Tema 12 2016
- 1. TEMA 12 ESTRUCTURA Y DINÁMICA ESTRUCTURA Y DINÁMICA INTERNA DE LA TIERRA DE LA TIERRA
- 2. Es parte de las Ciencias de la Tierra, que se ocupan del conocimiento de la estructura, composición y evolución de la Tierra. Su campo de acción se dirige a la investigación pura (conocimiento de fenómenos, hipótesis, teorías) o investigaciones aplicadas (búsqueda de recursos como minerales y agua, ordenación del territorio, prevención de los riesgos naturales, protección y conservación del patrimonio natural y cultural). GEOLOGÍA
- 3. INVESTIGANDO EL INTERIOR DE LA TIERRA ¿Cómo podemos conocer las características internas de un planeta de 6.370 km de radio cuando el sondeo más profundo alcanza los 13 km de profundidad?
- 4. La Geología y la Geofísica proponen varios métodos: Directos (geológicos) Observación de rocas formadas en profundidad expuestas en superficie por procesos tectónicos o por la acción de los agentes geológicos . Exploración geológica: mapas geológicos. Estudio de minas y cuevas. Análisis de testigos de roca obtenidos en sondeos. Medida de la variación de la temperatura en sondeos o minas. Indirectos (geofísicos): Nos informan sobre las propiedades físico-químicas de los materiales internos Métodos sísmicos Métodos no sísmicos: estudian parámetros como: Gravedad Densidad Magnetismo Temperatura INVESTIGANDO EL INTERIOR DE LA TIERRA
- 6. MÉTODOS DIRECTOS: MAPAS GEOLÓGICOS
- 7. MÉTODOS DIRECTOS: SONDEOS El sondeo más profundo que se ha hecho lo llevó a cabo la antigua URSS en la península de Kola entre los años 1970 y 1992. Este sondeo alcanzó los 12.262 m de profundidad (algo menos de un 0,2% del radio de la Tierra).
- 8. MÉTODOS DIRECTOS: ESTUDIO DE VOLCANES Erupción del volcán Llaima (Chile)
- 9. MÉTODOS DIRECTOS: GRADIENTE GEOTÉRMICO El gradiente medio en la corteza es de 30º/km, es decir, 1ºC / 30 metros que descendemos
- 10. Directos (geológicos) Observación de rocas formadas en profundidad expuestas en superficie por procesos tectónicos o por la acción de los agentes geológicos . Exploración geológica: mapas geológicos. Estudio de minas y cuevas. Análisis de testigos de roca obtenidos en sondeos. Medida de la variación de la temperatura en sondeos o minas. Indirectos (geofísicos): Nos informan sobre las propiedades físico-químicas de los materiales internos Métodos sísmicos Métodos no sísmicos: estudian parámetros como: Gravedad Densidad Magnetismo Temperatura INVESTIGANDO EL INTERIOR DE LA TIERRA
- 11. La ley de la Atracción Universal de Newton representa la fuerza con la que la Tierra atrae a cualquier masa. El valor medio teórico de la aceleración de la gravedad (g), calculada a partir de esta ley es 9,78m/s2. La gravedad medida directamente con los gravímetros detecta valores diferentes a 9,78 m/s2 (anomalías del valor de la gravedad). Sin embargo antes de evaluar estas anomalías primero es necesario realizar una serie de correcciones sobre el valor medio en cualquier punto: Corrección latitudinal Corrección debido a la altura MÉTODO GRAVIMÉTRICO
- 12. Una vez hechas las correcciones, el valor medido por el gravímetro y el valor teórico deben coincidir, pero no es así. Queda una anomalía residual de la gravedad que nos da indica que bajo el punto donde se han realizado las medidas hay materiales de densidad diferente a los materiales adyacentes. ANOMALÍAS DE LA GRAVEDAD De hecho podemos calcular la masa de la Tierra a partir de la fórmula de la gravitación universal y obtenemos una densidad media de 5,52 g/cc. Las rocas de la superficie terrestre tienen una densidad aproximada de 2,67 g/cc por lo que las rocas del subsuelo han de poseer una densidad mayor.
- 13. Bajo las montañas se detectan anomalías gravimétricas negativas (el valor real es menor que el calculado) lo que indica que la corteza presenta profundas “raices” de rocas menos densas bajo las cordilleras. ANOMALÍAS DE LA GRAVEDAD En los fondos oceánicos se detectan anomalías positivas (el valor real es mayor que el calculado) lo que indica rocas de densidad elevada.
- 15. MÉTODOS TÉRMICOS El gradiente geotérmico es la manifestación del calor interno de la Tierra: la temperatura aumenta 1°C cada 33 m (3ºC/100 m). El calor interno de la Tierra tiene su origen en: calor primordial y las desintegraciones radioactivas. El estudio de la temperatura en el interior terrestre aporta datos sobre la conductividad térmica de las rocas y por tanto de su estado y naturaleza química.
