2. métodos de estudio del interior de la tierra 1

METODOS DE

ESTUDIO DEL

INTERIOR DE

LA TIERRANieves Turiel, Juan de la Viuda, Adela Nagore, María Moldon, Andrea Rodicio, Víctor y Ernesto Martínez.

¿En qué consisten los métodos de estudio directos del interior de la Tierra?

•Los métodos de estudio directo consisten en la observación directa de los materiales que componen nuestro planeta o de alguna de sus propiedades físicas.

•Solo pueden estudiarse los materiales de las capas más superficiales.

•A partir de los datos obtenidos se infieren cómo pueden ser los materiales de capas más profundas.

El inconveniente de estos métodos de estudio es la limitación tecnológica que sólo ha permitido excavar poco más de los primeros 12 km bajo la superficie de la corteza terrestre.

Existen diferentes métodos de estudios directos

Minas Sondeos

Minas y Sondeos

Las minas son excavaciones que se realizan para extraer minerales. Se pueden distinguir entre:

•MINAS A CIELO ABIERTO: Poco profundas solo darán información de capas más próximas a la superficie.

•GALERIAS SUBTERRÁNEAS: Se obtienen rocas y minerales a mayor profundidad.

Los sondeos son perforaciones taladradas en el subsuelo. Consisten en perforaciones verticales de más de 30 m de longitud de las que se extraen unos cilindros de rocas llamados “testigos” que no dan información de la capa objeto de estudio.

Algunos sondeos son el de Kola y el de Mohole.

El Pozo Superprofundo de Kola (KSDB) fue un proyecto de prospección científica de la URSS para profundizar en la corteza terrestre. Se abrieron un número de pozos partiendo de la rama central. El más profundo, el SG-3, se completó en 1989, creando un pozo de 12.262 metros de profundidad el más profundo de los perforados hasta ahora.

Los Estados Unidos emprendieron un proyecto similar en 1957, el proyecto Mohole, que fue pensado para penetrar bajo la corteza del Océano Pacífico en las costas de México. Sin embargo, después de iniciar la perforación, el proyecto fue abandonado en 1966 debido a la carencia de financiación .

Métodos de Estudio Indirectos

¿Qué son los métodos indirectos?

Los métodos indirectos son aquellos que 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.

Espectro visible del Hierro

Densidad Terrestre

Como para cualquier otro objeto, la densidad es la medida de cuanta masa hay por unidad de volumen ( ). Sólo que no es como cualquier otro objeto cotidiano, por lo que hubo algún problemilla hasta que se averiguó.

Para poder averiguar la masa de la Tierra, hubo que esperar a que Newton enunciara su ley de la gravitación universal.

La fuerza (F) que ejerce una partícula puntual con masa m1 sobre otra con masa m2 es directamente proporcional al producto de las masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (d) que las separa donde G es la constante de proporcionalidad, o de gravitación universal.

m/Vd =

Pero para ello se necesitó que Cavendish realizara el experimento de la balanza de torsión

Para hallar el volumen simplemente es aplicar la fórmula del volumen de una esfera (pero no es una esfera, sino un esferoide)

Pero cuidado, esto es una media = 5.515 g/cm

Materiales más densos en el interior que en exterior (NIFE).

Pero la Tierra no es homogénea, es decir, no tiene una composición fija en cada zona, por lo que la densidad terrestre no es la misma en Valladolid que en Nicaragua (no es una constante).

Placas Litosféricas

Las placas oceánicas tienen una composición básica de basalto (3 g/cm3).

Las placas continentales se caracterizan por el granito, el cual posee una densidad algo menor (± 2,6 g/ cm3).

Por ello, cuando una placa oceánica choca contra una continental o una mixta, siempre va a ser la que se hunda hacia el manto (provocando una zona de subducción).

2.2 Método gravimétrico.Se basan en la medida de las variaciones en el campo magnético terrestre que estén asociadas a cambios en la densidad en la capa superficial de la corteza terrestre. Estas anomalías de densidad se deben a la existencia de masas minerales o rocas que tengan una densidad mayor o menor que la normal de la corteza.

Se basa en el estudio de la gravedad terrestre, que es la fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos. Se admite un valor de g=9.8 m/s2 al nivel del mar en el Ecuador. Se mide mediante gravímetros.

