interior de la tierra geol 3025: cap. 12 prof. lizzette rodríguez

Interior de la TierraInterior de la Tierra

GEOL 3025: Cap. 12 GEOL 3025: Cap. 12 Prof. Lizzette Prof. Lizzette RodríguezRodríguez

Sondeo (reconocimiento) delSondeo (reconocimiento) delinterior terrestreinterior terrestre

Mayoría del conocimiento del Mayoría del conocimiento del interior terrestre viene del interior terrestre viene del estudio de ondas sísmicasestudio de ondas sísmicas– Tiempo de propagación ondas P Tiempo de propagación ondas P

(compresionales) y S (cizalla) a (compresionales) y S (cizalla) a través del planeta: varía con las través del planeta: varía con las propiedades del materialpropiedades del material

– Variaciones en tiempo de Variaciones en tiempo de propagación corresponden a cambios propagación corresponden a cambios en los materiales encontradosen los materiales encontrados

Cont. Sondeo del interior terrestreCont. Sondeo del interior terrestre

Naturaleza de las ondas sísmicasNaturaleza de las ondas sísmicas– Velocidad depende de la densidad y elasticidad Velocidad depende de la densidad y elasticidad

del materialdel material– Dentro de una misma capa: velocidad Dentro de una misma capa: velocidad

generalmente aumenta con profundidad generalmente aumenta con profundidad debido a que la presión crea un material debido a que la presión crea un material compacto más elásticocompacto más elástico

– Ondas compresionalesOndas compresionales (P) pueden propagarse (P) pueden propagarse tanto a través de líquidos como sólidostanto a través de líquidos como sólidos

– Ondas de cizalla / transversalesOndas de cizalla / transversales (S) no pueden (S) no pueden viajar a través de líquidosviajar a través de líquidos

– En todo material, las ondas P viajan más En todo material, las ondas P viajan más rápido que las Srápido que las S

– Cuando las ondas sísmicas pasan de un Cuando las ondas sísmicas pasan de un material a otro, la onda es refractada (doblada)material a otro, la onda es refractada (doblada)

Ondas P y S moviéndoseOndas P y S moviéndosea traves de sólidosa traves de sólidos

Compresiones y

expansiones alternas

Producen cambio de forma sin modificar volumen del material: liquidos no permiten cambios de forma---ondas S no viajan a traves de ellos

Ondas sísmicas yOndas sísmicas yla estructura de la Tierrala estructura de la Tierra

Cambios abruptos en las velocidades Cambios abruptos en las velocidades de las ondas sísmicas que ocurren a de las ondas sísmicas que ocurren a profundidades específicas ayudaron a profundidades específicas ayudaron a sismologos a concluir que la Tierra sismologos a concluir que la Tierra se debe componer de capas distintas se debe componer de capas distintas

Capas estan definidas por Capas estan definidas por composición:composición:– Por la zonación por densidad en los Por la zonación por densidad en los

periodos de fusión parcial (durante las periodos de fusión parcial (durante las primeras etapas de historia de la Tierra), primeras etapas de historia de la Tierra), el interior del planeta no es homogéneoel interior del planeta no es homogéneo

Ondas sismicas Ondas sismicas viajaran en linea recta viajaran en linea recta a traves de un planeta a traves de un planeta hipotetico con hipotetico con propiedades uniformes propiedades uniformes (homogeneo) y a (homogeneo) y a velocidades constantesvelocidades constantes

Trayectorias de las Trayectorias de las ondas a traves de un ondas a traves de un

planeta donde la planeta donde la velocidad aumenta con velocidad aumenta con

profundidadprofundidad

Unas pocas de las muchas trayectorias Unas pocas de las muchas trayectorias posibles que los rayos sismicos siguen posibles que los rayos sismicos siguen

a traves de la Tierraa traves de la Tierra

Cont. Ondas sísmicas yCont. Ondas sísmicas yla estructura de la Tierrala estructura de la Tierra

Capas definidas por composiciónCapas definidas por composición– Tres capas principalesTres capas principales

