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Dinámica y estructura interna de La Tierra



Source: elaboración propia.


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A partir de todos los datos aportados por los métodos geofísicos se llega a la conclusión de que La Tierra está formada por una serie de capas concéntricas y sucesivas. Desde el principio de los años 20 del siglo XX se admite que La Tierra puede ser subdividida de forma bastante amplia en tres grandes capas.

La corteza: la capa más superficial y de menor grosor.
El manto: entre la corteza y el núcleo.
El núcleo: la capa más interna.

También se dieron cuenta de que existían discontinuidades entre las capas debido a la propagación de las ondas sísmicas.


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Con posterioridad, Bullen estableció la subdivisión de las distintas capas de la siguiente forma:


La Corteza

Los sectores de corteza continental tienen zonas entre 70 - 100 kms mientras que las oceánicas entre 5 - 7 kms.

La corteza corresponde al sector más superficial y está caracterizada por una velocidad siempre superior a los 8 kms/seg de propagación de las ondas sísmicas. Según lo que se desprende del análisis de la profundidad es posible diferenciar tres tipos de corteza terrestre (la continental, la oceánica y la mixta o intermedia).

Dentro de la continental, el comportamiento de las ondas no es igual en las zonas estables que en las que tienen intensa actividad sísmica y volcánica. Como regla general la corteza tiene un espesor medio de 30 - 35 kms. en las zonas estables tectónicamente. Dentro de la corteza, Conrad sugirió dos capas distintas: una capa granítica superior y otra basáltica inferior. Esas capas equivalen al antiguo Sial y Sima.

La capa granítica: en primer lugar existe un sector de rocas de tipo sedimentario sin plegar ni transformar y de potencias poco considerables, densidades bajas y luego la capa granítica con espesores de 10 a 15 kms. Se trata de una capa construida por rocas de tipo cristalino y en ella el granito es abundante (gneis y micaesquistos). La velocidad de las ondas P es de 6 kms/seg. Es una capa de color claro donde dominan los minerales como los feldespatos y el sílice (también se llama capa félsica).

La capa basáltica: es una capa que nunca aparece visible en superficie. Su composición se deducido a través del estudio de las ondas sísmicas, cuyos tiempos de propagación corresponden al basalto. En la actualidad es una capa que se está deduciendo. En esta capa la velocidad de propagación de las ondas P es mayor que en la granítica y se establece entre 6,7 - 7,1 kms/seg. La densidad entre 2,9 - 3,1 cm3. Se trata de una capa donde los materiales abundantes son el hierro y el magnesio. Se llama capa máfica y constituye una capa con rocas de color oscuro.


Corteza continental:

En las regiones tectónicamente estables los sectores de corteza continental tienen mayor grosor y una estructura más compleja. En estas regiones se encuentran las mismas capas que han sido definidas para las regiones estables. Pero esas capas pueden haber estado sometidas a transformaciones importantes. Por ejemplo, la capa de sedimentos superior puede aparecer totalmente fracturada o plegada. Sin embargo, la modificación más importante corresponde  a un hundimiento generalizado de la discontinuidad de Mohorovicic, de tal forma que ésta puede aparecer a profundidades de 60 o 100 kms (El Himalaya está a 80 kms de profundidad).

En ocasiones la discontinuidad de Moho puede estar totalmente ausente, incluso puede que la capa basáltica tampoco aparezca, de tal manera que la capa granítica puede entrar en contacto directo con el manto. Las rocas tienen más del 60% de contenido en sílice, lo cual quiere decir que son rocas ligeras. 


Corteza oceánica:

Tiene una densidad mayor (2,9 - 3,1 cm3). Está constituida por rocas de menos del 60% de sílice. y se caracteriza por tener mucha menor potencia que la de carácter continental. El carácter esencial que define a la corteza oceánica es la ausencia de la capa granítica.

Una diferencia importante entre la continental y la oceánica es la edad, ya que la oceánica es bastante más reciente.

Hay diferencias entre los sectores oceánicos típicos: las cadenas montañosas que recorren el centro de cada uno de los océanos denominados como dorsales mesoceánicas y las cortezas que caracterizan los mares interiores.

1) Capa de roca de carácter sedimentario tiene potencias muy poco importantes que son del orden de los 300 m. 
2) Por debajo está la capa esencialmente basáltica, con espesores de aprox. 5 -7 kms. Se distinguen dos capas: una superior de espesores débiles 1.700 m. y que corresponden a coladas de tipo basáltico (lavas almohadilladas). Debajo 4.800 m. de espesor medio de potencia constituido por basaltos metamorficados.

En los mares interiores la capa puede ser considerada como corteza oceánica  puesto que está ausente la capa granítica. En contra partida, tiene una capa sedimentaria de hasta 10 kms de potencia.