El valor de g sufre variaciones respecto al g teórico denominadas anomalías gravimétricas. Sus principales causas son la forma no esférica de la Tierra y las fuerzas centrífugas originadas por su rotación. El estudio de las anomalías nos da información sobre la estructura interna del planeta.

La aceleración de la gravedad en la Tierra viene dada por la ecuación:

g = G* M/R2

donde G es la constante de gravitación universal, M, la masa del planeta, y R, su radio.

Se habla de:

• Anomalías negativas : son regiones de una menor densidad, generalmente debido a la existencia en el subsuelo de diapiros salinos.

• Anomalías positivas : debidas a la concentración de minerales metálicos.

A la medida del gravímetro se le aplican una serie de correcciones para corregir los efectos de la rotación y la forma de la Tierra:

• Corrección de altitud: al medir g en una montaña o una sima, el valor de R varía. • Corrección de Bouguer: la masa de las montañas también ejerce atracción.

Las anomalías de la gravedad son positivas en los océanos y en los continentes son negativas, lo que indica que la corteza oceánica basáltica en la naturaleza, es más densa que la corteza continental, granítica en la naturaleza.

De esta forma, se pueden detectar huecos o cavernas, como las existentes en los terrenos cársticos, o en zonas de explotación minera actual o histórica, fallas, domos salinos, profundidad de capas competentes compactas, etc.

Gradiente GeotérmicoGradiente geotérmico es la variación de temperatura, que se produce en el material de un planeta rocoso cuando se avanza perpendicularmente desde la superficie hacia el su interior.

•No es constante

•En la corteza terrestre, el gradiente geotérmico promedio es de 33ºC/km

•Aprovechamiento del gradiente geotérmico como fuente de energía geotérmica.

Calor interno de la TierraEl origen del calor interno de la Tierra se debe a varios factores:• La energía acumulada durante su proceso de formación, debido a los numerosos impactos de cuerpos celestes.• La presencia de elementos radiactivos en el interior de la Tierra, que al desintegrarse, emiten grandes cantidades de energía.

Magnetismo terrestre.El campo magnético de la Tierra (también conocido como el campo geomagnético) es el campo magnético que se extiende desde el núcleo interno de la Tierra hasta su confluencia con el viento solar, una corriente de partículas de alta energía que emana del Sol.

• El Paleomagnetismo es la disciplina que se encarga del estudio del campo magnético de la Tierra (o de cualquier otro cuerpo planetario) en el pasado. El hecho de que se pueda estudiar el pasado de un campo potencial, se debe a que el campo geomagnético al contrario de otros campos, como el gravitatorio, puede quedar grabado en las rocas a través de varios procesos físico-químicos.

El campo magnético terrestre presenta variaciones locales producidas por las diferencias en los materiales que constituyen la corteza terrestre. Estas variaciones se denominan anomalías magnéticas.

Las anomalías que abarcan enormes áreas se llaman regionales, a diferencia de las locales que ocupan áreas desde varias decenas de metros hasta miles de km cuadrados.

• La Anomalía del Atlántico Sur es una región en donde los cinturones de radiación de Van Allen se encuentran a unos cientos de kilómetros de la superficie terrestre. Como resultado en esa región la intensidad de radiación es más alta que en otras regiones. La Anomalía del Atlántico Sur es producida por una "depresión" en el campo magnético de la tierra en esa zona, ocasionada por el hecho de que el centro del campo magnético de la tierra esta desviado de su centro geográfico en 450 km. Algunos piensan que dicha anomalía es un efecto secundario de una reversión Geomagnética.

• Es de gran importancia para los satélites y otras naves espaciales que orbitan a cientos de kilómetros de altitud con inclinaciones orbitales de 35° y 60°, ya que estas órbitas llevan a estos satélites a través de la anomalía de manera periódica, exponiéndolos durante varios minutos a una fuerte radiación.

Inversión de Polaridad Magnética.• En 1906 Bernard Brunhes estableció sin lugar a dudas que en el campo

magnético de la Tierra se habían producido inversiones magnéticas. Estas reversiones del campo magnético se cree que han tenido lugar muchas veces en la historia de la Tierra. Las inversiones del campo magnético aparecen de forma bastante irregular con periodos de 1 a 10 millones de años. El tiempo que tarda en producirse una inversión es corto, del orden de unos 10.000 años.

