Interior de la Tierra

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					          Interior de la Tierra




GEOL 3025: Cap. 12     Prof. Lizzette Rodríguez
     Sondeo (reconocimiento) del
          interior terrestre
 Mayoría  del conocimiento del interior
 terrestre viene del estudio de ondas sísmicas
  – Tiempo de propagación ondas P
    (compresionales) y S (cizalla) a través del
    planeta: varía con las propiedades del material
  – Variaciones en tiempo de propagación
    corresponden a cambios en los materiales
    encontrados
    Cont. Sondeo del interior terrestre
 Naturaleza   de las ondas sísmicas
  – Velocidad depende de la densidad y elasticidad del
    material
  – Dentro de una misma capa: velocidad generalmente
    aumenta con profundidad debido a que la presión crea un
    material compacto más elástico
  – Ondas compresionales (P) pueden propagarse tanto a
    través de líquidos como sólidos
  – Ondas de cizalla / transversales (S) no pueden viajar a
    través de líquidos
  – En todo material, las ondas P viajan más rápido que las S
  – Cuando las ondas sísmicas pasan de un material a otro, la
    onda es refractada (doblada)
               Ondas P y S moviéndose
                 a traves de sólidos

                                        Producen
                                        cambio de
                                        forma sin
                                        modificar
Compresiones
                                        volumen del
           y
                                        material:
 expansiones
                                        liquidos no
    alternas
                                        permiten
                                        cambios de
                                        forma---
                                        ondas S no
                                        viajan a
                                        traves de
                                        ellos
              Ondas sísmicas y
         la estructura de la Tierra
 Cambios   abruptos en las velocidades de las
  ondas sísmicas que ocurren a profundidades
  específicas ayudaron a sismologos a concluir
  que la Tierra se debe componer de capas
  distintas
 Capas estan definidas por composición:
  – Por la zonación por densidad en los periodos de
    fusión parcial (durante las primeras etapas de
    historia de la Tierra), el interior del planeta no es
    homogéneo
                 Ondas sismicas viajaran en
                 linea recta a traves de un
                 planeta hipotetico con
                 propiedades uniformes
                 (homogeneo) y a
                 velocidades constantes




Trayectorias de las ondas
   a traves de un planeta
       donde la velocidad
 aumenta con profundidad
Unas pocas de las muchas trayectorias
posibles que los rayos sismicos siguen a
          traves de la Tierra
           Cont. Ondas sísmicas y
          la estructura de la Tierra
 Capas   definidas por composición
  – Tres capas principales
    Corteza –capa externa y delgada, fluctúa de 3
     km (2 mi) en las dorsales oceánicas a 70 km (40
     mi) en cordilleras montañosas
    Manto – capa rocosa (rica en silice), que se
     extiende a una profundidad de ~2900 km (1800
     mi)
    Núcleo – Esfera rica en Fe y con un radio de
     ~3486 km (2161 mi)
           Cont. Ondas sísmicas y
          la estructura de la Tierra
 Capas   definidas por propiedades físicas
  – Al aumentar profundidad la Tierra se caracteriza
    por aumentos graduales en temperatura, presión y
    densidad
  – Dependiendo de la temperatura y profundidad, un
    material terrestre puede comportarse como sólido
    fragil (brittle), deformarse de manera plastica, o
    fundirse y convertirse en líquido
  – Las capas principales del interior terrestre se basan
    en propiedades físicas y resistencia (strength)
    mecánica
            Cont. Ondas sísmicas y
           la estructura de la Tierra
 Cont.   Capas definidas por propiedades físicas
  – Litosfera (esfera de roca)
    Capa  más externa de la Tierra
    Consiste de la corteza y la parte más externa del
     manto
    Relativamente fria y rígida

    ~ 100 km en espesor, aunque puede alcanzar los
     250 km o mas bajo las partes más antiguas de los
     continentes
           Cont. Ondas sísmicas y
          la estructura de la Tierra

 Cont.   Capas definidas por propiedades físicas
  – Astenosfera (esfera débil)
    Localizada   por debajo de la litosfera, en la región
     del manto superior hasta una profundidad de
     ~600 km
    Experimenta un grado de fusión en la parte
     superior, lo que permite el movimiento
     independiente de la litosfera sobre la astenosfera
           Cont. Ondas sísmicas y
          la estructura de la Tierra

 Cont. Capas definidas por propiedades
 físicas
  – Mesosfera o manto inferior
    Capa  rígida que se encuentra entre los 660 km
     – 2900 km de profundidad
    Rocas son extremadamente calientes y
     experimentan flujo gradual
           Cont. Ondas sísmicas y
          la estructura de la Tierra
 Cont. Capas definidas por propiedades
 físicas
  – Núcleo externo
    Compuesto   principalmente de una aleación de
     Fe y Ni
    Capa líquida
    2270 km (1410 mi) en espesor
    Flujo de convección genera el campo magnético
     de la Tierra
       Cont. Ondas sísmicas y
      la estructura de la Tierra