- 16. ESTUDIO DE LOS METERORITOS Muchos meteoritos son restos de planetesimales formados al mismo tiempo que la Tierra. Su estudio permite obtener datos sobre los materiales que pueden formar el interior terrestre.
- 17. MÉTODO SÍSMICO Cuando se produce un terremoto, la energía liberada viaja en forma de ondas sísmicas en todas las direcciones a partir del foco o hipocentro, que es la zona en donde aquel se origina. El punto de la superficie situado en la vertical del foco, se denomina epicentro.
- 18. ONDAS SÍSMICAS Las ondas sísmicas son detectadas y registradas por los sismógrafos. Son aparatos muy sensibles dotados de un sistema gráfico para dibujar las vibraciones causadas por las ondas sísmicas (sismograma). SISMÓGRAFO
- 19. ONDAS SÍSMICAS Ondas primarias (P): las más rápidas y las primeras en ser registradas. Se propagan por sólidos y líquidos. Ondas secundarias (S): son más lentas. Sólo se propagan en sólidos. Ondas superficiales (L): solo se propagan en superficie. Se registran en último lugar. Son las causantes de los efectos de los terremotos.
- 20. ONDAS SÍSMICAS • Ondas P (primarias o de compresión): Las moléculas se comprimen, son las más rápidas y atraviesan sólidos y fluidos.
- 21. ONDAS SÍSMICAS • Ondas S (secundarias o transversales): son sacudidas perpendiculares al sentido de desplazamiento, no atraviesan fluidos.
- 22. ONDAS SÍSMICAS • Ondas Love: son ondas superficiales en las que las partículas tienen un movimiento horizontal perpendicular a la dirección de propagación.
- 23. COMPORTAMIENTO ONDAS SÍSMICAS La velocidad de las ondas sísmicas depende de la naturaleza de los materiales que atraviesan. La trayectoria de las ondas sísmicas depende de su velocidad. La velocidad de las ondas en un medio homogéneo es constante y su trayectoria es recta. En un medio heterogéneo la velocidad de las ondas cambia y como consecuencia también lo hace su trayectoria.
- 24. MÉTODO SÍSMICO Las ondas P y S son las únicas que se propagan en profundidad. Además, podemos registrar sus variaciones de velocidad, reflexiones, refracciones, etc. Por tanto son las que nos interesan de cara a investigar el interior de la Tierra
- 25. MÉTODO SÍSMICO La trayectoria de las ondas sísmicas se curva si su velocidad aumenta. Los cambios bruscos en la velocidad y dirección de las ondas en el subsuelo reflejan la separación entre dos capas de materiales con propiedades físico-químicas diferentes, superficie que recibe el nombre de discontinuidad.
- 26. MÉTODO SÍSMICO
- 27. DISCONTINUIDADES SÍSMICAS Mohorovicic, separa la corteza del manto 25-70 km en continentes 6-12km) en océanos Gutenberg, separa el manto del núcleo (2900 km) Wiecher-Lehmann entre núcleo externo y interno. El núcleo externo se considera líquido por que detiene la ondas S.
- 28. ESTRUCTURA TERRESTRE Las capas concéntricas de la Tierra se pueden caracterizar en términos de: Composición (modelo geoquímico): • Corteza • Manto • Núcleo Propiedades físico-mecánicas (modelo dinámico): • Litosfera • Mesosfera • Endosfera Modelo geoquímicoModelo dinámico
- 29. MODELO GEOQUÍMICO La corteza es la capa más externa. Su estructura es diferente en los continentes y en los fondos oceánicos. Está formada principalmente por silicatos. En el manto la densidad va aumentando (desde los 3,2 g/cm3 hasta los 5,5 g/cm3). El manto está formado por rocas del tipo gabros y peridotitas o mas densas. Núcleo. Presenta una parte externa, fluida, y otra interna, sólida. Se considera formado por hierro con un pequeño porcentaje de níquel y algún elemento más ligero como el azufre.
- 30. MODELO GEOQUÍMICO Corteza continental. Su grosor varía entre 20-90 Km. Puede llegar a tener rocas de 4000 millones de antigüedad. Corteza oceánica. Tiene entre 5-10km de espesor. Su antigüedad no sobrepasa los 200 millones de años.
