TEMA 2. O INTERIOR TERRESTRE.

1. Métodos de estudo do interior da Terra.

A Terra é o planeta no que vivimos, aínda que paradoxicamente sabemos menos dela que do Sol. Os métodos directos

(sondaxes con extracción de mostras) permitiron ata a data a exploración dos primeiros trece quilómetros, o que

comparado cos seus 6370 Km de radio, supón que apenas sabemos moito do seu interior (0.2 %).

Existen varias formas de estudar o interior da Terra sen necesidade de recorrer a perforacións, son os métodos

indirectos. Estes son os principais métodos de estudo do planeta.

1.1 Métodos directos

Son as sondaxes. Consiste en levar a cabo unha perforación da codia para a extracción e análise dos materiais que se

van atravesando. Dependendo das características da roca poden distinguirse os seguintes tipos de sondaxes.

a) Sondaxes de hélice: Son os máis simples, realízanse en terreos de fácil penetración e poden alcanzar profundidades

de ata uns 60m.

b) Sondaxes de percusión-rotación: Son realizados cun martelo que imprime un movemento vertical e rotacional,

podendo chegar a penetrar ata uns 300m. A información xeolóxica que proporcionan é pobre, xa que só permite a

recuperación de roca pulverizada.

http://www.ucm.es/info/crismine/Geologia_Minas/Exploracion_mapas_tecnicas.htm

Inxéctase aire a presión (frechas descendentes) polas varillas

(rods). Ao chegar ao fondo, o aire transporta en suspensión

cara arriba (frechas ascendentes) ao material desmenuzado

(cuttings) que se atopa no fondo da perforación.

c) Sondaxes con recuperación de testemuña: Proporcionan gran información xeolóxica. A ferramenta de corte é un

tubo oco cunha coroa de diamantes ou aliaxe de metais, que a medida que vai perforando, a testemuña de roca (que

se analizará posteriormente) queda recollido no tubo portatestigo (3m)

http://almera1es.wordpress.com/

1.2 Métodos indirectos:

a) Método sísmico: Baséase no estudo da vibración das ondas sísmicas, detectadas nuns dispositivos chamados

sismógrafos.

http://www.ign.es/ign/layout/sismo.do

As ondas sísmicas poden ser:

Ondas P / primarias / longitudinales. Son as máis rápidas (dependendo da compresibilidad rixidez e densidade da

roca), a vibración da materia prodúcese na mesma dirección en que se propagan as ondas. Propáganse tanto en

sólidos como en líquidos.

Ondas S / secundarias / transversais. Son máis lentas que as P. A vibración da materia é perpendicular á

dirección de propagación das ondas. Propáganse unicamente en sólidos.

Ondas superficiais:

Ondas Rayleigh - R. Vibran definindo un plano vertical coa dirección de propagación da onda (igual

que as ondas mariñas)

Ondas Love - L. Vibran horizontalmente, nun ángulo recto na súa direción.

As ondas sísmicas sofren reflexións e refracciones, o

que nos informa das distintas capas da Terra. Cando

unha onda cambia de medio de propagación, (de

sólido a líquido) xorde un desvío na súa traxectoria

debido ao cambio de velocidade provocado polas

condicións físicas (rixidez e densidade) do novo medio.

Os rexistros destas ondas detectan dúas características:

Discontinuidades: variacións bruscas da velocidade a determinadas profundidades.

Sombras: zonas onde non se recollen as ondas.

A información que achegan as ondas sísmicas

evidencia unha estrutura básica da Terra en capas

concéntricas:

- 0-33 Km. A velocidade das ondas aumenta. É un

medio sólido e ríxido ao atoparnos na codia.

-33-2900 Km. Esta zona corresponde ao manto.

Caracterízase por un cambio brusco na velocidade

das ondas á súa entrada neste (discontinuidade de

Mohorovicic)

-2900-5100. Atopámonos no núcleo externo. Á

entrada deste, na discontinuidade de Gutenberg, a

velocidade das ondas P diminúe considerablemente (xa que é un medio máis denso) e as ondas S deixan de

propagarse. Por iso, dicimos que nos atopamos nun medio líquido.

-5100-6370. Estamos no núcleo interno. As ondas P aumentan a súa velocidade na discontinuidad de Wiechert -

Lehmann. Atópase en estado sólido.

b) Método magnético.

A Terra presenta un campo magnético. Este método permite rexistrar as leves variacións locais da intensidade de

devandito campo, xa que afecta a cada tipo de material xeolóxico de forma distinta. Ademais achéganos información

sobre a composición do núcleo, que ten que estar formado por ferro.

c) Método xeotérmico.

