Cap12_IntdelaTierra.docx

CAPÍ TULO 12: EL INTERIOR DE LA TIERRA

1.E .En numere

6

caracter í sticas

principales

de

las

ondas

sí smicas

smicas depende de la densidad y la elasticidad de los –La velocidad de las ondas s í materiales que atraviesan. Las ondas s í smicas viajan más de- prisa en los materiales r í gidos, que retornan elásticamente a sus formas originales cuando cesa el esfuerzo causado por una onda s í smica. Por ejemplo, una roca cristalina transmite las ondas sí smicas más deprisa que una capa de lodo no consolidada. Dent ntro ro de un una a ca capa pa determi determina nada da,l ,la a ve velo loci cida dad d de las on onda das s sí smicas smica s aume aumenta nta – De genera gen eralme lmente nte con la pro profun fundid didad, ad, po porqu rque e la pre presi sión au aume ment nta a y co comp mpri rime me la ro roca ca transformándola en un material elástico más compacto. .

–Las ondas compresivas ondasP!,que vi"ran #acia atr ás y #acia delante en el mismo plano que su direcci ón de movimiento, son capaces de pro- pagarse a trav és de lí quidos, asícomo de sólidos, porque, cuando est án comprimidos, esos materiales se comportan elásticamente, es decir, se oponen a un cam"io de volumen y, como una tira de goma, vuelven a su forma original cuando pasa la onda.

–Las ondas de cizalla ondas $!, que vi"ran en ángulo recto con respecto a su direcci ón de desplazamiento, no pueden propagarse a trav és de los lí quidos, porque, a diferencia de los sólidos, los lí quidos no se oponen a la cizalla. Es decir, cuando los l í quidos son sometidos a fuerzas que act úan para cam"iar sus for- mas, simplemente fluyen.

–En todos los materiales, las ondas P viajan más deprisa que las ondas $. –%uando las ondas sí smicas pasan de un material a otro, la trayectoria de la onda se refracta. &demás, la discontinuidad el lí mite entre los dos materiales diferentes! refleja algo de la energí a. Esto es similar a lo que ocurre a la luz cuando pasa del aire al agua. '.

(ierra) ¿%uáles son las tres capas que componen la (ierra)

–La corteza* capa e+terna comparativamente fina cuyo grosor oscila entre  il ómetros, en las cordilleras oceánicas, y / il ómetros, en algunos cinturones monta ñosos como los  &ndes y el 0imalaya. 0imalaya. lice! que se e+tiende #asta una profundidad –El manto* una capa de roca s ólida rica en sí de unos '.// ilómetros2

–El núcleo* una esfera rica en #ierro con un radio de .346 il ómetros.

.

Enumere las cinco capas principales del interior de la (ierra definidas por las diferencias en las propiedades f í sicas. ¿En quése distingue el núcleo interno del núcleo

e+terno)

La (ierra puede dividirse en cinco capas principales seg ún sus propiedades f í sicas y, por  tanto, su resistencia mecánica* la litosfera, la astenosfera, la mesosfera, el núcleo e+terno y el núcleo interno. 5úcleo interno y e+terno El núcleo, que estácompuesto principalmente por una aleaci ón de #ierro y ní quel, se divide en dos regiones que e+#i"en resistencias mec ánicas muy diferentes. El núcleo e+terno es una capa l í quida de '.'/ il ómetros de espesor. El flujo convectivo del #ierro metálico en el interior de esta zona es el que genera el campo magnético de la (ierra. El núcleo interno es una esfera con un radio de .346 il ómetros.  & pesar de su temperatura más elevada, el material del n úcleo interno es más fuerte que el núcleo e+terno y se comporta como un sólido.

3.

Descri"a la litosfera. ¿De quémanera importante se diferencia de la astenosfera)

La litosfera tiene un grosor medio de 1// ilómetros, pero puede e+tenderse '/ ilómetros o más por de"ajo de las porciones m ás antiguas de los continentes. Dentro de las cuencas oce ánicas, la profundidad de la litosfera es de s ólo unos pocos il ómetros de"ajo de las dorsales oce ánicas y aumenta #asta casi 1// il ómetros en las regiones de la corteza oceánica más antiguas y más fr í as. De"ajo de la litosfera, en el manto superior ,a una profundidad de unos 66/ il ómetros, se e+tiende una capa "landa, relativamente d é"il, conocida como astenosfera . En la parte superior de la astenosfera se dan unas condiciones de temperatura7presi ón que provocan una pequeña cantidad de fusi ón. Dentro de esta zona de de"ilidad, la litosfera est á mecánicamente despegada de la capa inferior. El resultado es que la litosfera puede moverse con independencia de la astenosfera. .

mite entre la corteza y el manto 8o#o! del l í mite que se ¿En qué difiere el lí encuentra entre la litosfera y la astenosfera)