 Cont. Capas definidas por propiedades
 físicas
  – Núcleo Interno
    Esferacon un radio de 3486 km. (2161 mi)
    Más resistente que el núcleo externo

    Se comporta como un sólido
 Estructura
estratificada
de la Tierra
          Descubrimiento de los
           límites principales

 El   Moho (Discontinuidad de Mohorovicic)
  – Andriaja Mohorovicic (1909)
  – Separa los materiales de la corteza del manto
  – Identificado por un cambio en la velocidad
    de propagación de las ondas P
        Cont. Descubrimiento de los
            límites principales
 Límite   entre el manto y el núcleo
  – Beno Gutenberg (1914)
  – Basado en la observacion de que ondas P desaparecen
    a 105o del sismo y reaparecen a 140o
  – Este cinturon de 35o:
     Zona   de sombra de las ondas P
  – Se caracteriza por la refracción de las ondas P
  – Ondas S no viajan a través del núcleo: evidencia de la
    existencia de una capa líquida por debajo del manto
    rocoso
Zona de
sombra
 de las
ondas P
Trayectorias de ondas P y S
    Cont. Descubrimiento de los
        límites principales

 Descubrimiento   del núcleo interno
  – Inge Lehmann (1936)

  – Las ondas P que pasan a través del núcleo
    interno muestran un aumento en velocidad,
    lo que sugiere un núcleo interno sólido.

  – Discontinuidad Lehmann – entre el nucleo
    externo y el interno
                         Corteza
 La   más fina de las divisiones del planeta
  – Varía en espesor (excede los 70 km en regiones
    montañosas, mientras que en corteza oceánica varía
    de 3-15 km)
 Dos   partes
  – Corteza continental
       Densidadpromedio: 2.7 g/cm3
       Composición similar a la roca ígnea félsica granodiorita
  – Corteza oceánica
       Densidad:3.0 g/cm3
       Compuesta principalmente de basalto
                  Manto

 Contiene  el 82% del volumen del planeta
 Capa sólida y rocosa

 Sección superior: formada por peridotita
  (roca ultramáfica)
 Dos partes
  – Mesosfera (manto inferior)
  – Astenosfera (manto superior)
                    Nucleo
 Más grande que el planeta Marte
 Esfera central densa

 Dos partes
  – Núcleo externo – capa externa líquida de 2270
   km en espesor
  – Núcleo interno – esfera sólida interna de radio
   de 1216 km
             Cont. Nucleo

 Densidad   y composición
  – Densidad promedio: 11 g/cm3 (casi 14
    veces la densidad del agua)
  – Principalmente Fe, con 5%-10% Ni y
    pequeñas cantidades de otros elementos
    menores.
               Cont. Nucleo

 Origen

  – Explicación más aceptada es que se formo
    temprano en la historia de la Tierra
  – A medida que la Tierra comenzó a enfriarse,
    el Fe en el núcleo comenzó a cristalizarse y
    el núcleo interno comenzó a formarse
               Cont. Nucleo
 Campo   magnético terrestre
 – Qué necesita el núcleo para llevar el campo
   magnético de la Tierra:
   conducir   electricidad y ser móvil
 – El núcleo interno circula más rápido que la
   superficie terrestre
 – El eje de rotación esta desplazado 10o con
   respecto a los polos geográficos
Posible origen del campo magnético:
conveccion vigorosa de la aleacion de Fe
   fundido del nucleo externo liquido
     La maquina termica del
      interior de la Tierra
 Gradiente   geotermico
  – Varía considerablemente de lugar en lugar
  – Promedio de 20C y 30C por km de
    profundidad en la corteza terrestre
        razón de aumento es mucho menor en el
    esta
     manto y en el núcleo
Gradiente
geotermico
     Cont. La maquina termica del
         interior de la Tierra
 Procesos  principales que han contribuido
 al calor interno del planeta
  – Calor emitido por desintegracion radiactiva
    de isótopos de uranio (U), torio (Th) y
    potasio (K)
  – Calor liberado por la cristalización de Fe
    para formar el núcleo interno
  – Calor liberado por la colisión de partículas
    durante la formación de la Tierra
       Cont. La maquina termica del
           interior de la Tierra
 Flujo   de calor en la corteza
  – Proceso conocido como conducción
  – Las razones (rates) de flujo de calor en la corteza son
    variables
 Convección    del manto
  – El cambio de temperatura con respecto a profundidad
    no es muy grande en el manto
  – Manto: debe tener un método efectivo para transmitir
    calor del núcleo hacia fuera.
     Cont. La maquina termica del
         interior de la Tierra
 Cont.   Conveccion del manto
  – Provee la fuerza que impulsa las placas de la
    litosfera a través del globo
  – Debido a que el manto transmite ondas S y
    fluye al mismo tiempo, es descrito como que
    posee un comportamiento plástico (de
    naturaleza tanto sólida como líquida)

				
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