TEMA II: ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA

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1 TEMA II: ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA * Forma y características globales de la Tierra. * Métodos de estudio de la Tierra: - Métodos directos - Métodos indirectos: método sísmico. * Estructura de la Tierra: - División geoquímica de la Tierra - División geodinámica de la Tierra - Hidrosfera - Atmósfera 1.- FORMA Y CARACTERÍSTICAS GLOBALES DE LA TIERRA: La Tierra como todos los cuerpos planetarios del Sistema solar, con un diámetro superior a los 400 Km, tiene forma esférica, esta esfera, debido al movimiento de rotación, es achatada ya que el radio ecuatorial es unos 21 Km más grande, que el radio polar. El valor medio de su radio es de Km. Entre las principales características físicas de la Tierra tenemos: a) La Densidad: la media de la Tierra es 5,5 g/cc y como las rocas superficiales tienen una densidad de entre 2 y 3 g/cc, hemos de suponer que el interior debe ser más denso. Las causas de esto son, por una parte, el aumento de presión con la profundidad, por otra parte, el que los materiales más densos estén en las capas más profundas y los más ligeros en las superficiales. b) Temperatura: la temperatura superficial depende del Sol y, por tanto, varía con la latitud, la altitud, la época del año y la hora del día. Solo afecta a las capas más superficiales. La temperatura interna, gracias a los volcanes, podemos afirmar que es muy superior a la superficial. Va aumentando con la profundidad, el incremento se mide con el gradiente geotérmico, que tiene un valor medio de 3ºC/100m de profundidad. Las causas del calor interno son dos, primero el calor remanente del inicio de la Tierra y la presencia de elementos radiactivos en las rocas. c) El magnetismo terrestre: la Tierra crea a su alrededor un campo magnético. Su origen se explica por la presencia de un núcleo de hierro, que es fluido en su parte externa. El campo magnético terrestre tiene dos polos, que no coinciden exactamente con los polos geográficos. Además por los datos de las rocas sabemos que han 1

2 sufrido varias inversiones a lo largo del tiempo. Es decir, en algunas épocas los polos magnéticos han estado en posición inversa a los polos geográficos. No se sabe la causa de estas inversiones magnéticas. 2.- MÉTODOS DE ESTUDIO DE LA TIERRA Para conocer la Tierra se emplean dos tipos de métodos: Métodos directos: consisten en la recogida de muestras y su análisis posterior. Solo sirven para las capas más superficiales. Métodos indirectos: son los que nos proporcionan datos sobre el interior de la Tierra. Son de varios tipos: a) Afloramiento de materiales profundos, por la erosión. Análisis de la lava de los volcanes. Estudio de meteoritos. Estudios gravitacionales y del magnetismo terrestre, etc. b) Método sísmico, es el más importante para el estudio del interior terrestre. Se basa en estudiar el comportamiento de las ondas sísmicas al atravesar la Tierra. Hay tres tipos fundamentales de ondas sísmicas, P, S y superficiales. Las que sirven para estudiar el interior terrestre son las dos primeras. Ondas P : son las más rápidas, por tanto, las primeras que se recogen en el sismograma. Son ondas longitudinales, las partículas vibran en la misma dirección de propagación. Atraviesan medios sólidos y fluidos, aunque en estos últimos disminuyen de velocidad. Ondas S : son más lentas que las P y, por tanto, las segundas que se registran en el sismograma. Son ondas transversales, las partículas vibran en un plano perpendicular al de propagación. Estas ondas sólo se transmiten por medios sólidos. Las ondas superficiales, se transmiten por la superficie terrestre a partir del epicentro y son las responsables de las catástrofes que acompañan a algunos terremotos. Discontinuidades terrestres: Al estudiar el comportamiento de las ondas en el interior terrestre, se comprueba que hay determinadas profundidades en las que las ondas sufren cambios bruscos de velocidad. A estas profundidades se denominan Áreas de discontinuidad e indican que las ondas han pasado de una capa a otra que tiene distinta composición, densidad o estado físico. Hay tres áreas de discontinuidad principales: Discontinuidad de Mohorovicic, situada entre 10 y 40 Km de profundidad, separa la corteza del manto. Discontinuidad de Gutenberg, situada a 2900 Km de profundidad, separa el manto del núcleo. 2

3 Discontinuidad de Lehmann, situada a 5150 Km de profundidad y que separa el núcleo externo del interno. 3.- ESTRUCTURA DE LA TIERRA Estructura interna Estructura externa A) Estructura interna: podemos hacer dos divisiones según que consideremos la composición química o la dinámica: División geoquímica: a) Corteza: oceánica y continental Discontinuidad de Mohorovicic (10-40 Km) b) Manto Discontinuidad de Gutenberg (2900 Km) c) Núcleo: - Externo Discontinuidad de Lehmann (5150 Km) - Interno a) Características de la corteza: es la capa más superficial, la más delgada y la más heterogénea en su composición. Se divide en: - Corteza oceánica: es muy delgada, de unos 10 Km, muy densa, está formada fundamentalmente por basalto, con un espesor variable de sedimentos y, relativamente joven, de hasta 180 m.a. - Corteza continental: es más gruesa, de unos 50 Km de espesor, su composición es más variada, rocas plutónicas, metamórficas y sedimentarias. Su densidad es menor que la de la oceánica y su antigüedad mucho mayor, se han encontrado rocas de casi 4000 m.a. La corteza está separada del manto por la Discontinuidad de Mohorovicic o Moho. b) Características del Manto: es la capa más voluminosa de la Tierra, está formada por rocas ultrabásicas llamadas peridotitas. La densidad del manto se corresponde con la media de la Tierra (5,5 g/cm 3 ). Su parte superior debe estar, aunque sólida, con una gran plasticidad, lo que permite intercambio de materiales con las capas más superficiales de la Tierra. 3

