Estructura Externa. de la Tierra. Gabriel VázquezV. Castro

Transcripción

1 Estructura Externa de la Tierra Gabriel VázquezV Castro

2 Estructura La Tierra está rodeada por la atmósfera, una capa gaseosa que no posee un límite l La atmósfera refleja gran parte de la radiación n solar durante el día d a y retiene el calor del Sol por las noches; sin la atmósfera, las diferencias de temperatura entre el día d a y la noche serían Mas del 80 % de los gases atmosféricos son mantenidos por la gravedad en los primeros 20 km de altitud.

3 Atmósferas de los planetas terrestres: Mercurio y Luna: Practicamente no tienenen atmósfera. Venus: 90 atmósferas 96% CO 2 4% N Marte: atmósferas 95% CO 2 3% N 1.6% Ar Tierra: 1 atmósfera 78% N 21 % O % Ar, 0.03% CO 2 Vapor de gases se mezclan en estas proporciones para dar origen a lo que conocemos como aire. Composición de la atmósfera terrestre desde hace 500 Ma: Oxígeno Nitrógeno otros: Ar: 0.9% CO 2 : 0.03%

4 Origen de las atmósferas de los planetas terrestres: Degasamiento (outgassing) Emanaciones volcánicas en la Tierra: 80% vapor agua 10% CO 2 5% SO 2 1% N

5 80% vapor agua: condensa y forma océanos. 10% CO 2 : soluble en agua y luego precipita en carbonatos. 5% SO 2 : forma sulfatos, aerosoles y precipita. 1% N: es químicamente inerte, por lo que se convierte en el gas principal de la atmósfera. Atmósfera de la Tierra entre 4,500 y 2,500 Ma: N, CO 2 y vapor de agua Atmósfera de la Tierra entre 2,500 y 500 Ma: N, CO 2, vapor de agua y O 2 en constante aumento, atmosfera oxidante, capa de ozono.

6 auroras polares Capa de Ozono procesos meteorológicos Temperatura disminuye con dividida en cinco capas no muy bien definidas.

7 Tropósfera: Es donde vivimos, donde se verifican todos los procesos climáticos y relacionados con la vida. Temperatura media en superfieice es de 15 ºC. Capas inferiores son más calientes que las superiores (lapso de temperatura: 0.6 C/100m). aire caliente tiende a subir aire frío tiende a bajar aire frío tiende a bajar aire caliente tiende a subir

8 Estratósfera: Capa de Ozono 3O 2 + uv = 2 O 3 2O 3 + uv = 3O 2 Gases que bloquean el ciclo del ozono: HO x, NO x, ClO, halones (CFC), X + O 3 = XO + O 2 XO + O = X + O 2 X + 2O 3 + uv = X + 3O 2 aerosoles, espumas plásticas, refrigerantes, extintores de fuego, armas nucleares, aviones supersónicos.

9 Balance energético: 30% se refleja como en un espejo 100% RADIACIÓN SOLAR (visible y ultravioleta) 20% calienta el aire 70% se devuelve al espacio 50% calienta el suelo el CO 2 si absorbe el infrarrojo y el aire se calienta Infrarrojo 110% efecto invernadero

10 Gases de Invernadero: heroes o villanos? Temperatura promedio actual: 15 C. Temperatura promedio sin 0.03% de C0 2 : -15 C

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12 Estructura Interna de la Tierra

13 Cómo es la estructura interna de la Se sabe que la tierra está estratificada desde mucho antes de la teoría a de la Tectónica de La estratificación n consta de 3 capas concéntricas: ntricas: el núcleo, n el manto y la corteza. A su vez el núcleo se divide en dos partes, una liquida y otra sólida. Los conocimientos sobre estas capas se obtienen principalmente de la sismología a y la gravimetría. a. Corteza Manto Núcleo

14 Observaciones sísmicas Ondas generadas durante temblores o explosiones Oscilaciones del planeta debidas a fuertes sismos Estimación de la velocidad de las ondas y la densidad en función de la profundidad

