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Tema 14. Origen y estructura de la
Tierra
1.El origen del sistema solar
2.¿Cómo es el interior terrestre? Algunos datos
directos.
3.Masa y densidad de la Tierra
4.Sismos y ondas sísmicas
5.¿Qué información aportan los terremotos?
6.Otros datos indirectos.
7.Una Tierra estructurada en capas.
8.Unidades dinámicas.
1. El origen del sistema solar.
Las capas de la Tierra están
ordenadas por densidad.
La Tierra gira en el mismo sentido
en que lo hace el Sol.
La órbita terrestre se sitúa en el
plano ecuatorial del Sol.
Todos los planetas también ocupan
el mismo plano.
Las respuestas a estas
afirmaciones nos llevan a
considerar el origen de la Tierra
en relación con el sistema solar
Teoría Planetesimal
Es la teoría más aceptada sobre el
origen del sistema solar.
Hace 4600 millones de años una
nebulosa giratoria comienza a
contraerse.
Se produce el colapso gravitatorio,
originando una gran masa central y
un disco giratorio.
Formación
del
protosol
a
consecuencia de la fusión nuclear
del hidrógeno por lo que nace una
estrella.
Formación de planetesimales, por
acrección de las partículas que
forman el disco giratorio.
Formación de protoplanetas,
colisión de planetesimales.
por
Formación de la Tierra.
De acuerdo
con la teoría
planetesimal la formación de la
Tierra
habría
seguido
el
siguiente proceso:
Formación
del
protoplaneta
terrestre, por acrección de los
planetesimales, aumentando la
temperatura como consecuencia
de los impactos.
Diferenciación por densidades, la
Tierra llega a fundir parcialmente
lo que origina la catástrofe del
hierro, a la vez que se produce
la desgasificación del planeta.
Enfriamiento de la superficie y
formación de los océanos.
Origen de la Luna
La teoría más aceptada sobre el
origen de la Luna propone que
en los primeros momentos de
formación de la Tierra un
planeta
de
tipo
terrestre,
posiblemente con un tamaño
como el de Marte, colisionó con
la Tierra.
Parte del astro que impactó más la
nube de residuos formada por
los materiales de la zona de
impacto
quedó
orbitando
alrededor de la Tierra, su
acrección originó la Luna.
2. ¿Cómo es el interior terrestre? Algunos
datos directos.
Para conocer el interior terrestre
utilizamos dos tipos de métodos:
Métodos directos, observando los
materiales que proceden del
interior terrestre o a los que se
tiene acceso.
Métodos indirectos, se deducen a
partir de características y
propiedades
del
interior
terrestre, como la densidad,
magnetismo, sismicidad, etc.
2. ¿Cómo es el interior terrestre? Algunos
datos directos.
Minas y sondeos. Las minas son
excavaciones que se realizan para
la extracción de minerales. La más
profunda
se
encuentra
en
Sudáfrica.
Los sondeos son perforaciones que se
realizan para alcanzar niveles
profundos del subsuelo. La más
profunda se realizó en Siberia y
tiene 12,5 km, aunque es muy poco
si se compara con el radio terrestre.
La información más importante que
nos proporcionan las minas y
sondeos, es el aumento de la
temperatura con profundidad que
llamamos gradiente geotérmico.
2. ¿Cómo es el interior terrestre? Algunos
datos directos.
Volcanes. Los volcanes nos
permiten conocer los materiales
del
interior
terrestre
y
observarlos
directamente,
aunque por desgracia los
magmas se producen por fusión
parcial de las rocas y no
conocemos
todos
sus
componentes. Sin embargo, el
magma arrastra fragmentos de
las rocas que no ha logrado
fundir y que quedan como
inclusiones.
3. Masa y densidad de la Tierra
La densidad de un cuerpo es su
masa dividida por su volumen
(d=m/v).
Su
volumen
lo
podemos considerar como el de
una esfera cuyo radio lo
tomamos como radio medio, así:
v=4/3 πR3.
Para calcular la masa partimos de
la ecuación de la gravitación
universal F=G.M.m/d2, pero
F=m.g, si sustituimos en la
ecuación
anterior
m.g=G.M.m/d2, de donde nos
queda M=d2.g/G
3. Masa y densidad de la Tierra
El interior es más denso. El
estudio de la densidad terrestre
es un buen ejemplo de lo que
son los métodos indirectos. Si
tenemos en cuenta que la
densidad media de la Tierra es
de 5,52 g/cm3 y la de las rocas
superficiales no superan los 2,7
g/cm3, por lo que se deduce que
los materiales del interior deben
de ser más densos para que la
media resulte la expresada.
4. Sismos y ondas sísmicas
El
método
sísmico
es
el
procedimiento
que
más
información ha aportado sobre
la
estructura
del
interior
terrestre. Se basa en el estudio
de los terremotos y de las ondas
que producen.
