Interior de la Tierra

1. Interior de la Tierra GEOL 3025: Cap. 12 Prof. Lizzette Rodríguez

2. Sondeo (reconocimiento) delinterior terrestre • Mayoría del conocimiento del interior terrestre viene del estudio de ondas sísmicas • Tiempo de propagación ondas P (compresionales) y S (cizalla) a través del planeta: varía con las propiedades del material • Variaciones en tiempo de propagación corresponden a cambios en los materiales encontrados

3. Cont. Sondeo del interior terrestre • Naturaleza de las ondas sísmicas • Velocidad depende de la densidad y elasticidad del material • Dentro de una misma capa: velocidad generalmente aumenta con profundidad debido a que la presión crea un material compacto más elástico • Ondas compresionales (P) pueden propagarse tanto a través de líquidos como sólidos • Ondas de cizalla / transversales (S) no pueden viajar a través de líquidos • En todo material, las ondas P viajan más rápido que las S • Cuando las ondas sísmicas pasan de un material a otro, la onda es refractada (doblada)

4. Ondas P y S moviéndosea traves de sólidos Producen cambio de forma sin modificar volumen del material: liquidos no permiten cambios de forma---ondas S no viajan a traves de ellos Compresiones y expansiones alternas

5. Ondas sísmicas yla estructura de la Tierra • Cambios abruptos en las velocidades de las ondas sísmicas que ocurren a profundidades específicas ayudaron a sismologos a concluir que la Tierra se debe componer de capas distintas • Capas estan definidas por composición: • Por la zonación por densidad en los periodos de fusión parcial (durante las primeras etapas de historia de la Tierra), el interior del planeta no es homogéneo

6. Ondas sismicas viajaran en linea recta a traves de un planeta hipotetico con propiedades uniformes (homogeneo) y a velocidades constantes Trayectorias de las ondas a traves de un planeta donde la velocidad aumenta con profundidad

7. Unas pocas de las muchas trayectorias posibles que los rayos sismicos siguen a traves de la Tierra

8. Cont. Ondas sísmicas yla estructura de la Tierra • Capas definidas por composición • Tres capas principales • Corteza –capa externa y delgada, fluctúa de 3 km (2 mi) en las dorsales oceánicas a 70 km (40 mi) en cordilleras montañosas • Manto – capa rocosa (rica en silice), que se extiende a una profundidad de ~2900 km (1800 mi) • Núcleo – Esfera rica en Fe y con un radio de ~3486 km (2161 mi)

9. Cont. Ondas sísmicas yla estructura de la Tierra • Capas definidas por propiedades físicas • Al aumentar profundidad la Tierra se caracteriza por aumentos graduales en temperatura, presión y densidad • Dependiendo de la temperatura y profundidad, un material terrestre puede comportarse como sólido fragil (brittle), deformarse de manera plastica, o fundirse y convertirse en líquido • Las capas principales del interior terrestre se basan en propiedades físicas y resistencia (strength) mecánica

10. Cont. Ondas sísmicas yla estructura de la Tierra • Cont. Capas definidas por propiedades físicas • Litosfera (esfera de roca) • Capa más externa de la Tierra • Consiste de la corteza y la parte más externa del manto • Relativamente fria y rígida • ~ 100 km en espesor, aunque puede alcanzar los 250 km o mas bajo las partes más antiguas de los continentes

11. Cont. Ondas sísmicas yla estructura de la Tierra • Cont. Capas definidas por propiedades físicas • Astenosfera (esfera débil) • Localizada por debajo de la litosfera, en la región del manto superior hasta una profundidad de ~600 km • Experimenta un grado de fusión en la parte superior, lo que permite el movimiento independiente de la litosfera sobre la astenosfera

12. Cont. Ondas sísmicas yla estructura de la Tierra • Cont. Capas definidas por propiedades físicas • Mesosfera o manto inferior • Capa rígida que se encuentra entre los 660 km – 2900 km de profundidad • Rocas son extremadamente calientes y experimentan flujo gradual

13. Cont. Ondas sísmicas yla estructura de la Tierra • Cont. Capas definidas por propiedades físicas • Núcleo externo • Compuesto principalmente de una aleación de Fe y Ni • Capa líquida • 2270 km (1410 mi) en espesor • Flujo de convección genera el campo magnético de la Tierra