 –Lí mite entre la corteza y el manto (Moho -

Zona de transición entre la corteza y el manto terrestre que separa rocas de diferente composición química. - Se sitúa a una profundidad media de unos 35 km, pudiendo encontrarse a 7 km de profundidad !a"o los continentes o a tan solo # km !a"o los oc$anos. - %l aumento de &elocidad de transmisión de las ondas sísmicas ' y S, se de!e en

!uena parte al cam!io de composición del medio, porque las rocas del manto tienen composición distinta a las que se (allan en la corteza. - )os materiales rocosos menos densos de la corteza, est* formada fundamentalmente por silicatos de aluminio, calcio, sodio y potasio. +ocas principalmente !as*lticas - )os materiales rocosos m*s densos del manto est* constituido por silicatos de (ierro y manesio pero muy po!re en silicio. +ocas principalmente peridotitas. –Límite entre la litosfera y astenosfera

- - %ste límite corresponde a una transición de fase relacionada con ciertos &alores críticos de presión y temperatura que se alcanza a una profundidad que &aría con el car*cter de los materiales que est*n encima. %l aumento radual de la  y la ' con la profundidad afecta las propiedades físicas y, por tanto, el comportamiento mec*nico de los materiales terrestres/ - )a transición es m*s profunda !a"o los materiales relati&amente poco densos de los continentes que !a"o los m*s densos de la litosfera oce*nica. - )a astenosfera es la zona del manto que su!yace a la litosfera, de la que se distinue por un comportamiento muc(o m*s pl*stico.

6.

Descri"a

"revemente

cómo

se

descu"rió

el

8o#o.

8ediante un e+amen minucioso de los sismógrafos de los terremotos superficiales, 8o#orovicic descu"rióque las estaciones sismogr áficas alejadas más de '// ilómetros de un terremoto o"tení an velocidades medias aprecia"lemente mayores para las ondas P que las estaciones localizadas m ás cerca del sismo. En particular, la velocidad media de las ondas P, que eran las primeras en llegar a las estaciones m ás pr ó+imas, era de unos 6 ilómetros por segundo. Por el contrario, la energ í a sí smica registrada en estaciones más distantes viaja"a a velocidades apro+imadas a los 4 il ómetros por segundo este "rusco salto de velocidad no encaja"a con el modelo general que se #a" í a o"servado previamente. & partir de esos datos, 8o#orovicic concluyó que por de"ajo de / ilómetros e+istí a una

capa con propiedades

nota"lemente

diferentes de

las

correspondientes a la capa m ás e+terna de la (ierra.

. ¿9uéprue"as utilizó:eno ;uten"erg para de- mostrar la e+istencia de un n úcleo central en la (ierra)

$e "asó fundamentalmente en la o"servación de que las ondas P disminuyen y finalmente desaparecen por completo a unos 1/ °desde un terremoto. Luego, alrededor  de 13/°más lejos, reaparecen, pero unos ' minutos despu és de lo que ca"r í a esperar en función de la distancia recorrida. Este cintur ón, donde las ondas s í smicas directas están ausentes, tiene una anc#ura de unos  °y se #a denominado zona de som"ra de las ondas p.

4. $upongamos que la zona de som"ra para las ondas P estuviera localizada entre 1'/°y 16/° , en vez de entre 1/° y qu épapel se piensa que desempe ña en el transporte de calor den- tro de la (ierra)

%n los 0 km. inferiores del manto se localiza la capa 12, que es una zona de rocas parcialmente fundida, lo que (ace que eperimente una disminución en las &elocidades de las ondas '. %sta reión transportaría el calor desde el núcleo al manto

inferior, y a su &ez el aumento del 4u"o de calor (aría que el manto superior sólido se caliente (asta 4otar y ascender lentamente (acia la supercie. %stas plumas ascendentes de roca muy caliente puede ser la fuente de la acti&idad &olc*nica asociada con los puntos calientes de 6aaii e 8slandia.

1.

a para indicar que el n úcleo e+terno es ¿9uéprue"as proporciona la sismolog í lí quido)

)a densidad calculada para el núcleo y la eistencia de un campo man$tico dipolar sólo es posi!le para un metal a!undante en el 9ni&erso como el (ierro, aunque $ste de!e estar aleado con otros elementos menos densos, como el níquel :; en peso/ y el azufre del < al #; en peso/, que se disuel&e en (ierro fundido y forma aleación con $l a ele&adas presiones. )a aleación de azufre, (ierro y níquel tiene un punto de fusión #.=> m*s !a"o que el (ierro puro, lo que ayudaría a eplicar la eistencia de un núcleo eterno ?líquido2. am!i$n parece posi!le la eistencia de otros elementos, como @ y Si. ?%l núcleo terrestre est* formado casi en su totalidad por (ierro. %l núcleo eterno se  encuentra en estado 4uido de!ido a las altas temperaturas, mientras que el interno se encuentra en estado sólido de!ido a las altas presiones2.