CortezaCorteza –capa externa y delgada, –capa externa y delgada, fluctúa de 3 km (2 mi) en las fluctúa de 3 km (2 mi) en las dorsales oceánicas a 70 km (40 mi) dorsales oceánicas a 70 km (40 mi) en cordilleras montañosasen cordilleras montañosas

MantoManto – capa rocosa (rica en silice), – capa rocosa (rica en silice), que se extiende a una profundidad que se extiende a una profundidad de ~2900 km (1800 mi)de ~2900 km (1800 mi)

NúcleoNúcleo – Esfera rica en Fe y con un – Esfera rica en Fe y con un radio de ~3486 km (2161 mi)radio de ~3486 km (2161 mi)


Capas definidas por propiedades Capas definidas por propiedades físicasfísicas– Al aumentar profundidad la Tierra se Al aumentar profundidad la Tierra se

caracteriza por aumentos graduales en caracteriza por aumentos graduales en temperatura, presión y densidadtemperatura, presión y densidad

– Dependiendo de la temperatura y Dependiendo de la temperatura y profundidad, un material terrestre puede profundidad, un material terrestre puede comportarse como sólido fragil (brittle), comportarse como sólido fragil (brittle), deformarse de manera plastica, o fundirse deformarse de manera plastica, o fundirse y convertirse en líquidoy convertirse en líquido

– Las capas principales del interior Las capas principales del interior terrestre se basan en propiedades físicas y terrestre se basan en propiedades físicas y resistencia (strength) mecánicaresistencia (strength) mecánica


Cont. Capas definidas por propiedades Cont. Capas definidas por propiedades físicasfísicas– Litosfera (esfera de roca)Litosfera (esfera de roca)

Capa más externa de la Tierra Capa más externa de la Tierra Consiste de la corteza y la parte más Consiste de la corteza y la parte más externa del mantoexterna del manto

Relativamente fria y rígidaRelativamente fria y rígida~ 100 km en espesor, aunque puede ~ 100 km en espesor, aunque puede alcanzar los 250 km o mas bajo las partes alcanzar los 250 km o mas bajo las partes más antiguas de los continentesmás antiguas de los continentes


Cont. Capas definidas por Cont. Capas definidas por propiedades físicaspropiedades físicas– Astenosfera (esfera débil)Astenosfera (esfera débil)

Localizada por debajo de la litosfera, Localizada por debajo de la litosfera, en la región del manto superior hasta en la región del manto superior hasta una profundidad de ~600 kmuna profundidad de ~600 km

Experimenta un grado de fusión en la Experimenta un grado de fusión en la parte superior, lo que permite el parte superior, lo que permite el movimiento independiente de la movimiento independiente de la litosfera sobre la astenosferalitosfera sobre la astenosfera


Cont. Capas definidas por Cont. Capas definidas por propiedades físicaspropiedades físicas– Mesosfera o manto inferiorMesosfera o manto inferior

Capa rígida que se encuentra entre Capa rígida que se encuentra entre los 660 km – 2900 km de los 660 km – 2900 km de profundidadprofundidad

Rocas son extremadamente calientes Rocas son extremadamente calientes y experimentan flujo gradualy experimentan flujo gradual


Cont. Capas definidas por Cont. Capas definidas por propiedades físicaspropiedades físicas– Núcleo externoNúcleo externo

Compuesto principalmente de una Compuesto principalmente de una aleación de Fe y Nialeación de Fe y Ni

Capa líquidaCapa líquida2270 km (1410 mi) en espesor2270 km (1410 mi) en espesorFlujo de convección genera el Flujo de convección genera el campo magnético de la Tierracampo magnético de la Tierra


Cont. Capas definidas por Cont. Capas definidas por propiedades físicaspropiedades físicas– Núcleo InternoNúcleo Interno

Esfera con un radio de 3486 km. Esfera con un radio de 3486 km. (2161 mi) (2161 mi)