Corteza mixta, intermedia o de transición:

Se caracteriza porque tiene una capa granítica muy delgada y presenta la discontinuidad de mohorovicic a unos 20 kms de profundidad.



El Manto

Desde los 200 - 400 kms hasta los 2.900.

Manto inferior (1.000 a 2.900 kms.).
Manto superior (200 - 400 hasta la discontinuidad de Moho).
Zona de transición entre 200 - 400 hasta 1.000 kms. (discontinuidad de repetti).

Por encima de la discontinuidad de Gutemberg está el manto. Es la capa más importante. Representa el 84% del volumen total y el 69% de la masa. Ademas se producen fenómenos que afectan de modo directo a la corteza terrestre.

En el manto se han distinguido tres zonas distintas en función del tiempo de propagación de las ondas sísmicas P y S. Los límites no son siempre claros y más en el manto. Por ejemplo, las ondas P tienen un incremento suave más o menos hasta los 400 kms. y a partir de aquí un incremento brusco.

Los tipos de materiales son: no se han definido con claridad pero parece ser un material rico en hierro y emparentados con las lavas peridotitas (olivino).

La discontinuidad de Moho: por encima del manto (en el límite entre éste y la corteza) existe un incremento entre las ondas P y S. Está señalando la existencia sobre superficie que corresponde a la discontinuidad de Moho. La mayor parte de los hipocentros se localizan siempre en sus proximidades. La profundidad tiene valores medios entre 30 - 40 kms. Sin embargo, esos valores medios están descubriendo diferencias importantes: bajo cadenas montañosas la discontinuidad se sitúa en torno a 70 - 80 kms. Bajo sectores oceánicos sube y se sitúa entre 5 y 7 kms. En sectores continentales estables se sitúa entre 30 - 35 kms. donde no hay terremotos, mientras en zonas con intensa actividad sísmica se localizan zonas donde puede desaparecer la discontinuidad (hasta 70 - 100 kms.).


El Núcleo 

Desde los 2.900 kms. hasta el centro de La Tierra a 6.370 aprox.

Núcleo interno (desde 4.500 hasta 6.370 aprox.).
Núcleo externo (desde 2.900 hasta 4.500 aprox.).
Una zona de transición denominada discontinuidad de Wieckert.

En la discontinuidad de Gutemberg se produce un cambio radical de las propiedades físicas del interior del Planeta (por encima está el manto y debajo el núcleo).

Representa el 16% del volumen total y el 31% de la masa. Uno de los principales resultados que se obtienen de los estudios de las ondas sísmicas es que las S desaparecen al llegar a los 2.900 kms.

En 1963, Bullen, analizando el tiempo de propagación de las ondas P, dividió en núcleo en tres zonas distintas: en el núcleo externo las ondas P aumentan su velocidad de propagación desde los 8 kms/seg. hasta los 10 kms/seg. Por debajo del núcleo externo existe una zona de transición donde se observa una disminución de la velocidad de las ondas P. a partir de los 5.300 kms. las ondas P vuelven a aumentar su velocidad de propagación.

El núcleo está constituido por hierro y níquel fundamentalmente. Algunos autores dicen que el núcleo puede estar compuesto de hidrógeno condensado. No obstante, estudios recientes han demostrado que las temperaturas y presiones que existen en el núcleo son insuficientes para poder reproducir la condensación del hidrógeno, por eso se acepta que estaría constituido por hierro. Sin embargo, la densidad que tiene el núcleo es más baja que la determinada para el hierro a las temperaturas y las presiones del núcleo. por ello junto al hierro existen algunos elementos menos densos como el níquel, el sílice y el azufre. De acuerdo con esta idea el 80% del núcleo estaría constituido por níquel e hierro y el resto de sílice y azufre.

Discontinuidad de Gutemberg: constituye una superficie que supone un cambio brusco de los materiales que están a un lado y el otro de la misma.   
 


DISCONTINUIDADES:

Según profundizamos, nos encontramos en orden de aparición:

 

  • Discontinuidad de MohorovicicEstá a unos 30-40 km por debajo de los continentes y a unos 10 km de los océanos.
  • Discontinuidad de Gutenberg. A 2.900 km de profundidad.
  • Discontinuidad de Wieckert. A 5.000 km de profundidad.

 

Se han distinguido otras:

 

  • Discontinuidad de ConradA 15 km por debajo de los continentes.
  • Discontinuidad de Reppeti. A 700 km, donde se dan los terremotos más profundos.

 

La corteza terrestre (que se extiende hasta la discontinuidad de Mohorovicic).

El manto (que comprende entre la discontinuidad de Mohorovicic y la de Gutenberg). 

El núcleo (que comprende desde la discontinuidad de Gutenberg hasta el centro de La Tierra).