- 31. Litosfera (60-100 km), capa sólida y rígida. Comprende la corteza y la parte superficial del manto. Está dividida en placas litosféricas que se mueven horizontalmente. Astenosfera (entre 100 y 250 km). Capa plástica de espesor variable que permite el desplazamiento horizontal y los movimientos verticales de las placas litosféricas. MODELO DINÁMICO DE LA TIERRA Corteza Litosfera continental Manto superior Litosfera oceánica Corteza Astenosfera Manto inferior
- 32. Mesosfera. Permite la existencia de corrientes de convección que se consideran el motor del movimiento de las placas litosféricas. Endosfera. constituida por un núcleo externo fundido y un núcleo interno sólido. Los movimientos del núcleo externo fluido se consideran la causa del campo magnético terrestre. MODELO DINÁMICO DE LA TIERRA
- 33. Actualmente, los procesos geológicos se explican mediante la Teoría de la Tectónica de Placas, basada en el hecho de que la litosfera está dividida en más de una docena de fragmentos o placas, que están en movimiento continuo. Esta es una gran teoría global, que explica todos los fenómenos y estructuras a escala planetaria. La Teoría de las Placas es una teoría movilista, en el sentido que implica movimientos horizontales de la corteza y de la litosfera. UNA TEORÍA GLOBAL
- 34. Otras hipótesis del s. XX, aunque más complejas, como la del geosinclinal, solo admiten desplazamientos verticales de la corteza. ANTECEDENTES Hasta el comienzo del siglo XX, la geología era dominada por teorías fijistas Se basaban en la hipótesis de la contracción de la Tierra (asimilada a una manzana cuya piel se arruga al perder su agua), como consecuencia de un supuesto enfriamiento paulatino por pérdida del calor primordial.
- 35. En 1912 el meteorólogo alemán Wegener, basándose en pruebas geográficas, geofísicas y geológicas formuló la hipótesis de la deriva continental. Las ideas de Wegener fueron la base sobre que se construyó la Teoría de la tectónica de placas. Sus ideas fueron rechazadas hasta la década de 1960. TEORÍA DE LA DERIVA CONTINENTAL
- 36. TEORÍA DE LA DERIVA CONTINENTAL Hace unos 200 millones de años todos los continentes se encontraban reunidos formando el supercontinente PANGEA, rodeada por un océano (Panthalasa). Este gran continente se fragmentó en LAURASIA y GONDWANA. Wegener propuso que los continentes se desplazaban sobre otra capa más densa de la Tierra que conformaba los fondos oceánicos.
- 37. PRUEBAS DE LA DERIVA CONTINENTAL Pruebas geográficas La forma actual de los continentes permite encajarlos como si fuesen las piezas de un rompecabezas. La coincidencia es casi perfecta entre las costas de África y Sudamérica
- 38. PRUEBAS DE LA DERIVA CONTINENTAL Pruebas geológicas Existe continuidad entre cordilleras y otras formaciones geológicas a ambos lados del Atlántico. También existe similitud de depósitos y formaciones sedimentarias y metamórficas en continentes diferentes Granitos antiguos Cadenas montañosas Casquete glaciar (300 m.a.)
- 39. PRUEBAS DE LA DERIVA CONTINENTAL Pruebas paleontológicas Se encuentran fósiles iguales en continentes muy alejados. En los distintos continentes hay una coincidencia casi completa de muchos fósiles animales y vegetales debido a que en el pasado se encontraban unidos.
- 40. PRUEBAS DE LA DERIVA CONTINENTAL Pruebas paleoclimáticas La distribución de los distintos tipos de climas en el pasado ha sido la misma en continentes hoy muy distantes.
- 41. DESACIERTOS DE LA DERIVA CONTINENTAL Las causas de los movimientos no estaban claras, además de que la fricción en la base de los continentes era demasiado alta. Los continentes no se desplazaban sobre los fondos oceánicos. Tuvieron que pasar varias décadas para que en base a nuevas evidencias científicas se desarrollara una nueva teoría: La Tectónica de Placas.
- 42. RELIEVE DEL FONDO OCEÁNICO Los avances tecnológicos (sonar) permiten elaborar mapas precisos de los fondos oceánicos: Guyot Plataforma continental Fosa abisal Dorsal oceánica Monte submarino Talud continental
- 43. RELIEVE DEL FONDO OCEÁNICO
- 44. RELIEVE DEL FONDO OCEÁNICO
- 45. RELIEVE DEL FONDO OCEÁNICO La cartografía de los fondos oceánicos revela: La existencia de las dorsales oceánicas, fosas y fallas submarinas. Al centro de las dorsales hay un rift donde surgen lavas. La ausencia de sedimentos en las dorsales y su escasez en el resto de los fondos. Las rocas basálticas de la corteza oceánica son mucho mas jóvenes que las de la corteza continental: Las más antiguas sólo alcanzan 180-200 m.a.
