TEMA 1: ESTRUCTURA I TER A DE LA TIERRA EL ORIGE DEL SISTEMA SOLAR Y DEL PLA ETA TIERRA Formación del Sistema Solar: o El Sistema Solar se forma a partir de una nebulosa que entra en inestabilidad gravitatoria, debido probablemente a la explosión de una estrella cercana, y empieza a acumularse gran cantidad de materia. o La materia se condensa y la fuerza de gravedad se hizo tan grande que provocó el aumento de temperatura necesario para que se produjeran reacciones de fusión nuclear, dando lugar al nacimiento de una estrella (El Sol) o La altísima temperatura vaporiza la materia que rodea al Sol, y el campo gravitatorio del Sol junto con la radiación cargada de partículas (viento solar) formó alrededor del Sol una nebulosa discoidal. o Con el tiempo el material vaporizado se condensa, dando lugar a planetas de tipo terrestre (los primeros en solidificar) y más alejados los planetas gigantes o gaseosos. Formación de planetas de tipo terrestre. o Condensación del material vaporizado, lo que crea por choques a baja velocidad pequeños cuerpos denominados planetesimales, que se unen en planetoides y posteriormente se constituyen planetas. o El calor debido a los choques, al Sol y a la desintegración radiactiva de elementos químicos, produce la fusión parcial de materiales. Este calor primigenio continúa hoy en día en nuestro planeta, produciendo entre otros fenómenos terremotos y volcanes. o Estos materiales fundidos empiezan a solidificarse, primeramente los más pesados (Fe, Ni), que se hundieron en el núcleo terrestre, y posteriormente los silicatos, dando como consecuencia una estratificación del planeta (corteza, manto y núcleo) MÉTODOS DE ESTUDIO DEL I TERIOR DE LA TIERRA Directos: sondeos hasta 12 km. Minas Afloramientos de rocas formadas en profundidad: erosión, erupciones volcánicas. Indirectos: Flujo geotérmico Campo magnético terrestre. Campo gravitatorio terrestre. Sismicidad. Meteoritos. FLUJO GEOTÉRMICO En la naturaleza hay tres modos de transmisión del calor: Convección: donde existen materiales capaces de fluir, el calor es transportado por corrientes que se producen por diferencias de calor entre unas zonas y otras en el interior del planeta. Las masas más densas (frías) descienden, y las más ligeras (calientes) ascienden. Este mecanismo es fundamental para explicar el movimiento de las placas litosféricas. 1
Conducción: en este caso no hay movimiento de materia, el calor se transmite por excitación de los átomos que forman los minerales. La conducción térmica en la Tierra en su conjunto es muy mala. Radiación: el calor se transmite en forma de ondas de corta longitud. Se considera que podría ser una forma importante de transmisión del calor en el manto. El flujo geotérmico es la cantidad de energía calorífica que transfiere una unidad de superficie terrestre por unidad de tiempo. El gradiente geotérmico es la variación de la temperatura con la profundidad. Hasta los 200-300 km de profundidad varía a razón de 1ºC/33 m En la Tierra hay zonas de flujo geotérmico alto, con gran actividad geológica, y zonas de flujo geotérmico bajo, zonas estables. CAMPO MAG ÉTICO Hay un campo magnético interno, generado en el núcleo. El 90% del campo es bipolar (como un gigantesco imán) y el 10% es no bipolar o residual, y es el responsable de la falta de coincidencia entre polos magnéticos y geográficos. El ángulo que existe entre el norte geográfico y el norte magnético se denomina declinación magnética. Hay un campo externo (atmósfera terrestre) El campo magnético no es estable, tiene variaciones seculares, otras periódicas y otras no periódicas. En ciertas zonas se producen anomalías magnéticas, debido a cuerpos magnetizados. Las anomalías pueden ser locales, y se utilizan para prospección de minerales. Hay otras anomalías regionales, que explican la estructura en capas de la Tierra: al generarse corteza en las dorsales, los minerales se magnetizan según la posición de los polos en ese momento geológico, quedando grabado en las rocas (paleomagnetismo), de modo que rocas de la misma edad indican la misma posición del polo magnético. CAMPO GRAVITATORIO La gravedad varía con la: latitud, altitud, topografía y densidad de las rocas. La densidad teórica de la Tierra es de 5.52 g/cm 3, y la densidad medida de la corteza es de 2.7 g/cm 3, de manera que la Tierra no puede ser homogénea y con un interior denso. La gravedad también es responsable del deslizamiento de las placas tectónicas. Hay anomalías gravitatorias, a las que hay que aplicarles una corrección de latitud, o altitud, topografía y densidad de rocas: las hay positivas, debido a yacimientos de minerales de Fe, Pb, y otras son anomalías negativas, debido a yacimientos de sales minerales, yesos La isostasia es la tendencia a hundirse cuando hay mucho peso en un punto, o a levantarse si hay menos. La Tierra tiende al equilibrio isostático. 2
