La Composición de la Tierra. Para qué nos sirve saberla? Cómo podemos conocerla? Qué procesos fisicoquímicos la controlan?

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Alejandra Bustos Cuenca
hace 6 años
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1 La Composición de la Tierra Para qué nos sirve saberla? Cómo podemos conocerla? Qué procesos fisicoquímicos la controlan? 1

2 La Anatomía de la Tierra 2

3 El Núcleo: ~3 400 Km. de radio 32.5% de la masa de la tierra Aleación de Fe-Ni Externo: líquido Interno: sólido Meteorito metálico 3

4 El Manto: ~3 000 km de radio 66% de la masa de la tierra 83% volumen total de la tierra Minerales ricos en Fe-Mg Rocas ultramáficas Peridotitas 4

5 Composición del manto Rocas ultramáficas La composición promedio del manto es: SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 FeO MgO CaO Na 2 O 46% 0.2% 4% 7.5% 38% 3.2% 0.3% El resto de los elementos < 0.5%. Contenido de H 2 O ~100 ppm olivino (Mg,Fe) 2 SiO 4 [Mg/(Mg+Fe)~0.9] ortopiroxeno (Mg,Fe) 2 SiO 6 clinopiroxeno Ca(Mg,Fe)Si 2 O 6 Además de un mineral aluminoso que depende de la presión: 0-1 GPa, Plagioclasa CaAl 2 Si 2 O 8 -NaAlSi 3 O 8 [Ca/(Ca+Na) ~0.9] 1-3 GPa, espinela MgAl 2 O 4 >3 GPa, granate (Fe,Mg,Ca) 3 Al 2 Si 3 O 12 5

ferromagnesianos:feldespatos Composición intermedia (rocas máficas) Corteza Continental: 10-90 km

6 La Corteza: Espesor varía 6-90 Km (40 km prom) 0.5% de la masa total de la tierra Corteza Oceánica: 6-10 km Edad < 200 Ma ~50%:~50% ferromagnesianos:feldespatos Composición intermedia (rocas máficas) Corteza Continental: km (35-40 km prom) Edad variable (3.6 Ga-4.4Ga?) Empobrecida en Fe-Mg, enriquecida en Al, Si, Ca y Na Cuarzo+Feldespatos (rocas félsicas) Granito Granodiorita Gabro 6

Composición de la corteza oceánica Rocas máficas La composición promedio de la corteza oceánica (máfica): SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 FeO MgO CaO Na 2 O K 2 O 50.5% 1.6% 15% 10.5% 7.6% 11.3% 2.7% 0.

7 Composición de la corteza oceánica Rocas máficas La composición promedio de la corteza oceánica (máfica): SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 FeO MgO CaO Na 2 O K 2 O 50.5% 1.6% 15% 10.5% 7.6% 11.3% 2.7% 0.1% El resto de los elementos < 0.5%. Contenido de H 2 O ~1000 ppm Enriquecida en TiO 2, Al 2 O 3, CaO, Na 2 O, y K 2 O c/r manto; pero muy empobrecida en MgO. Clinopiroxeno Ca(Mg,Fe)Si 2 O 6 Feldespatos (plagioclasa) CaAl 2 Si 2 O 8 -NaAlSi 3 O 8 [Ca/(Ca+Na) ~ ] además de Olivino, Opx, trazas de cuarzo. H 2 O concentrada en el Anfíbol (hornblenda) Ca 2 (Mg,Fe) 4 Al 2 Si 7 O 22 (OH) 2 7

Composición de la corteza continental Rocas félsicas La composición promedio de la corteza continental: SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 FeO MgO CaO Na 2 O K 2 O 57% 0.9% 16% 9% 5% 7.4% 3.1% 1.