14. Cont. Ondas sísmicas yla estructura de la Tierra • Cont. Capas definidas por propiedades físicas • Núcleo Interno • Esfera con un radio de 3486 km. (2161 mi) • Más resistente que el núcleo externo • Se comporta como un sólido

15. Estructura estratificada de la Tierra

16. Descubrimiento de loslímites principales • El Moho (Discontinuidad de Mohorovicic) • Andriaja Mohorovicic (1909) • Separa los materiales de la corteza del manto • Identificado por un cambio en la velocidad de propagación de las ondas P

18. Cont. Descubrimiento de loslímites principales • Límite entre el manto y el núcleo • Beno Gutenberg (1914) • Basado en la observacion de que ondas P desaparecen a 105o del sismo y reaparecen a 140o • Este cinturon de 35o: • Zona de sombra de las ondas P • Se caracteriza por la refracción de las ondas P • Ondas S no viajan a través del núcleo: evidencia de la existencia de una capa líquida por debajo del manto rocoso

19. Zona de sombra de las ondas P

20. Trayectorias de ondas P y S

21. Cont. Descubrimiento de loslímites principales • Descubrimiento del núcleo interno • Inge Lehmann (1936) • Las ondas P que pasan a través del núcleo interno muestran un aumento en velocidad, lo que sugiere un núcleo interno sólido. • Discontinuidad Lehmann – entre el nucleo externo y el interno

22. Corteza • La más fina de las divisiones del planeta • Varía en espesor (excede los 70 km en regiones montañosas, mientras que en corteza oceánica varía de 3-15 km) • Dos partes • Corteza continental • Densidad promedio: 2.7 g/cm3 • Composición similar a la roca ígnea félsica granodiorita • Corteza oceánica • Densidad: 3.0 g/cm3 • Compuesta principalmente de basalto

23. Manto • Contiene el 82% del volumen del planeta • Capa sólida y rocosa • Sección superior: formada por peridotita (roca ultramáfica) • Dos partes • Mesosfera (manto inferior) • Astenosfera (manto superior)

24. Nucleo • Más grande que el planeta Marte • Esfera central densa • Dos partes • Núcleo externo – capa externa líquida de 2270 km en espesor • Núcleo interno – esfera sólida interna de radio de 1216 km

25. Cont. Nucleo • Densidad y composición • Densidad promedio: 11 g/cm3 (casi 14 veces la densidad del agua) • Principalmente Fe, con 5%-10% Ni y pequeñas cantidades de otros elementos menores.

26. Cont. Nucleo • Origen • Explicación más aceptada es que se formo temprano en la historia de la Tierra • A medida que la Tierra comenzó a enfriarse, el Fe en el núcleo comenzó a cristalizarse y el núcleo interno comenzó a formarse

27. Cont. Nucleo • Campo magnético terrestre • Qué necesita el núcleo para llevar el campo magnético de la Tierra: • conducir electricidad y ser móvil • El núcleo interno circula más rápido que la superficie terrestre • El eje de rotación esta desplazado 10o con respecto a los polos geográficos

28. Posible origen del campo magnético:conveccion vigorosa de la aleacion de Fe fundido del nucleo externo liquido

29. La maquina termica delinterior de la Tierra • Gradiente geotermico • Varía considerablemente de lugar en lugar • Promedio de 20C y 30C por km de profundidad en la corteza terrestre • esta razón de aumento es mucho menor en el manto y en el núcleo

30. Gradiente geotermico

31. Cont. La maquina termica delinterior de la Tierra • Procesos principales que han contribuido al calor interno del planeta • Calor emitido por desintegracion radiactiva de isótopos de uranio (U), torio (Th) y potasio (K) • Calor liberado por la cristalización de Fe para formar el núcleo interno • Calor liberado por la colisión de partículas durante la formación de la Tierra

32. Cont. La maquina termica delinterior de la Tierra • Flujo de calor en la corteza • Proceso conocido como conducción • Las razones (rates) de flujo de calor en la corteza son variables • Convección del manto • El cambio de temperatura con respecto a profundidad no es muy grande en el manto • Manto: debe tener un método efectivo para transmitir calor del núcleo hacia fuera.

33. Cont. La maquina termica delinterior de la Tierra • Cont. Conveccion del manto • Provee la fuerza que impulsa las placas de la litosfera a través del globo • Debido a que el manto transmite ondas S y fluye al mismo tiempo, es descrito como que posee un comportamiento plástico (de naturaleza tanto sólida como líquida)