- 46. PALEOMAGNETISMO Ciertas rocas como los basaltos, poseen cristales de minerales (hierro o magnetita) que pueden orientarse según el campo magnético existente durante el enfriamiento del magma. Estos cristales indicarán la orientación que tenía el campo magnético cuando se formó la roca. El magnetismo impreso en las rocas recibe el nombre de paleomagnetismo. Su estudio ha permitido saber que el campo magnético terrestre se ha invertido muchas veces, intercambiando las posiciones del polo norte y sur. Polaridad inversa Polaridad "normal"
- 47. ANOMALÍAS MAGNÉTICAS Al estudiar los fondos oceánicos se observo que el cambio de sentido del CMT (campo magnético terrestre) queda grabado en las rocas que surgen de las dorsales, produciendo bandas simétricas de anomalías magnéticas a ambos lados de esta.
- 48. LÍNEA DE MIGRACIÓN POLAR
- 49. EXPANSIÓN DEL FONDO OCEÁNICO Esta hipótesis fue formulada geólogos marinos basándose en los descubrimientos hechos por la cartografía de estos fondos y explica: La actividad volcánica La sísmica Bandeado magnético Distribución de los sedimentos Edad de las rocas Magma
- 50. EXPANSIÓN DEL FONDO OCEÁNICO La corteza oceánica se crea en las dorsales, por donde sale magma procedente del manto. El magma al solidificarse se magnetiza con la misma dirección y sentido del CMT. Los nuevos materiales en ascenso van a desplazar lateralmente los anteriores, formando dos bandas simétricas. La expansión del fondo oceánico aleja los continentes a ambos lados y el fondo mas antiguo se hallará cerca de los bordes continentales.
- 51. TEORÍA DE LA TECTÓNICA DE PLACAS La superficie terrestre está dividida en grandes fragmentos llamados placas litosféricas, que interaccionan entre sí y se deslizan sobre un placa plástica, la astenosfera. Placa Euroasiática Placa Pacífica Placa Norteamericana Placa Norteamericana Placa de Nazca Placa Suramericana Placa Africana Placa Arábiga Placa India Placa Filipina Placa de Cocos Placa de Nazca Placa Australiana Placa Antártica
- 52. LÍMITES ENTRE PLACAS Límites divergentes o constructivos: dorsales oceánicas. Límites convergentes o destructivos: Choque de una placa oceánica y una continental. Choque de dos placas oceánicas. Choque de dos placas continentales. Límites transformantes o deslizantes: fallas trasnformantes.
- 53. La litosfera oceánica se crea en las dorsales. LÍMITES DIVERGENTES En el eje de la dorsal se forma corteza oceánica que se desplaza en sentidos opuestos a ambos lados de la dorsal. La corteza oceánica envejece a medida que se separa de la dorsal.
- 55. Choque entre una placa oceánica y una continental. Se forma una zona de subducción (fosa oceánica). Originan cordilleras perioceánicas. Choque entre dos placas oceánicas. Se forma una zona de subducción (fosa oceánica) frente a la costa. Originan arcos de islas. Choque entre dos placas continentales. Da lugar a coordilleras intracontinentales por el fenómeno de obducción. LÍMITES CONVERGENTES
- 56. La litosfera oceánica es más densa y fina que la continental, por eso, cuando chocan la oceánica se introduce bajo la continental. CHOQUE PLACA OCEÁNICA-CONTINENTAL Placa continental Magma Fusión parcial Astenosfera Litosfera Corteza continentalCorteza oceánica Seismos de foco somero Prisma de acreción Seismos de foco intermedio Seismos de foco profundo
- 57. Los terremotos son tanto más profundos cuanto más nos alejamos de la zona de subducción (Plano de Benioff). CHOQUE DOS PLACAS OCEÁNICAS Astenosfera Manto sublitosferico Litosfera Fusión parcial 100 km 200 km 300 km Arco de islas Fosa oceánica Corteza oceánica
- 58. CHOQUE DOS PLACAS CONTINENTALES Astenosfera Fusión parcial Fosa Litosfera Corteza continental Subducción Sedimentos SUBDUCCIÓN DEL TRAMO OCEÁNICO Himalaya Astenosfera India Meseta del Tibet COLISIÓN CONTINENTAL
- 59. Ni se crea ni se destruye litosfera, por eso se llaman bordes conservativos. Hay dos tipos de bordes conservativos: Las fallas transformantes que cortan transversalmente y desplazan fragmentos de dorsal. Fracturas que conectan dos límites diferentes de placas. Es el caso de la falla de San Andrés. LÍMITES DESLIZANTES
- 60. No hay vulcanismo asociado, pero los terremotos son frecuentes. FALLAS TRANSFORMANTES Dorsal Dorsal Falla transformante
- 61. FALLA DE SAN ANDRÉS
- 62. La energía térmica del interior terrestre genera corrientes de convección en el manto sublitosférico y constituye la causa que pone en marcha el movimiento de las placas. En la base del manto (capa D), se originan columnas de materiales muy calientes que pueden alcanzar la superficie. CORRIENTES DE CONVECCIÓN Punto caliente En los puntos calientes se pueden originar islas volcánicas como el archipiélago de Hawai.
- 63. CICLO DE WILSON