Los terremotos o sismos, son
vibraciones
del
terreno
generadas por la liberación
brusca de energía acumulada
en las rocas sometidas a
tensiones. Se originan
al
fracturarse grandes masas de
rocas o al desplazarse rocas ya
fracturadas que denominamos
fallas.
4. Sismos y ondas sísmicas
El
lugar donde se origina el
terremoto es el foco sísmico o
hipocentro. El lugar en la
superficie más próximo al foco
sísmico es el epicentro.. La
vibración generada en el foco
sísmico se propaga en forma de
ondas que son las ondas
sísmicas.
Tipos de ondas sísmicas. Se
clasifican en internas y externas,
según en que parte de la Tierra
se propaguen. Dentro de las
internas diferenciamos las P y
las S y en las externas las
Rayleigh y las Love.
4. Sismos y ondas sísmicas
Las ondas P o primarias, reciben este nombre porque son las primeras que
se reciben en los sismógrafos después de un terremoto, ya que son las
más rápidas. Las partículas del terreno vibran en la dirección de
propagación de la onda. Se propaga por todos los medios físicos.
Las ondas S o secundarias se propagan a menor velocidad que las P. Son
ondas transversales, es decir hacen vibrar las partículas del terreno en
dirección perpendicular a la dirección de propagación. Sólo se propagan
por medios rígidos.
4. Sismos y ondas sísmicas
Las
ondas
superficiales,
se
generan cuando las ondas
internas llegan a la superficie.
Son las responsables de los
daños
que
producen
los
terremotos. Existen dos tipos las
ondas Love y las Rayleigh.
Las ondas love, producen un
desplazamiento de las partículas
perpendicular a la dirección de
propagación, pero contenida en
el plano horizontal.
Las ondas Rayleigh, producen un
movimiento elíptico retrógrado
del suelo.
4. Sismos y ondas sísmicas
Para registrar y medir la magnitud de
un terremoto, se utilizan unos
instrumentos muy sensibles, los
sismógrafos, que dibujan una
gráficas los sismogramas.
Consisten en una gran masa
suspendida
que
permanece
inmóvil durante el terremoto y que
dibuja una línea sobre un papel
continuo que se desplaza sobre
un tambor dotado de un
mecanismo de relojería.
La velocidad a la que se propagan
las ondas sísmicas depende de la
naturaleza del material, de la
temperatura, presión etc, lo que
provoca un cambio en la dirección
de avance de la onda
5. Qué información aportan los terremotos.
Los cambios bruscos en la
velocidad de las ondas sísmicas
se llaman discontinuidades. Las
discontinuidades sísmicas se
utilizan para diferenciar las
capas en que se divide el
planeta.
La velocidad de las ondas sísmicas
depende de la composición de
los materiales que atraviesan y
del estado físico en el que se
encuentran.
Las
discontinuidades
más
importantes
son
la
de
Mohorovicic que separa la
corteza del manto
y la de
Gutemberg que separa el manto
5. Qué información aportan los terremotos.
Dentro del manto y del núcleo se
pueden diferenciar subcapas, en
base a variaciones en la
propagación de las ondas
sísmicas.
Así dentro del núcleo se diferenció
un núcleo externo fundido y un
núcleo
interno
sólido,
la
discontinuidad tomo el nombre
de
su
descubridora
Inge
Lehmann.
Por otra parte entre 100 y 800 km
los incrementos de velocidad de
las ondas P y S tienen
fluctuaciones, el mayor de ellos
se produce a 670 km y se utiliza
para diferenciar el manto
superior del inferior.
6. Otros datos indirectos.
Además de los datos que
proporcionan
las
ondas
sísmicas, y las observaciones
directas, se disponen de otros
datos indirectos que nos aportan
la temperatura del interior de la
Tierra, el campo magnético y los
meteoritos.
Las minas y los sondeos realizados
muestran como aumenta la
temperatura a medida que se
profundiza. El valor medio de
este gradiente geotérmico es de
30º C /1000 m. Si este gradiente
se mantuviera hasta el centro de
la
Tierra,
se
alcanzarían
temperaturas de cientos de
miles de grados.
6. Otros datos indirectos.
Por
tanto
las
propuestas para
interior terrestre
compatibles con
y estado físico
encuentran.
temperaturas
cada zona del
deben de ser
su composición
en el que se
En la base de la corteza se
alcanzan los 700ºC, mientras
que en límite entre el manto
superior e inferior los 2000ºC. La
temperatura del núcleo debe de
ser suficiente para fundir el hierro
a las presiones a las que se
encuentra sometido, por lo que
debe de alcanzar 3600ºC,
mientras que en el núcleo interno
no debe de superar los 5000ºC
compatible con un núcleo sólido.