13. ¿Por qué se considera a los meteoritos como claves so"re la composici ón del interior de la (ierra)

%l estudio de los meteoritos proporciona pistas importantes so!re la composición interna de la ierra. Auc(os est*n formados por (ierro y cantidades menores de níquel meteoritos met*licos/ y otros formados por sustancias rocosas que se parecen a las peridotitas meteorito rocoso/. %n la corteza y en el manto terrestre eiste un escaso porcenta"e de (ierro, por lo que se concluyo que en el núcleo a!unda este metal pesado. 1e (ec(o, se considera que el núcleo est* formado por una aleación de Be con un 5 a #; de Ci y, quiz* otros compuestos lieros como S y @.

1.

Descri"a la composición quí mica mineral! de las cuatro capas principales de la

(ierra* corteza tan- to continental como oceánica!, manto y núcleo. %?@(EA& %?5(B5E5(&L* $u composición es equivalente a la de las rocas í gneas f élsicas de tipo granodiorita rica en 5a, C, y $i!. (am"ién a"undan intrusiones graní ticas y rocas metamórficas,

asícomo afloramientos de rocas "asálticas corteza inferior! y andes í ticas. $e cree que la corteza inferior tiene una composición similar al "asalto. ?%E&5B%&* Estácompuesta por rocas í gneas "asálticas con una composición quí mica relativamente #omogénea.

ADC@ ADC@ S9'%+8@+E %s rico en rocas ultra!*sicas llamadas peridotitas rocas que contienen Be y silicatos ricos en A/, cuyos minerales esenciales son el oli&ino, piroenos y la espinela o el ranate. ADC@ 8CB%+8@+E se compone de óidos y sulfuros met*licos so!re todo en la zona 12/, adem*s de silicatos pesados ferroman$sicos de tipo pero&skita, que podrían ser los componentes mayoritarios. CF>)%@ CF>)%@ %G%+C@E %st* compuesto por una aleación de (ierro y otros materiales como níquel, azufre, car!ono, que se &an solidicando (acia el núcleo interno. CF>)%@ 8C%+C@E )a solidicación (ace que los materiales sean muy ríidos 16. Enumere tres procesos que hayan contribuido al calor interno de la  Tierra.

H %l calor emitido por la desinteración radiacti&a de los isótopos de uranio 9/, torio (/ y potasio I/. H %l calor li!erado cuando el (ierro Be/ cristalizó para formar el núcleo interno sólido. H %l calor li!erado por la colisión de partículas durante la formación de nuestro planeta. 17.

Describa el proceso de conducción.

%l 4u"o de calor en la corteza se produce por el proceso de conducción transferencia de calor a tra&$s de la materia por acti&idad molecular/. %l 4u"o es lento, por lo que la corteza tiende a actuar como un aislante frío en la parte superior y caliente en la inferior/, lo que eplica el enorme radiente de temperatura. %l ritmo al que 4uye el calor &aría en la corteza, por tanto, a lo laro de los e"es de las cordilleras centrooce*nicas, donde la corteza tiene solo unos pocos km. de rosor, las &elocidades de 4u"o son ele&adas y en los antiuos escudos como el canadiense y el !*ltico/ son !a"as. @tras reiones e(i!en un ele&ado 4u"o de calor, por intrusiones íneas

superciales o por concentraciones superiores a la media de materiales radiacti&os.

14.

E+plique "revemente cómo se transporta el calor a través del manto.

%l radiente eot$rmico del manto es muc(o menor que el de la corteza, lo que indica un proceso de transmisión de calor m*s ecaz desde el núcleo (acia fuera. >omo las rocas son malas conductoras del calor, de!e (a!er una forma de transporte de masa, donde las rocas del manto sean capaces de 4uir. %sa transferencia de calor mediante el mo&imiento o la circulación de una sustancia se denomina con&ección. %l 4u"o con&ecti&o del manto mediante el cual las rocas calientes menos densas ascienden y el material m*s frío y m*s denso se (unde/ es la fuerza que impulsa las placas litosf$ricas ríidas a tra&$s del planeta, enerando las cordilleras montaJosas y la acti&idad &olc*nica y sísmica de todo el mundo. )as plumas de rocas supercalientes se eneran en el límite núcleo-manto, desde donde ascendería lentamente (acia la supercie. %stas plumas ascendentes serian la rama caliente del 4u"o ascendente en el mecanismo con&ecti&o que actúa en el manto. Se piensa que en los !ordes de placa con&erente, donde est*n siendo su!ducidas l*minas densas y frías de litosfera, se produce 4u"o descendente. %ste material denso y frío aca!ara descendiendo (asta el límite del núcleo.