Mide as anomalías de temperatura nas rocas da superficie terrestre orixinadas polo fluxo de calor provinte do interior

do planeta (ao propagarse este polos diferentes conxuntos rochosos) Dános información acerca da enerxía interna da

Terra.

d) Método astronómico. (Estudio dos meteoritos)

Os meteoritos desvelan unha composición parecida ao que pode haber no noso planeta, xa que todos os corpos

rochosos do Sistema Solar teñen o mesmo orixe.

e) Método gravimétrico.

Método que se basea no estudo da forza gravitatoria da Terra, comparando o valor do campo gravitatorio rexistrado

en cada punto da superficie para detectar os cambios de densidade dos conxuntos rochosos.

2 Estrutura interna da Terra.

A Terra está formada por tres capas concéntricas de características físico-químicas diferentes. Os tamaños das tres

capas coincidirían de forma aproximada cos dun ovo cocido.

CODIA.

É a capa máis externa da Terra. Componse á súa vez de dúas capas. A cortiza continental, que é aquela que forma os

continentes e as plataformas continentais mergulladas cun espesor que varía entre 20-60 km; e a cortiza oceánica, que

se atopa mergullada, forman (salvo excepcións como Islandia) o fondo oceánico, cun grosor duns 6 km.

MANTO.

Esta capa está separada da codia terrestre pola discontinuidade de Mohorovicic, a profundidades variables.

O manto esténdese desde este punto ata os 2900 m (discontinuidad de Gutenberg) e divídese á súa vez en dúas capas

pola discontinuidad de Repetti (a 1000 km de profundidade), en manto superior e manto inferior.

NÚCLEO

É a capa máis interna da Terra. Acada unha profundidade de 6370 Km. Esta composta por dúas capas, separadas pola

discontinuidad de Wiechert - Lheman a 5100 Km. de profundidade, dividíndoo en núcleo externo e núcleo interno.

3 Composición da Terra.

a) Codia.

Cunha temperatura máxima de 1000 º C e unha densidade media de 3gr/cm3, supón o 2% do volume da Terra e o 1%

da súa masa. Codia continental e oceánica presentan notables diferenzas.

Codia continental. Presenta dúas capas na vertical

CAPA1: Ten un espesor medio de 1,8 km e está composta por rocas sedimentarias:

-Conglomerados e areniscas (75%)

-Lutitas(20%)

-Calcarias e yesos(5%)

CAPA2: Cun espesor medio de 50 km, esta formada fundamentalmente por rocas plutónicas:

-Granitos (90%)

-Gneis e granodioritas (10%)

Na codia continental poden distinguirse á súa vez varios dominios dependendo da actividade xeolóxica e espesor que

presente.

Oróxenos: grandes masas de rocas sedimentarias cunha gran actividade interna (volcánica, sísmica e tectónica), onde

podemos atopar pliegues, fallas, etc. Co tempo evolucionan cara a cordilleiras suaves.

Escudos: Zonas planas, erosionadas, sen relevo nin actividade interna, onde os granitos aflora directamente á

superficie. Corresponden a antigos oróxenos arrasados pola erosión.

Plataformas: Zonas afundidas onde se recollen grandes cantidades de sedimentos. Son tranquilas geológicamente e

poden estar asolagadas polos océanos

Codia oceánica: É máis densa que a continental e está composta á súa vez por outras dúas capas.

CAPA1: Composta de rocas sedimentarias cun espesor de 0,4 km.

-calcarias (40%)

-lutitas (30%)

-areniscas (30%)

CAPA2: É de natureza volcánica. Cun espesor duns 5 km, esta composta por basaltos e gabros.

Na codia oceánica poden distinguirse tamén unha serie de dominios con características xeolóxicas moi diferentes.

Chairas abisais: zonas sen actividade interna, onde se produce sedimentación pelágica.

Dorsais oceánicas: son enormes cordilleiras submarinas formadas por volcáns e que foron orixinadas polo

desprazamento das placas tectónicas. Delas emerxe magma continuamente, formado por rocas basálticas do interior

da Terra, que fai que se renove o fondo oceánico.

Fosas oceánicas: son zonas moi activas que se atopan bordeando os orógenos, pegadas ás zonas de subducción.

Poden chegar a ter ata 20 km de profundidade e existencia de vida anaerobia.

b) MANTO.

Cunha temperatura máxima de 5000 º C e unha densidade que oscila entre os 3,4 - 5,6 gr./cm3, supón o 82% do

volume da Terra e o 68% da súa masa. As ondas S e P sofren un aumento da velocidade á súa entrada no manto

(discontinuidad de Mohorovicic) Os materiais do manto son sólidos, pero moi próximos á fusión. Serían unha especie

de pasta, que fluiría lentamente provocando as correntes de convección. O manto está formado por peridotitos;

silicatos no manto superior e óxidos metálicos no manto inferior.

c) NÚCLEO.