Más resistente que el núcleo Más resistente que el núcleo externoexterno

Se comporta como un sólidoSe comporta como un sólido

Estructura Estructura estratificadestratificad

a de la a de la TierraTierra

Descubrimiento de losDescubrimiento de loslímites principaleslímites principales

El El MohoMoho (Discontinuidad de (Discontinuidad de Mohorovicic)Mohorovicic)

– Andriaja MohorovicicAndriaja Mohorovicic ( (1909)1909)

– Separa los materiales de la corteza Separa los materiales de la corteza del mantodel manto

– Identificado por un cambio en la Identificado por un cambio en la velocidad de propagación de las velocidad de propagación de las ondas Pondas P

Cont. Descubrimiento de losCont. Descubrimiento de loslímites principaleslímites principales

Límite entre el manto y el núcleoLímite entre el manto y el núcleo– Beno GutenbergBeno Gutenberg (1914) (1914)– Basado en la observacion de que ondas P Basado en la observacion de que ondas P

desaparecen a 105desaparecen a 105oo del sismo y reaparecen a del sismo y reaparecen a 140140oo

– Este cinturon de 35Este cinturon de 35oo: : Zona de sombra de las ondas PZona de sombra de las ondas P

– Se caracteriza por la refracción de las ondas Se caracteriza por la refracción de las ondas PP

– Ondas S no viajan a través del núcleo: Ondas S no viajan a través del núcleo: evidencia de la existencia de una capa líquida evidencia de la existencia de una capa líquida por debajo del manto rocosopor debajo del manto rocoso

Zona desombrade las

ondas P

Trayectorias de ondas P y STrayectorias de ondas P y S

Cont. Descubrimiento de losCont. Descubrimiento de loslímites principaleslímites principales

Descubrimiento del núcleo internoDescubrimiento del núcleo interno

– Inge Lehmann (1936)Inge Lehmann (1936)

– Las ondas P que pasan a través del Las ondas P que pasan a través del núcleo interno muestran un aumento núcleo interno muestran un aumento en velocidad, lo que sugiere un núcleo en velocidad, lo que sugiere un núcleo interno sólido.interno sólido.

– Discontinuidad Lehmann – entre el Discontinuidad Lehmann – entre el nucleo externo y el internonucleo externo y el interno

CortezaCorteza La más fina de las divisiones del La más fina de las divisiones del

planetaplaneta– Varía en espesor (excede los 70 km en Varía en espesor (excede los 70 km en

regiones montañosas, mientras que en regiones montañosas, mientras que en corteza oceánica varía de 3-15 km)corteza oceánica varía de 3-15 km)

Dos partesDos partes– Corteza continentalCorteza continental

Densidad promedio: 2.7 g/cmDensidad promedio: 2.7 g/cm33 Composición similar a la roca ígnea félsica Composición similar a la roca ígnea félsica

granodioritagranodiorita– Corteza oceánicaCorteza oceánica

Densidad: 3.0 g/cmDensidad: 3.0 g/cm33 Compuesta principalmente de basaltoCompuesta principalmente de basalto

MantoManto

Contiene el 82% del volumen del Contiene el 82% del volumen del planeta planeta

Capa sólida y rocosaCapa sólida y rocosaSección superior: formada por Sección superior: formada por

peridotita (roca ultramáfica)peridotita (roca ultramáfica)Dos partesDos partes– Mesosfera Mesosfera (manto inferior)(manto inferior) – AstenosferaAstenosfera (manto superior) (manto superior)

NucleoNucleo

Más grande que el planeta MarteMás grande que el planeta MarteEsfera central densaEsfera central densaDos partesDos partes– Núcleo externoNúcleo externo – capa externa – capa externa

líquida de 2270 km en espesorlíquida de 2270 km en espesor– Núcleo internoNúcleo interno – esfera sólida – esfera sólida

interna de radio de 1216 kminterna de radio de 1216 km

Cont. NucleoCont. Nucleo

Densidad y composiciónDensidad y composición

– Densidad promedio: 11 g/cmDensidad promedio: 11 g/cm33 (casi 14 veces la densidad del (casi 14 veces la densidad del agua)agua)

– Principalmente Fe, con 5%-10% Principalmente Fe, con 5%-10% Ni y pequeñas cantidades de Ni y pequeñas cantidades de otros elementos menores.otros elementos menores.