6. Otros datos indirectos.
La
Tierra posee un campo
magnético y su existencia apoya
la idea de un núcleo metálico
fundido
en
permanente
movimiento.
La
teoría más aceptada para
explicar la existencia del campo
magnético es la de la dinamo
autoinducida, en la que el
núcleo externo circula alrededor
del interno produciendo una
corriente eléctrica que a la vez
origina un campo magnético.
Siempre que exista un núcleo
externo metálico fundido en
movimiento existirá un campo
magnético.
6. Otros datos indirectos.
Los meteoritos son pequeños
cuerpos planetarios que cruzan
la órbita terrestre y caen sobre
la
superficie.
La
mayoría
procede
del
cinturón
de
asteroides entre Marte y Júpiter.
Los meteoritos nos aportan
información
sobre
la
composición
del
interior
terrestre.
De acuerdo con la composición
hay tres tipos básicos de
meteoritos:
Condritas, representan el 86% del
total,
su
constitución
es
semejante a las peridotitas.
Acondritas, representan el 9% del
total son semejantes al basalto.
Sideritas representan el 4% y están
7. Una Tierra estructurada en capas.
Estas capas pueden diferenciarse
atendiendo a dos criterios:
Los datos abtenidos de la Tierra
por los diferentes métodos, nos
presentan
un
planeta
estructurado
en
capas
concéntricas.
Unidades geoquímicas cuando el
criterio
utilizado
es
la
composición geoquímica.
Unidades dinámicas cuando
criterio
utilizado
es
comportamiento mecánico.
el
el
7. Una Tierra estructurada en capas.
Unidades geoquímicas.
La corteza es la capa más delgada
y externa, se extiende desde la
superficie
hasta
la
discontinuidad
de
Moho.
Presenta grandes diferencias
laterales de espesor y de
composición. Se diferencian dos
tipos continental y oceánica.
La corteza continental tiene entre
25 y 70 km de espesor, es
heterogénea y está formada por
rocas poco densas (2,7 g/cm3).
De arriba abajo encontramos,
rocas sedimentarias, esquistos y
gneises y granitos. Su edad está
comprendida entre 0 y 4000
millones.
7. Una Tierra estructurada en capas.
La corteza oceánica es más
delgada, entre 5 y 10 km. Está
formada por tres niveles que de
arriba abajo son: Sedimentos,
basaltos y gabros . Las rocas de
la corteza oceánica no exceden
los 180 millones de años.
El manto se encuentra entre la
discontinuidad de Mohorovicic y
la Gutemberg. Representa el
83% del volumen de la Tierra.
Está formada por peridotita
donde abunda el Fe y el Mg,
coincidiendo con los meteoritos
más abundantes , las condritas.
Las diferencias de densidad
existentes son debidas a la
presión que soportan.
7. Una Tierra estructurada en capas.
El núcleo ocupa el centro del planeta, se sitúa por debajo de la
discontinuidad de Gutemberg, representa el 16% del volumen de la
Tierra. Está formado por Fe y Ni, coincidiendo su composición con las
sideritas.
8. Unidades dinámicas
Se
establecen en función de
características
físicas
y
comportamiento mecánico de
materiales.
Se
consideran
siguientes capas.
las
del
los
las
Litosfera es la capa más externa y
rígida , incluye la corteza y parte del
manto superior. Su espesor es
variable, la litosfera oceánica tiene de
50 a 100 km, mientras que la
continental oscila entre 100 y 200 e
incluso puede alcanzar los 300 km.
Manto superior sublitosférico, se
extiende desde debajo de la litosfera
hasta los 670 km. Presenta
oscilaciones importantes de la
velocidad de las ondas sísmicas. La
roca se encuentra en estado sólido.
8. Unidades dinámicas
Las
elevadas
presiones
y
temperaturas
a
que
se
encuentran
hace
que
el
comportamiento
varíen
en
función de los tiempos que se
consideran. Así en tiempos
cortos se comportan como
materiales rígidos y en tiempos
largos como un fluido de
viscosidad muy elevada, lo que
permite a
este tipo de
materiales estar sometidos a
corrientes
de
convección
permitiendo movimientos lentos
de entre 1 y 12 cm por año.
8. Unidades dinámicas
Incluye el resto del manto situado
entre los 670 km y los 2900 km. Las
rocas del manto también se
encuentran
sometidas
a
convección. En la base de la
mesosfera, limitando con el núcleo
se encuentra la capa “D”, formada
por los materiales mas densos del
manto.
Núcleo externo, se extiende hasta los
5150 km de profundidad, en estado
líquido y sometido a convección.
Núcleo interno, en estado sólido y con
los elementos más densos. Se
agranda progresivamente.