A súa temperatura máxima é duns 6000 º C e a súa densidade oscila entre 10 -13,6 gr./m3, aumentando esta con a

profundidade. Supón o 16% do volume da Terra e o 31% da súa masa. Como as ondas S deixan de propagarse, debe

ser un medio líquido polo menos en parte (ao núcleo externo corresponderíalle un estado líquido e ao núcleo interno

un estado sólido) Está dividido en dous partes pola discontinuidad de Wiechert - Lehmann, aos 5100 Km. de

profundidade.

O núcleo está con toda seguridade composto de ferro (90%), níquel (7%) e outros (3%).

A diferenza do que sucede coa codia ou co manto, xamais se obtivo unha mostra do núcleo. Como sabemos entón que

está constituído maioritariamente por ferro?

-Polas condicións de presión e temperatura do núcleo (obtidas experimentalmente), o ferro é o único material co que

obtemos unha densidade similar á do núcleo.

-Porque o único elemento pesado o suficientemente abundante no universo como para ocupar o núcleo dun planeta é

o ferro.

- O núcleo terrestre xera o campo magnético terrestre. Dos materiais ferromagnéticos existentes no universo, o único

válido pola súa abundancia é o ferro.

- Algúns meteoritos (materia prima da que están feitos os planetas) posúen ferro e níquel nunha proporcións

apreciables.

- A temperatura da discontinuidad de Wiechert - Lehmann, coincide co punto de fusión de ferro (co que explicamos o

cambio de estado)

4 . A orixe da Terra.

Calquera hipótese sobre a orixe da Terra, ten que abarcar a explicación das capas concéntricas desta e a súa

organización por densidades

A orixe da Terra tivo lugar fai uns 5000 millóns de anos. Nun principio non había planetas, senón cometas e asteroides.

Pola colisión destes, fóronse formando protoplanetas cada vez máis grandes. Canto máis grandes eran estes corpos en

crecemento, máis asteroides dos arredores atraían. Debido aos choques, a enerxía cinética transformábase en enerxía

térmica, aumentando así a súa temperatura. Cando a calor acumulada no protoplaneta foi o suficientemente grande,

comezou a fundirse debido ás altas temperaturas. Ao fundirse esta masa, tomou forma esférica, e bolsas de ferro

repartidas por todo o planeta, fóronse cara ao interior debido á gravidade, formando o núcleo. O resto de materiais

tamén se organizou por densidades. Produciuse a desgasificación que formou a atmosfera e os materiais de densidade

media formaron o manto (silicatos e óxidos metálicos) e a cortiza (silicatos). A este proceso coñéceselle como

diferenciación xeoquímica. Pero esta diferenciación non foi perfecta, xa que temos ferro na codia e osíxeno e outros

gases no manto (expulsados polos volcáns)

Desde o momento da súa creación ata a actualidade, o arrefriado da Terra foi progresando desde o exterior cara ao

interior. A única parte que queda aínda fundida é o núcleo externo. Á calor residual que conserva a Terra hai que

sumar o xerado pola desintegración radioactiva (U,Th, K)

CUESTIÓNS:

1. Qué factores podemos estudiar empregando o método sísmico.

2. A que se debe a existencia da zona de sombra sísmica.

3. Determina a estructura do planeta a partir da seguinte gráfica

4. Que tipo de material produce a diferencia básica entre a Codia continental e a Codia oceánica?

5. Que fenómenos ocorren na dorsal e nas fosas oceánicas?

6. Busca información sobre as Peridotitas. En que lugar de Galicia son abondosas?

7. Que ocorre cas ondas S o chegaren o Núcleo. Que se determina polo tanto.

8. Como sabemos que o núcleo está constituído maioritariamente por ferro?

9. No proceso de formación da Terra, hai dous importantes eventos: a desgasificación e a diferenciación

xeoquímica. Que consecuencias provocaron?.

DETERMINACIÓN DO EPICENTRO DUN SISMO

http://www.sciencecourseware.com/VirtualEarthquake/VQuakeExecute.html

ESTACIÓN SISMOLÓXICA EN FRESNO.

CALCULO DO RETARDO ONDA P/S: 36 s

AS VEGAS

RETARDO: 38 s

PHOENIX. RETARDO 61 s

Station S-P Interval Epicentral Distance

Fresno, CA 35 seconds KM

Las Vegas, NV 38 seconds KM

Phoenix, AZ 61 seconds KM

DETERMINACIÓN DA INTENSIDADE DUN SÍSMO

A determinación da magnitude na escala Richter está baseada en medicións feitas con sismogramas. Precísanse dúas

medidas: O intervalo de tempo S-P e a Amplitude máxima das ondas sísmicas. Ti xa sabes como medir o intervalo de

tempo S-P.

A seguinte ilustración amosa como hai que facer a medida da máxima amplitude das ondas S. Las líneas

horizontais están espaciadas 10 mm. En este exemplo a amplitude máxima é de arredor de 185 mm.

NOMOGRAMA