8 Composición de la corteza continental Rocas félsicas La composición promedio de la corteza continental: SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 FeO MgO CaO Na 2 O K 2 O 57% 0.9% 16% 9% 5% 7.4% 3.1% 1.0% El resto de los elementos <0.5%. Contenido de H 2 O es muy variable, pero puede alcanzar más de 8% Enriquecida en SiO 2, K 2 O con respecto al manto y corteza oceánica. Cuarzo y feldespato dominan. H 2 O en micas y anfíboles. Plagioclasa CaAl 2 Si 2 O 8 -NaAlSi 3 O 8 [Ca/(Ca+Na) ~ ] Feldespato-K NaAlSi 3 O 8 -KAlSi 3 O 8 Cuarzo SiO 2 Mica: Biotita KMg 3 (AlSi 3 )O 10 (OH) 2 Mica: Muscovita KAl 2 (AlSi 3 )O 10 (OH) 2 Las rocas volcánicas andesita a riolita. Las rocas plutónicas diorita a granito. 8

9 Estructura Física de la Tierra Capas concéntricas: Diferentes composiciones Diferentes densidades Presión=ρgh Capa Densidad (g/cm 3 ) Hidrosfera 1.03 Corteza 2.8 Manto 4.5 Núcleo 11 9

10 Estructura Física y Composición de la Tierra (1) Métodos geofísicos 10

Velocidad Densidad (1) 10-12 km en océanos (30-50 km en continentes) está el MOHO (2) 90-200 km baja velocidad.

11 Velocidad Densidad (1) km en océanos (30-50 km en continentes) está el MOHO (2) km baja velocidad. Litosfera-Astenosfera (3) 400 km. Piroxeno-Granate y Olivino-Fase B (espinela) (4) 700 km. Fase B-Perovskita (5) >700 km. No hay cambios apreciables en estructura 11

ofiolíticas Estudios de las rocas magmáticas derivadas de la FP del

12 Estructura Física y Composición de la Tierra Evidencias Petrológicas-Geoquímicas Estudios de los xenolitos y secuencias ofiolíticas Estudios de las rocas magmáticas derivadas de la FP del manto Evidencias cosmoquímicas (meteoritos) Condrita Carbonácea Komatiita Peridotita 12

13 Procesos geológicos energía Fuentes de Energía en la Tierra: Energía Solar: Mueve hidrosfera y atmósfera Energía Interna: Actividad tectónica 13

variable 50-90% del calor interno Concentraciones (ppm) U Th K Rb Cor.

14 Energía Gravitacional Acreción y Diferenciación Fuentes de Energía en la Tierra Decaimiento Radiactivo 238 U, 235 U, 232 Th, 40 K, 87 Rb Muy variable 50-90% del calor interno Concentraciones (ppm) U Th K Rb Cor. Ocean Cor. Contin E3 57 Manto Primit

15 Transferencia de Calor en la Tierra Radiación: Transmisión de energía electromagnética hacia el medio ambiente. El sol, un foco, etc. Conducción: Transferencia de vibraciones a nivel atómico y molecular cuando existe contacto entre dos cuerpos con distinta temperatura. Grad. Térmico= T 2 -T 1 /l T 1 =300 l Flujo calorífico=δt x k T k T =conductividad térmica k T Cu=0.9, k T Roca=0.005 (cal/cms C) T 2 =1000 Flujo calorífico=cal/cm 2 s=(watt/m 2 ) Flujo Calorífico Tierra =0.09 watt/m 2 15

Gradiente Geotérmico = ΔT/z Extrapolado En la corteza 20-40 C por

16 Gradiente Geotérmico = ΔT/z Extrapolado En la corteza C por kilómetro! Por qué? Mecanismo adicional? Mayor calor en la corteza? 16

17 Transferencia de Calor en la Tierra Convección: Movimiento de materiales con distinta temperatura por efecto de una diferencia de densidades. 17

18 Tectónica de Placas y Magmatismo La litosfera está organizada en una serie de placas rígidas que se mueven entre sí por efecto de la convección del manto (astenosfera). Convección disipación de calor Trabajo Transferencia de energía 18

19 Tectónica de Placas y Magmatismo Límites de Placas: Convergente, Divergente y Transforme 19

20 Límites Divergentes Crestas Oceánicas 20

21 Límites Divergentes Rifts Continentales 21

22 Límites Convergentes 22

23 Límites Convergentes Colisión Continental 23

24 Límites Transformes Magmatismo? 24

25 Magmatismo Intraplaca Plumas del Manto o Puntos Calientes Islandia Basaltos de Columbia River 25

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