• El polo magnético norte no se alinea con exactitud con el Polo Norte geográfico. El polo magnético norte se ha desplazado más de 600 millas en dirección norte. En los últimos años el polo magnético norte se ha estado moviendo más rápido. Los científicos no pueden predecir con exactitud cuando se invertirán los polos magnéticos.

El paleomagnetismo y los movimientos de placas

• La inclinación varía con la latitud. Ello proporciona una forma de estimar la latitud de un punto dado y de posibles movimientos relativos entre dos puntos cualesquiera. Imaginemos que nos encontráramos en un lugar cuya latitud desconociéramos; si determinamos la inclinación magnética y conocemos las variaciones del campo magnético, podríamos estimar la latitud.

• Posición relativa de América del Sur durante la era Mesozoica. Durante ese tiempo, las diversas partes de México y América Central se encontraban localizadas en diferentes posiciones, posiblemente hacia el Océano Pacífico.

¿Qué es un meteorito?

Un meteorito es un meteoroide que consigue alcanzar la superficie de la tierra sin ser desintegrado completamente.

¿Qué es un meteoroide? Un meteoroide es materia que gira entorno al sol o cualquier objeto del espacio interplanetario que es demasiado pequeño para ser considerado un asteroide o un cometa. Las partículas que son todavía más pequeñas reciben el nombre de micrometeoroides o gramos de polvo estelar.

Tipos de meteoritos

Meteoritos rocosos o pétreos: los cuales están formados por rocas. Dentro de los rocosos hay dos tipos:

-Condritas: un 85% llegan a la tierra. -Acondritas: un 7,1% llegan a la tierra. La diferencia entre estos dos tipos de meteoritos es que las

condritas no han sufrido un proceso de fusión mientras que las acondritas si lo han sufrido.

Meteoritos metalorocosos: están formados por una mezcla de roca y metal. Un 1,5% de estos meteoritos llegan a la tierra.

Meteoritos férricos o metálicos: están formados por metales sobretodo por hierro. Un 5,7% llegan a tierra.

Relación entre los meteoritos y el interior terrestre

La relación que hay entre los meteoritos y el interior de la tierra es que: la tierra se formo a partir de millones y millones de meteoritos.Estos fueron colisionando y uniéndose hasta formar la tierra.

Método sísmico

• ¿Qué son las ondas sísmicas?• Son un tipo de ondas elásticas que producen una movimiento en

un medio.• Este tipo de ondas se producen de forma natural en el

hipocentro de un terremoto, que es el punto donde se inicia un movimiento sísmico que no debe ser confundido con el epicentro, que es el punto en la superficie de la Tierra verticalmente perpendicular.

• También estas ondas pueden ser producidas artificialmente, con explosiones.

• Somos capaces de detectar las ondas sísmicas a través de los sismógrafos, que registran los movimientos del suelo, formando sismogramas.

• Gracias a esto, se han descubierto tres tipos de ondas:

1. Las ondas P: Son las más rápidas, pueden viajar a través de solidos y líquidos y producen un movimiento de compresión y dilatación del terreno

2. Las ondas S: Algo mas lentas que las P, viajan únicamente a través de medios sólidos y producen movimientos transversales a la dirección de propagación.

3. Las ondas L:Son las mas lentas, viajan por la superficie de la Tierra, producen movimientos transversales del terreno

Gracias a estas ondas, hemos podido conocer las diferentes capas de la tierra, como sus densidades y su profundidad. Estas capas de la tierra , estan delimitadas por discontinuidades sísmicas que se pueden apreciar por un cambio repentino en la propagación de las ondas. Estas discontinuidades son:•Discontinuidad de moho: es una zona de transición entre la corteza y el manto terrestre. Se sitúa a una profundidad media de unos 35 km. Se pone de relieve cuando las ondas sísmicas P y S aumentan bruscamente su velocidad.• Discontinuidad de Gutenberg:

es la zona de transición entre el manto y el núcleo terrestre. Está a 2900km de profundidad. Se detecta por la desaparición de las ondas S y una deceleración de las ondas P.

• Discontinuidad de Lehman: es la zona de transición entre el núcleo externo y el interno, y se encuentra a unos 5150km de profundidad donde las ondas P aceleran un poco su velocidad