15 La Cambio de velocidad y también n de dirección n al pasar un rayo vibratorio de un medio a otro diferente: sen i / sen r = n

16 Dispersión n de las Ondas Las ondas originales como sus replicas se dispersan.

17 Las Zonas de Sombra Para (a) las ondas P y (b) las ondas S.

18 Un Sismográma ma Real

19 Composición Interna

20 Estructura interna de la Tierra Región muestreada Hidrosfera y corteza Sólido Óxidos Olivino, piroxeno, granate Zona de transición Líquido Sólido Aleación de fierro Manto superior Manto inferior Núcleo externo Núcleo interno Profundidad (km) Presión (GPa)

21 La Corteza Moho La corteza oceánica tiene un espesor tan solo de 5 km y tiene composición n La corteza continental varia entre 35 y 65 km y tiene una composición n mucho mas variable. Los espesores mayores se encuentran en correspondencia de cadenas montañosas osas jóvenes y núcleos n antiguos.

22 Diferencias entre corteza continental y oceánica Corteza Composición: Espesor: entre 35 y 65 Edad: 3960 Actividad tectónica: múltiples eventos, plegamientos y Actividad ígnea: muy baja Corteza Composición: bien definida Espesores: constante de 5 a 7 Edad: 200 Ma progresivamente se incrementa desde los ridges Actividad tectónica: muy Actividad ignea: muy alta, ridges oceánicos y arcos de islas. 60% SiO 2, 18% Al 2 O 3, 7% Fe, 6% CaO, 3% MgO, 6% otros

23 Límite El límite entre corteza y manto lo constituye una discontinuidad sísmica llamada discontinuidad de Mohorovicich o simplemente Moho. En correspondencia de este límite incrementa la velocidad de las ondas sísmicas, aumenta la densidad de las Se cree que esto se debe a un cambio de composición geoquímica desde gabróica a peridotítica, es decir dominada por el Esta hipótesis ha sido comprobada por los xenolitos acarreados por los basaltos alcalinos asociados al volcanismo intraplaca.

24 El El manto se divide en manto inferior y superior, con un límite a 660 km de La composición del manto es dominada por silicatos de Fe y Mg. Sin embargo existe un cambio de fase mineralógico a los 410 km, donde el Olivino se transforma en (Mg,Fe)SiO 3 perowskite + (Mg,Fe)SiO El limite a los 660 km corresponde casi seguramente a un cambio de 4 a 6 en la coordinación de Si con O.

25 La Tierra Según n La Tectónica de En la Tectónica de Placas se mantiene la estratificación n de la Tierra que se conocía a antes, pero se añaden a aden dos capas mas: la Litosfera y la Estas dos capas no se diferencian con base a la composición sino a la geología, es decir con que facilidad las rocas Mientras que Wegener pensaba que los continentes navegaban a través s del manto, la Tectónica de Placas postula que las placas litosfericas son constituidas tanto por continentes como océanos y que las placas se desplazan arriba de la Astenósfera. sfera.

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27 La Litosfera Y La En la Tectónica, La Astenosfera es una zona de baja viscosidad que corresponde a un decremento en la velocidad sísmica. s smica. Una baja viscosidad permite que las rocas fluyan en el tiempo geológico. Además s el contraste geológico gico entre Litosfera y Astenosfera permite que el esfuerzo se transmita lateralmente en toda la placa pero mucho menos en sentido En otras palabras la Litosfera está mecánicamente desacoplada de la Astenosfera.

