Composición y Estructura del Interior de la Tierra: Métodos de Estudio

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Métodos Directos para el Estudio del Interior Terrestre

  • Sondeos de investigación: Consisten en la extracción de rocas. Los datos que proporcionan son poco significativos en el estudio del interior terrestre, ya que afectan únicamente a los kilómetros más superficiales.
  • Observación de materiales arrojados por volcanes: Los volcanes expulsan materiales en forma de lava que pueden haberse formado a cierta profundidad en el manto. Su estudio composicional nos puede dar una idea de la composición química de esas regiones. Cabe destacar que la composición de la lava puede no ser la original, ya que pueden haber ocurrido reacciones que hayan alterado su composición.
  • Experiencias en el laboratorio: Reproducen a escala reducida algunos de los procesos del interior de la Tierra. Proporcionan datos sobre los cambios de densidad, temperatura, estado físico o composición mineralógica.

Métodos Indirectos

  • Estudio de densidades: En el interior terrestre existen materiales y rocas más densas que los materiales del exterior.
  • Estudio de meteoritos: Son restos de otros planetas que no se formaron y que tenían un origen común al de los demás planetas. Así, se podría obtener una idea de la composición interna de la Tierra:
    • Aerolitos: Minerales silicatados básicos (olivinos y piroxenos), representativos de la corteza.
    • Sideritas: 98% aleación de Níquel (Ni) y Hierro (Fe), representativos del núcleo.
    • Siderolitos: 50% ferroníquel y 50% materiales silicatados, representativos del manto.
    • Tectitas: Vidrio silicatado formado por el contacto con la atmósfera.
  • Métodos eléctricos: Analizan el comportamiento del terreno al someterlo a electricidad para comprobar su conductividad, la cual puede variar según la temperatura, composición y grado de fusión.
  • Métodos radiactivos: Se basan en las rocas de la corteza que contienen elementos radiactivos en menor o mayor proporción. Se realizan análisis composicionales y se calcula la edad del mineral.
  • Métodos geotérmicos: Estudio de la corteza mediante el gradiente geotérmico de pozos, minas y sondeos. Se observan valores altos en dorsales y cordilleras, y valores bajos en llanuras abisales oceánicas.
  • Métodos magnéticos: La Tierra posee un campo magnético dipolar que se mide con magnetómetros para detectar anomalías magnéticas.
  • Métodos gravimétricos: Estudio del campo gravitatorio terrestre, el cual presenta variaciones debidas a la distancia al centro, la cantidad de masa o la densidad de los materiales. Se detectan anomalías positivas en materiales densos (fondos oceánicos) y anomalías negativas en zonas continentales (materiales menos densos).
  • Métodos sísmicos: Es el método que aporta más información sobre la estructura y naturaleza del planeta. Se basa en el estudio y propagación de las ondas sísmicas en el interior del planeta cuando ocurre un sismo:
    • ONDAS P (Primarias): Mayor velocidad, son longitudinales.
    • ONDAS S (Secundarias): Menor velocidad, se propagan por sólidos pero no por líquidos.

Discontinuidades Geológicas

Se definen como cambios bruscos en la velocidad de las ondas P y S.

  • Mohorovičić: Situada a 25-70 km en continentes y 5-10 km en océanos. Las ondas P pasan de 5-6,5 km/s a 8 km/s, y las ondas S de 2,5-3,5 km/s a 4,5 km/s. Diferencia la corteza del manto.
  • Gutenberg: Situada a 2900 km. Las ondas P caen hasta los 8 km/s y las ondas S dejan de propagarse. Diferencia el manto del núcleo.
  • Lehmann: Entre los 100 y 800 km, las ondas tienen algunos descensos y ascensos rápidos. A los 660 km se separa el manto superior del inferior. Lehmann descubrió que no todo el núcleo es líquido; a los 5150 km las ondas P tienen un incremento. Esta discontinuidad diferencia el núcleo externo (fundido) del interno (sólido).

Unidades Geoquímicas (Composición Química)

  • Corteza: Capa más externa y delgada hasta la discontinuidad de Mohorovičić. Presenta diferencias de grosor y composición (O, Si, Al, Fe, Ca).
    • Corteza Continental: 25-70 km de grosor, heterogénea y con rocas poco densas (granito, cuarzo, feldespatos y micas). En su mitad inferior abundan el gneis y los esquistos.
    • Corteza Oceánica: 5-10 km de grosor, homogénea y abunda el basalto. Presenta tres niveles: sedimentos, basaltos y gabros. Sus rocas son más jóvenes (0-180 Ma).
  • Manto: Entre las discontinuidades de Mohorovičić y Gutenberg. Representa el 83% del volumen de la Tierra. Compuesto por O, Si, Mg, Fe, peridotita, olivino y piroxenos. Debido a la presión, se forman minerales con estructuras más densas, aumentando la densidad general.
  • Núcleo: A partir de la discontinuidad de Gutenberg. Representa el 16% del volumen de la Tierra. Es muy denso, compuesto mayormente por Fe (con un 6% de Ni) y un 12% de elementos más ligeros (Si, O, S).

Unidades Dinámicas (Estado Físico y Comportamiento Mecánico)

  • Litosfera: Capa más externa y rígida; incluye la corteza y parte del manto superior.
  • Astenosfera: Capa situada debajo de la litosfera hasta los 660 km de profundidad. Compuesta por peridotita en estado sólido. Las presiones y temperaturas hacen que las rocas respondan de forma elástica (tiempos cortos) o dúctil y plástica (tiempos largos). Esto explica las corrientes de convección y la dinámica del manto.
  • Manto inferior: Resto del manto donde las rocas están sometidas a corrientes de convección lentas y caóticas. En el límite con el núcleo se encuentra la capa D» (materiales densos que caen al fondo del manto y se calientan con el núcleo, formando plumas que ascienden a la litosfera).
  • Núcleo externo: Debajo del manto, en estado líquido con viscosidad similar al mercurio. Sus corrientes de convección rápidas son clave para el campo magnético.
  • Núcleo interno: Hierro sólido. A pesar de estar a más de 5000 ºC, se mantiene sólido debido a que la presión es 3,5 millones de veces superior a la de la superficie.

Isostasia

Es el mecanismo de ajuste que explica las elevaciones y descensos de la corteza. La corteza se comporta como bloques que flotan sobre materiales más densos. Las cordilleras actúan como icebergs, mostrando solo una parte de su volumen, manteniendo un equilibrio con los materiales del manto.

  • Zonas de corteza gruesas y poco densas son continentales.
  • Zonas delgadas y algo más densas son oceánicas.
  • Todo proceso que incremente su grosor genera una mayor altitud.