MÉTODO SÍSMICO Un seísmo o terremoto es una sacudida del suelo. En un terremoto diferenciamos un foco o hipocentro, y su proyección en la vertical o epicentro. Los terremotos generan ondas sísmicas: Ondas de compresión o primarias (P), son las más rápidas. Ondas transversales o secundarias (S), más lentas. Las ondas S no se transmiten en líquidos (coeficiente de rigidez es igual a cero). Ondas superficiales, responsables de los daños, que son generadas por las anteriores cuando alcanzan la superficie terrestre. Los terremotos se cuantifican con: La escala de Mercalli, que mide la intensidad, es decir, indicando los daños ocasionados. La escala de Richter, que mide la magnitud, es decir la energía liberada. El estudio de la propagación de las ondas sísmicas ha podido demostrar que la Tierra está formada por distintas capas, pues la velocidad y la dirección de las ondas varia al atravesar distintos medios. Las superficies que separan dos medios de diferentes características se llaman discontinuidades sísmicas. Hay tres tipos fundamentales: Litometeoritos. Siderolitos. Sideritos. METEORITOS ESTRUCTURA Y ATURALEZA FÍSICO-QUÍMICA DE LA TIERRA MODELO GEOQUÍMICO: se basa en criterios de composición química y mineralógica: Corteza: es una capa rígida. Puede ser continental y oceánica. Su límite inferior se sitúa en la discontinuidad de Moho. Su espesor es variable. La corteza se forma a partir del manto por una serie de procesos complejos. Corteza oceánica: densidad media, muy moderna (inferior a 180 millones de años), formada por las siguientes capas o niveles: o Nivel 1: sedimentos. o Nivel 2: coladas de basaltos almohadillados y diques basálticos en la base. o Nivel 3: gabros. Corteza continental: densidad media, edad que puede ser muy antigua, hasta de 4000 millones de años, y una estructura petrológica muy compleja. Manto: hay manto inferior y manto superior, debido a la distinta estructura de los minerales. El manto es bastante homogéneo, con un enriquecimiento en elementos pesados como el hierro a medida que aumenta la profundidad, y la composición mineralógica iría cambiando con la profundidad (presión). El manto está formado por peridotitos (roca formada por olivinos, piroxenos y granates, que son silicatos ricos en hierro y pobres en sílice) 3
Núcleo: la existencia del campo magnético y el estudio de meteoritos llevan a pensar que el núcleo estaría formado básicamente por hierro y níquel. Para explicar la densidad del núcleo, que es menor que la del hierro, se piensa que en su composición entrarían otros elementos como azufre, oxígeno y silicio. MODELO DINÁMICO: se ha establecido teniendo en cuenta las características físicas y dinámicas de cada capa. Litosfera: formada por la corteza y la parte más superficial del manto superior, rocas duras y rígidas. Astenosfera: comportamiento plástico, debido a que entre el 1 y 2 % está fundida. En ella se producen corrientes de convección. En la base de la astenosfera, al pasar a la siguiente capa el aumento de la presión hace que la roca pase a ser mecánicamente más resistente. Mesosfera: es una zona muy compleja afectada por corrientes de convección. La parte inferior es la zona D, con potasio, uranio y torio, que podría calentar el interior terrestre, y hacer que la núcleo externo permanezca fundido. En esta capa se generan los denominado puntos calientes, que son zonas muy calientes del interior de la Tierra que pueden alcanzar la superficie terrestre (Islas Hawai). Endosfera: su parte externa está fundida y afectada por corrientes de convección. 4
UEVAS TEC OLOGÍAS E LA I VESTIGACIÓ DEL E TOR O Los sistemas de información geográfica. Un sistema de información geográfica (SIG) es un conjunto de dispositivos para capturar, almacenar, analizar y utilizar información que está espacialmente referenciada (localizada en una determinada posición geográfica) con relación a la Tierra. Se introducen los datos y después el ordenador los coloca sobre un mapa, o incluso puede llegar a mostrar gráficamente cuál será la situación transcurrido cierto tiempo. Sistema de posicionamiento global. GPS: permite establecer la posición en cualquier lugar del planeta, ya sea de día o de noche y con independencia de las condiciones meteorológicas. Está formado por una red de satélites y unos receptores GPS, que mediante una triangulación nos indica latitud y longitud, y si recibe la señal de un cuarto satélite calcula la altitud. Teledetección. Técnica que permite la obtención de datos de la superficie terrestre, y su posterior tratamiento, mediante medidas realizadas desde el aire o el espacio. Su fundamento radica en la especificidad de la interacción entre la radiación electromagnética y la materia: cuando la radiación incide sobre la superficie de un objeto, una parte se absorbe y otra parte se refleja, y la respuesta concreta es semejante en todas las superficies que tengan las mismas características. Esta técnica nos permite identificar la naturaleza de diferentes zonas de la superficie terrestre, la distribución espacial de cada componente y sus cambios a lo largo del tiempo. 5