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ORIGEN Y ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA
María del Carmen Cabrera SantanaFrancisco José Pérez Torrado
Universidad de Las Palmas de Gran Canaria
1. INTRODUCCIÓN
Datos básicos
2. MÉTODOS DE ESTUDIO
Meteoritos
Ondas sísmicas
3. ESTRUCTURA INTERNA
Distribución estática (geoquímica)
Distribución dinámica
4. NÚCLEO - MANTO
Núcleo Externo vs Núcleo Interno
Manto Superior vs Manto Inferior
Origen del núcleo y manto
5. CORTEZA
Corteza Continental vs Corteza Oceánica
Crecimiento Corteza Continental
Orígenes
INTRODUCCIÓN
ALGUNOS PARÁMETROS FÍSICOS DE LA TIERRA
MASA 5,97 x 1024 kg
VOLUMEN 1,083 x 1012 km
DENSIDAD (media) 5,51 g/cm3
DIÁMETRO (medio) 12742 km
GRAVEDAD (media en superficie) 9,78 m/s2
CAMPO MAGNÉTICO 0,3-0,6 gauss
CALOR INTERNO 1,4 x 10-6cal/cm2s
PERIODO DE TRASLACIÓN 365,26 días
PERIODO DE ROTACIÓN 23,93 h
Foto NASA
INTRODUCCIÓN
ALGUNOS PARÁMETROS FÍSICOS DE LA TIERRA
Tabla tomada de Anguita (1988)
MÉTODOS DE ESTUDIO
METEORITOS
Tabla tomada de Anguita (1988)
SIDERITOS 98% aleaciones Fe-Ni (cristalizado, con figuras Widmanstätten), 2% mineralesreducidos (como la Troilita, SFe)
SIDEROLITOS 50% aleaciones Fe-Ni, 50% silicatos (olivinos y piroxenos)
LITOMETEORITOS
ACONDRITAS Formadas casi exclusivamente por olivinos y piroxenos cristalizados
CONDRITASPresencia de cóndrulos (estructuras esferoidales de mm diámetro interpretadas comogotas fundido). Las condritas carbonáceas presentan además volátiles (agua, CO2, etc)y compuestos orgánicos (aminoácidos)
MÉTODOS DE ESTUDIO
METEORITOS
Figura tomada de Anguita (1988)
Siderito presentando la típica figura deWidmanstätten
MÉTODOS DE ESTUDIO
ONDAS SÍSMICAS
REBOTE ELÁSTICO (Teoría de Reid)• En el entorno de una falla se acumulan tensiones que provocan deformaciones enlos materiales a ambos lados del plano de falla pero sin movimientos diferenciales.• Cuando la tensión supera un umbral de resistencia a la fricción, se produce undesplazamiento local en un foco (hipocentro) que rápidamente se extiende en todaslas direcciones.• Conforme la ruptura se extiende a lo largo del plano de falla, los bloques semueven diferencialmente entre sí, alcanzando una nueva posición de equilibrio.• La tensión alrededor de la falla desparece y el suelo “rebota” a su estadoprimitivo.
Figuras tomadas de
Tarbuck y Lutgens (2005)
MÉTODOS DE ESTUDIO
ONDAS SÍSMICAS
• MAGNITUD: Medida instrumental basada en la amplitud máxima medida en un sismograma a unadeterminada distancia del epicentro. Se utiliza la Escala de Richter y da idea de la energía liberada.• INTENSIDAD: Da idea de los daños materiales causados y se utiliza la escala de Mercalli
Figura tomada de Tarbuck y Lutgens (2005)
MÉTODOS DE ESTUDIO
ONDAS SÍSMICAS
Tablas tomadas de Tarbuck y Lutgens (2005)
Cada valor de magnitud es 32 veces mayor que el anterior
MÉTODOS DE ESTUDIO
ONDAS SÍSMICAS
ONDAS VIBRACIÓN VELOCIDAD
PRIMARIAS (P) Longitudinal
SECUNDARIAS (S) Transversal
Figuras tomadas de
Monroe et al. (2008)
ρµ3/4+
=kvp
ρµ
=sv
MÉTODOS DE ESTUDIO
ONDAS SÍSMICAS
La propagación de las Ondas Sísmicas, al igual que otras ondas esféricas, sigue la Ley de Snell, de formaque las ondas sufren refracción o reflexión al pasar por medios con diferentes densidades, de acuerdo con laecuación
sen αi / sen αr = vi / vr = cte
Figura modificada de Anguita (1988)
MÉTODOS DE ESTUDIO
ONDAS SÍSMICAS
Figuras tomadas de Tarbuck y Lutgens (2005)
MÉTODOS DE ESTUDIO
ONDAS SÍSMICAS
Figura tomada de Tarbuck y Lutgens (2005)
Figura modificada de Anguita (1988)
MÉTODOS DE ESTUDIO
ONDAS SÍSMICAS
Figura tomada de Tarbuck y Lutgens (2005)
MÉTODOS DE ESTUDIO
ONDAS SÍSMICAS
Figura tomada de Tarbuck y Lutgens (2005)
Figura tomada de Bastida (2005)
ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA
Figura tomada de Bastida (2005)
Tablas tomadas de Anguita (1988)
Distribución geoquímica
vs
Distribución dinámica
ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA
EL NÚCLEO DE LA TIERRAComportamiento de las ondas P-S, densidad (10-13 g/cm3) y T (4000-6700 ºC) estimadas, presencia de fuerte campomagnético y analogías con sideritos, permiten establecer:• Composición metálica: aleación Fe-Ni, con pequeñas proporciones de otros elementos (S?)• Núcleo externo líquido e interno sólido• Corrientes convectivas en el núcleo externo que convulsionan la capa D”
