan
grande que los minerales de la peridotita adquieren una
estructura más compacta y por tanto más densa. Este
cambio abrupto de densidad constituye la discontinuidad
de Repetti, que separa el manto superior del inferior.
Nivel D’’
 En la discontinuidad de Gutenberg, en el contacto entre el
núcleo externo y el manto inferior, la temperatura es de
3700 ºC. En esta zona los estudios sísmicos informan de la
presencia de una capa de entre 100 y 400 km de grosor que
forma la transición entre el manto y el núcleo: es la capa
D’’ (D segunda o D doble prima).
 Se cree que está formada por los restos más denso del
manto, decantados allí a lo largo de millones de años, tras
haberse ido hundiendo lentamente. Quedan flotando
sobre el núcleo externo. No se hunden en el núcleo porque
este posee una densidad mucho mayor.
 En el manto se dan corrientes de convección que hacen que
los materiales de la capa D’’ puedan también ascender y
llegar a la parte superior.
Estructura del manto
El núcleo terrestre: origen
 El origen del Sistema Solar, hace unos 5000 millones de
años, fue un proceso violento con colisiones de planetas,
asteroides y cometas.
 El calor originado por aquellas colisiones, junto con el
producto de las desintegraciones de elementos radiactivos,
acabó por fundir casi por completo los planetas, lo que a su
vez permitió que el hierro , un elemento metálico muy
denso y abundante, se fuera decantando hacia el interior,
quedando sobre él una envoltura rocosa menos densa.
 Gran parte de los meteoritos que llegan a la tierra son
restos de aquella época. Por eso los hay metálicos y rocosos,
que son fragmentos del núcleo y del manto de planetas que
sucumbieron a las colisiones en aquella época.
El núcleo terrestre: composición
 Se calcula que el núcleo está formado por al menos un
80% de hierro y más de un 10% de níquel. El resto de
su masa, menos del 10%, es probable que esté
compuesta por oxígeno, carbono y azufre, tres
elementos no metálicos que se combinan fácilmente
con hierro.