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29 Manto 2,850 km espesor La velocidad de las ondas se incrementa con la profundidad La parte superior se identifica a cambios de velocidad discontinuos La base del manto (2890 km) la rigidez del manto desparece Presión (GPa) Discontinuidades Velocidad de onda (km/s), Densidad (Mg/m 3 ) 10 5 Manto superior Zona de baja velocidad ZT Manto inferior Vp Vs Densidad D" Región muestreada Manto superior km Zona de transición km Manto inferior Corteza Núcleo Profundidad (km) Hidrosfera y corteza Sólido Óxidos Olivino, piroxeno, granate Zona de transición Líquido Sólido Aleación de fierro Manto superior Manto inferior Núcleo externo Núcleo interno Profundidad (km) 0 Presión (GPa)

30 Región muestreada Hidrosfera y corteza Manto superior Zona de transición Manto inferior Sólido Núcleo externo Líquido Sólido Núcleo interno Zona de baja velocidad Manto superior Disminución de la velocidad La profundidad a la que ocurre es muy variable Disminución-incremento de temperatura Temperatura en el punto de fusión (sólido) Zona parcialmente fundida magma Aleación de fierro Óxidos Olivino, piroxeno, granate 0 Profundidad (km) 0 Presión (GPa) Velocidad de onda (km/s), Densidad (Mg/m 3 ) Presión (GPa) Manto superior Zona de baja velocidad Corteza ZT Manto inferior Vp Vs Densidad Núcleo Profundidad (km) D" Región D Se localiza a la base del manto Elevada heterogeneidad en la velocidad La velocidad varia de una zona a otra

31 Mineralogía del manto Determinada mediante análisis de ofiolitas y xenolitos Observaciones geofísicas del manto profundo Medida y determinación de las propiedades de las rocas Argumentos geoquímicos Manto superior peridotita Roca constituida por 50% olivino (Mg, Fe) SiO 4 40% piroxenos (Mg, Fe, Ca) SiO 3 10% granate (Mg, Fe, Ca) 3 Al2SiO 2

32 Secuencias Ofioliticas Están compuestas Rocas volcánicas básicas, Diques de Piroxenitas, R.Ultramáficas de Olivino y piroxenos. Originadas en la litosfera oceánica y llevadas a un ambiente continental por procesos de obducción. Generalmente se observan en zonas de colisión con cinturones montañosos.

33 Xenolitos Fragmentos de roca (peridotita) Son traídos del interior de la Tierra a la superficie por procesos volcánicos Sus minerales han sido estudiados en laboratorio (geotermometría y geobarometría) La velocidad sísmica y la densidad de las peridotitas confirma las obs. sísmicas del manto superior

34 Cómo es transportado el calor a través del planeta? La corteza y el manto son sólidos y no están fundidos interior sólido vs. interior líquido La idea de que el interior de la Tierra estaba fundido quedo aclarada mediante la observación de las ondas sísmicas que demostraron que era sólido La Tierra sólida se comporta como un fluido deformación plástica El estudio de los movimientos de las placas tectónicas permiten establecer que la parte superior del manto presenta convección a manera de fluido

35 En el manto se realiza una vigorosa y caótica convección El patrón de convección aún no está bien entendido La transferencia de calor a través del manto es por convección Convección

36 Qué Tan Grande Es La Convección? n?

37 El Los datos de gravimetría y sismología, aunados a experimentos de laboratorio donde se simulan la condiciones de P y T del interior de la Tierra nos indican que el núcleo debe ser constituido por metales pesados y en particular de Fe. Sin embargo, cálculos gravimétricos sugieren que su composición debe contener también un 10 % de elementos ligeros como Si, C, O, S y El núcleo externo debe ser liquido ya que en el no se propagan las ondas Esta es la región de la tierra donde se genera el campo El núcleo interior es La temperatura del núcleo se estima en aproximadamente 6,000 K al limite con el manto inferior y de entre 7,800 y 6,800 K al limite núcleo inferior-exterior.

38 Algunas En el interior de la Tierra hay un gradiente de Presión y Temperatura que produce cambios en la composición n química y mineralógica de las La gravedad ha producido una estratificación n por densidad de los elementos, así que la presión aumenta constantemente hacia el La temperatura también n aumenta debido a reacciones exotérmicas de decaimiento de los elementos radioactivos.

39 El Calor gradiente geotérmico de la Tierra, en los primeros km es de 2 a 3 ºC por cada 100 m.