OrigenOrigen

– Explicación más aceptada es que Explicación más aceptada es que se formo temprano en la historia se formo temprano en la historia de la Tierrade la Tierra

– A medida que la Tierra comenzó a A medida que la Tierra comenzó a enfriarse, el Fe en el núcleo enfriarse, el Fe en el núcleo comenzó a cristalizarse y el núcleo comenzó a cristalizarse y el núcleo interno comenzó a formarseinterno comenzó a formarse


Campo magnético terrestreCampo magnético terrestre– Qué necesita el núcleo para llevar Qué necesita el núcleo para llevar

el campo magnético de la Tierra: el campo magnético de la Tierra: conducir electricidad y ser móvilconducir electricidad y ser móvil

– El núcleo interno circula más El núcleo interno circula más rápido que la superficie terrestrerápido que la superficie terrestre

– El eje de rotación esta desplazado El eje de rotación esta desplazado 1010oo con respecto a los polos con respecto a los polos geográficosgeográficos

Posible origen del campo Posible origen del campo magnético:magnético: conveccion vigorosa de la conveccion vigorosa de la

aleacion de Fe fundido del nucleo aleacion de Fe fundido del nucleo externo liquidoexterno liquido

La maquina termica delLa maquina termica delinterior de la Tierrainterior de la Tierra

Gradiente geotermicoGradiente geotermico– Varía considerablemente de Varía considerablemente de

lugar en lugarlugar en lugar– Promedio de 20Promedio de 20C y 30C y 30C por km C por km

de profundidad en la corteza de profundidad en la corteza terrestre terrestre esta razón de aumento es mucho esta razón de aumento es mucho menor en el manto y en el núcleomenor en el manto y en el núcleo

Gradiente geotermico

Cont. La maquina termica delCont. La maquina termica delinterior de la Tierrainterior de la Tierra

Procesos principales que han Procesos principales que han contribuido al calor interno del contribuido al calor interno del planetaplaneta– Calor emitido por desintegracion Calor emitido por desintegracion

radiactiva de isótopos de uranio (U), radiactiva de isótopos de uranio (U), torio (Th) y potasio (K)torio (Th) y potasio (K)

– Calor liberado por la cristalización de Calor liberado por la cristalización de Fe para formar el núcleo internoFe para formar el núcleo interno

– Calor liberado por la colisión de Calor liberado por la colisión de partículas durante la formación de la partículas durante la formación de la TierraTierra


Flujo de calor en la cortezaFlujo de calor en la corteza– Proceso conocido como conducciónProceso conocido como conducción – Las razones (rates) de flujo de calor en la Las razones (rates) de flujo de calor en la

corteza son variablescorteza son variables Convección del mantoConvección del manto

– El cambio de temperatura con respecto a El cambio de temperatura con respecto a profundidad no es muy grande en el mantoprofundidad no es muy grande en el manto

– Manto: debe tener un método efectivo para Manto: debe tener un método efectivo para transmitir calor del núcleo hacia fuera.transmitir calor del núcleo hacia fuera.


Cont. Conveccion del mantoCont. Conveccion del manto

– Provee la fuerza que impulsa las Provee la fuerza que impulsa las placas de la litosfera a través del placas de la litosfera a través del globoglobo

– Debido a que el manto transmite Debido a que el manto transmite ondas S y fluye al mismo tiempo, es ondas S y fluye al mismo tiempo, es descrito como que posee un descrito como que posee un comportamiento plástico (de comportamiento plástico (de naturaleza tanto sólida como líquida)naturaleza tanto sólida como líquida)

interior de la tierra geol 3025: cap. 12 prof. lizzette rodríguez

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