Curva fusión Fe-Ni con un 10% de S
Gradiente geotérmicoCurva fusión
peridotita
Datos sísmicos
Figura tomada de Anguita (1988)
Figuras modificadas de Anguita y Moreno (1991)
EL NÚCLEO DE LA TIERRAPara el origen del núcleo se barajan 3 modelos:A. Acreción homogénea (condensación en equilibrio)B. Acreción heterogéneaC. Hipótesis sintética
Figura tomada de Anguita (1988)
EL MANTO DE LA TIERRAComportamiento de las ondas P-S, densidad (3,5-5,6 g/cm3) y T (2000-3500 ºC) estimadas, analogías con litometeoritos, estudios de xenolitosen rocas volcánicas y complejos ofiolíticos, permiten establecer:• Composición silicatada: silicatos ricos en Mg-Fe• Cambio de coordinación tetraédrica a octaédrica en los silicatos en eltránsito manto superior a inferior• Anisotropía pronunciada en el manto superior• Presencia de magmas silicatados en el canal de baja velocidad sísmica• Convección térmica a gran escala
Figura tomada de Anguita (1988)
Tabla tomada de Nicolas (1995)
EL MANTO DE LA TIERRA
Deformación “caliente” (1250 ºC) en la astenosfera bajo la dorsal
Deformación “fría” (1000 ºC) sobre la litosfera cabalgada
Figuras tomadas de Nicolas (1995)
Figura tomada de Anguita (1988)
EL MANTO DE LA TIERRAEl origen del manto comparte los mismos postuladosque el del núcleo. Pero un aspecto interesante aconsiderar es el calor del manto, para el que seestablecen varias hipótesis:• Exclusivamente radiactiva: hipótesis condrítica• Calor primordial: generada en la acreción (impactos)o posteriormente por colapso núcleo (granacontecimiento térmico)Sea cual sea el origen del calor, lo cierto es que elManto terrestre es el gran termostato del planeta.
Tabla tomada de Anguita (1988)
Figura tomada de Nicolas (1995)
LA CORTEZA DE LA TIERRAComportamiento de las ondas P-S, densidades y T estimadas, y OBSERVACIÓN DIRECTA DE LOS MATERIALES,permiten establecer:• Corteza oceánica de composición basáltica, por enfriamiento de magmas procedentes de la fusión parcial del mantoastenosférico bajo las dorsales.• Corteza continental menos densa y mucho más heterogénea (fraccionamiento intenso).• Corteza continental mucho más vieja que la oceánica• Distribución simétrica de la Corteza oceánica a partir de las dorsales, mientras que la de la Corteza continental esaproximadamente concéntrica.
Figura tomada de Nicolas (1995)Figura tomada de Mehier (1995)
EDAD Y DISTRIBUCIÓN DE LA CORTEZA OCEÁNICA
Figura tomada de
Tarbuck y Lutgens (2005)
LA CORTEZA DE LA TIERRA
LA CORTEZA DE LA TIERRA
Figura tomada de Anguita (1988)
ESTRUCTURA DE LA CORTEZA CONTINENTAL
LA CORTEZA DE LA TIERRA
ESTRUCTURA DE LA CORTEZA CONTINENTAL
Figuras tomadas de Tarbuck y Lutgens (2005)
EDAD Y DISTRIBUCIÓN DE LA CORTEZA CONTINENTAL
Figura tomada de Clark (1983)
LA CORTEZA DE LA TIERRA
CRECIMIENTO DE LA CORTEZA CONTINENTAL
LA CORTEZA DE LA TIERRA
Los mecanismos de crecimiento continental son dos:• Underplating• Obducciones (colisiones continentales - complejosofiolíticos)En cuanto al ritmo de crecimiento de los continentes,se establecen 4 modelos: continuo inacabado,crecimiento continuo acabado, inicial acabado, inicial yluego decrecimiento Figuras tomadas
de Anguita (1988)
REFERENCIAS• Anguita, F. (1988): Origen e historia de La Tierra. Ed. Rueda, Madrid. 525 pp.
• Anguita, F. y Moreno, F. (1991): Procesos geológicos internos. Ed. Rueda, Madrid. 232 pp.
• Bastida, F. (2005): Geología. Una visión moderna de las Ciencias de la Tierra. Ed. Trea, Gijón.Volumen I, 974 pp. y Volumen II, 1031 pp.
• Clark, B. (1983): La corteza continental. Investigación y Ciencia, 86, 76-88.
• Mehier, B. (1995): Magmatisme et Tectonique des Plaques. Ed. Ellipses, Paris. 256 pp.
• Monroe, J.S.; Wicander, R. y Pozo, M. (2008): Geología. Dinámica y evolución de La Tierra (4ªedición). Ed. Paraninfo, Madrid. 726 pp.
• Nicolas, A. (1995): Las montañas bajo el mar. Expansión de los océanos y Tectónica de Placas. Ed.Springer-Verlag Ibérica, Barcelona. 200 pp.
• Tarbuck, E.J. y Lutgens, F.K. (2005): Ciencias de la Tierra. Una introducción a la Geología Física (8ªedición). Ed. Pearson-Prentice Hall, Madrid. 710 pp.