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Nueva clasificación:

En la actualidad se ha establecido una nueva subdivisión interna de La Tierra que presenta enormes similitudes con la antigua puesto que también define una serie de capas concéntricas que guardan relación con las de corteza, manto y núcleo. No está basada en la estructura y composición sino en las propiedades físicas que constituyen los materiales (litosfera, astenosfera, mesosfera y endosfera).


Litosfera:

Constituye toda la corteza terrestre y parte del manto superior. Aunque las capas que constituyen la litosfera son de composición química variable tienden a comportarse como una unidad, con comportamiento similar frente a las deformaciones tectónicas. Esta capa está constituida por rocas duras y rígidas pero con un comportamiento frágil. Puede alcanzar 150 kms aprox. en las zonas continentales más antiguas y menos de 50 kms bajo los sectores oceánicos. Dentro de la litosfera también se puede distinguir entre continental y oceánica.

Oceánica: es relativamente delgada y comprende una capa o corteza de poco espesor. Está formada por rocas basálticas casi exclusivamente. Densidad media de menos de 2,9 cm3. Punto de fusión de 1.500 ºC. La densidad de la continental es mayor a la oceánica y menor a la astenosfera.

Continental: es bastante potente y está constituida por una variedad de roca (gneis, granito) con puntos de fusión entre 600 - 700 ºC. Pierden su rigidez a profundidades menores que el manto que está por debajo y tiene como carácter esencial que constituyen rocas muy ligeras. Las rocas continentales se deforman más fácilmente bajo los efectos del calor que las rocas del manto y caracterizadas por tener puntos de fusión más bajos. Las rocas de la litosfera son más ligeras que las del manto por lo que no pueden ser transportadas a grandes profundidades. 

El límite entra litosfera y astenosfera es esencialmente térmico. A un lado y al otro de ese punto la roca es la misma, tiene la misma composición química pero no se comporta igual porque tiene distinta temperatura.

La litosfera es una capa dura y rígida capaz de desplazarse o ser desplazada en bloque por encima de la astenosfera que es una capa blanda y plástica. la diferencia de densidad entre ambas capas determinan que la litosfera sea incapaz de penetrar en la astenosfera.


Astenosfera:

Es una capa blanda que se desarrolla en el manto superior y que se extiende hasta una profundidad de 300 kms. Las capas son el resultados de unas temperaturas elevadas (1.400 ºC). La mayoría de las rocas se encuentran próximas a su estado de fusión. La parte más blanda está situada a los 200 kms. Por debajo de los 300 kms. la resistencia de las rocas del manto aumentan paulatinamente de nuevo. La velocidad que poseen las ondas P es bastante reducida y solo puede ser explicada mediante una fusión parcial de las rocas que lo constituyen. Se trata de una placa constituida por rocas parcialmente fundidas (peridotitas), roca ultramáfica de piroxeno y olivino, con densidad 3,3 gr/cm3 y funde a 1.400 ºC. Por debajo de la astenosfera está la mesosfera.


Mesosfera:

Abarca parte del manto superior y todo el manto inferior. Las propiedades físicas de esta capa y la localización de su límite superior todavía no están totalmente definidas, pero parece que se trata de una capa que se deforma menos que la astenosfera pero más que la litosfera. El límite inferior está localizado a 2.900 kms. (en la disc. de Gutemberg) en el contacto entre el manto y el núcleo externo. de todas maneras en la mesosfera a 2.700 kms. existe una región importante definida como capa D. ha sido definida en función del comportamiento de las ondas sísmicas pues existe un importante descenso de las ondas P, por lo que se cree una región parcialmente fundida. Quiere decir que existe la posibilidad que haya transporte de calor de la zona del núcleo a la zona del manto. Si el flujo de calor de la zona D es elevado posibilitaría que parte del manto ascendiera hasta la base de la litosfera lentamente. Ese ascenso se denomina en geología y geofísica como plumas ascendentes.


Endosfera:

Por debajo de la mesosfera. Es poco conocida, parte fundida correspondiente totalmente al núcleo.     


Fuente: elaboración propia. 

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Para los hawaiianos, el volcán Kilauea, < la nube de humo ascendente  >, es desde siempre la morada de la diosa Pele. Divinidad temida, símbolo de la juventud y de la belleza, unas veces se muestra bajo los rasgos de una bella joven y otras como una horrible anciana para poner a prueba a los habitantes de la Gran Isla (nombre que recibe también la isla de Hawaii). Según cuentan, aquellos que tienen la osadía de enojarla se exponen a su cólera destructiva, la cual se traduce en las manifestaciones volcánicas de la zona. Después de todo, ¿cómo podrían explicarse unos fenómenos eruptivos tan desmesurados si no fuese por los caprichos de una diosa? Fuente: Hamond, M.C. y Kelfoun, K. (2010), 15p.  

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