4 Su parte inferior, la que está en contacto con el manto, se llama zona D, aquí sus materiales se calientan, adquieren una gran plasticidad, lo que les permite subir hasta las capas superficiales, originando corrientes de convección. El manto está separado del núcleo por la discontinuidad de Gutenberg, situada a 2900 Km de profundidad. c) Características del Núcleo: es la capa más profunda de la Tierra. Está formada fundamentalmente de Hierro, con algo de Níquel y Azufre o Silicio. Su densidad es muy alta, entre 10 y 13 g/ cm 3, como consecuencia de su composición metálica. Con los datos que tenemos de las ondas sísmicas, el núcleo externo se encuentra en estado fundido, lo que explica el campo magnético terrestre, ya que las ondas P disminuyen bruscamente de velocidad y las ondas S dejan de transmitirse. El núcleo externo se separa del interno por la Discontinuidad de Lehmann (5150 Km). El núcleo interno debe estar en estado sólido ya que las ondas P al llegar a la Discontinuidad de Lehmann vuelven a aumentar de velocidad. La composición de ambos núcleos debe ser semejante. División geodinámica: a) Litosfera: comprende la corteza y la parte más superficial del manto. b) Manto sublitosférico, pertenece al manto superior, a su parte superior se le ha llamado Astenosfera y sus materiales, aunque sólidos, tienen un comportamiento plástico. c) Mesosfera, es el resto del manto, lo más notable es la capa D, que está en contacto con el núcleo externo por lo que sus materiales se calientan y fluyen hacia capas más superficiales. - Núcleo externo, con los materiales fluidos. Discontinuidad de Lehmann - Núcleo interno, con los materiales sólidos. B) Estructura externa de la Tierra: Las capas externas de la Tierra son la Hidrosfera y la Atmósfera. La Hidrosfera: es la capa de agua que recubre el 70% de la superficie terrestre. El 97,3% de la hidrosfera lo constituyen los océanos y el 2,3% restante se distribuye entre 4

5 los ríos, los glaciares, los lagos, las aguas subterráneas y la que hay en la atmósfera en forma de vapor y en la materia viva. La cantidad de agua en la Tierra es siempre la misma y constituye el ciclo del agua que es un sistema cerrado. La Atmósfera: es la envoltura gaseosa que rodea a la Tierra, se formó como consecuencia del proceso de desgasificación que sufrió la Tierra al principio. Su composición ha cambiado a lo largo del tiempo, sobre todo por la actividad de los seres vivos y la fotosíntesis, que cambiaron la atmósfera reductora inicial, por una atmósfera oxidante. En la atmósfera podemos distinguir tres tipos de componentes: - Mayoritarios, que son el Nitrógeno con un 78% y el Oxígeno con un 20,9% - Minoritarios como el Argón con un 0,93%, el Dióxido de Carbono con un 0,03%, etc. - Variables, como el vapor de agua o los contaminantes. Los gases de la atmósfera se dividen en capas: a) Troposfera: es la capa inferior de la Atmósfera, oscila entre los 16 Km en el Ecuador y los 9 Km en los Polos. Es la zona más densa de la atmósfera y en ella se concentran la mayor parte del oxígeno, del vapor de agua y del dióxido de carbono. Los primeros 500 m reciben el nombre de capa sucia porque en ellos hay una gran cantidad de polvo en suspensión. A medida que ascendemos en la Troposfera, la temperatura va disminuyendo. En la zona más baja la temperatura media es de unos 15 ºC y va disminuyendo hasta llegar a su límite superior o Tropopausa donde alcanza unos -70 ºC. Como en la troposfera está la mayor parte del vapor de agua, es aquí donde se forman las nubes y se originan las precipitaciones. su nombre proviene de que es aquí donde se dan los cambios meteorológicos (Tropo = cambios) b) Estratosfera: Va desde la tropopausa hasta los 50 ó 60 Km de altitud. recibe este nombre porque sus gases se disponen en capa superpuestas o estratos y apenas hay movimientos verticales. No tiene nubes, salvo en su parte inferior, donde se forman unas nubes muy tenues de hielo, llamadas nuctilucientes. A partir de los 30 Km, gracias a la acción de las radiaciones solares, el oxígeno se transforma en ozono, que juega un papel muy importante ya que nos protege de las radiaciones ultravioletas. Esta absorción de los rayos solares hace aumentar la temperatura de los gases, hasta llegar a la Estratopausa, donde hay alrededor de 0ºC. 5

6 c) Mesosfera: Va desde la estratopausa hasta unos 80 Km de altitud. esta capa contiene algo de ozono y vapores de sodio. a medida que ascendemos en ella, la temperatura va disminuyendo, hasta llegar a su límite superior o Mesopausa, donde es de unos -80 ºC. d) Ionosfera o Termosfera: Va desde la mesopausa hasta unos 600 km de altitud. En ella los gases absorben las radiaciones electromagnéticas de onda corta (rayos X y rayos gamma), y se ionizan, lo que provoca un gran aumento de la temperatura que en su límite superior o Termopausa llega a unos ºC. Si estas radiaciones llegaran a la Tierra romperían las moléculas. En la ionosfera es donde se reflejan las ondas de radio. e) Exosfera: Es la última capa de la Tierra, no tiene un límite fijo sino que se caracteriza porque su densidad va disminuyendo hasta que se confunde con el espacio exterior. 6

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