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Miguel Ángel García
Estructura de la Tierra
ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA
 
CARACTERÍSTICAS GEOFÍSICAS DE LA TIERRA
 

Métodos geológicos:
- Directos: observaciones superf., testigos de sondeos, minas,...
- Indirectos: mat. arrojados por los volcanes; mat. (de hasta unos 25 km de profundidad) puestos a descubierto por el proceso continuado de [erosión] + [isostasia por descarga] + [erosión],... corteza profunda → aquélla cuya profundidad impide su estudio directo.

Ver ESTUDIO DE LOS METEORITOS.

Métodos geofísicos:
Estudian las manifestaciones energéticas del planeta (g, ondas sísmicas,...), detectando y midiendo ciertas anomalías en las propiedades físicas de los mat. terrestres. Éstas anomalías van ligadas a variaciones en el tipo de rocas o en su estado físico, presencia de masas minerales o del bolsas de agua, gas, petróleo,... De los estudios realizados, se deduce que nuestro planeta no es homogéneo, sino que presenta una zonación en capas.


 
LA PRESIÓN Y LA DENSIDAD EN EL INTERIOR TERRESTRE

La presión aumenta con la profundidad. En el centro de la Tierra pueden alcanzarse los 3 millones de atm; en la corteza, hasta 15.000 atm. (por la Plitostatica+ Ptangencial). El aumento continuo de la P hace elevar el punto de fusión de los materiales hasta que se llega a una deformación permanente, y en esta situación tienen un comportamiento plástico.
Las zonas profundas deben estar constituidas por átomos en una estructura adecuada (los de menor volumen) para soportar las grandes P ; entre estos átomos están el Fe y el Ni como los más apropiados.

Tambén la densidad aumenta con la profundidad, aunque no linealmente.


 
GEOTERMIA

La Tierra desprende calor de procedencia interna.
Flujo geotérmico → cantidad de calor que transfiere una unidad de superf. por unidad de tiempo:

(K es la conductividad térmica de los mat.)
Unidad de flujo térmico: HFU = 10-6 cal/cm²s = 41,84 mW/m².
Flujo geotérmico medio: 1,5 HFU = 1,5 μcal/cm²s = 61 mW/m².

Debido a las grandes P, el estado físico del interior terrestre es distinto; los mat. pueden estar en estado sólido, y si hay una descomprensión pueden pasar a fluidos.

dT/dz es el gradiente o grado geotérmico ≈ 33 ºC/km ≈ 3 ºC/100 m ≈ 1 ºC/33m.
Este valor no aumenta proporcionalmente con la profundidad (100 km → 1200-1400 ºC), ya que si así fuese el núcleo terrestre estaría a más de 200.000 ºC, lo que equivaldría a un estado gaseoso explosivo. Hacia los 800 km hay una inflexión del grad T, que puede deberse a la disminución de la conductividad térmica como consecuencia de las grandes P que modifican los sistemas físico-químicos.
Al final de manto hay unos 4.500 ºC. En el núcleo hay como máx. 6.700 ºC.

El reparto del flujo calorífico es distinto en diversas regiones, lo cual nos indica que la Tierra posee zonas en distinto estado físico.
  • Áreas geotérmicas calientes → dorsales, arcos insulares y zonas de tectónica reciente.
  • Áreas geotérmicas frías → fosas abisales, cuencas oceánicas antiguas y cratones.
Tb. hay puntos calientes (hot spots), que han manifestado actividad volcánica al menos durante los últimos 10 m.a.

Origen del calor interno:
- Calor residual → E gravitacional transformada en térmica por el proceso de acreción.
- Radiogénico
- Calor telúrico → por choques y deslizamientos de mat., y reacciones exotérmicas. Tb. por las mareas terrestres.

TRANSPORTE DEL CALOR
Conducción La E de vibración térmica se transmite átomo a átomo → en la litosfera.
La cantidad de calor, Q, que atraviesa una lámina de roca es inversamente proporcional a su espesor, L, y proporcional a su superf., A, y a la ΔT=(t2-t1) existente entre sus bases:
     (K=conductividad térmica)
Radiación A través de ondas electromagnéticas (E radiante), al aumentar la T → manto (1000-3000 ºC). La radiación emitida es proporcional a la T del material.
Excitación atómica Si aumenta la T aún más
Convección Los mat., aunque sólidos, se comportan como un fluido viscoso para velocidades muy bajas → el transporte de calor va asociado a un transporte de masa → astenosfera, manto y núcleo externo

El transporte del calor hacia la superf. es muy lento (la E tardaría un billón de años en llegar del núcleo a la superf. → muy poco calor ha salido de profundidades mayores de 1000 km.

Ver  el MÉTODO GRAVIMÉTRICO. TEORÍA DE LA ISOSTASIA.
Ver el MÉTODO MAGNÉTICO. PALEOMANETISMO.
Ver el MÉTODO SÍSMICO.  ZONACIÓN DE LA TIERRA.

 
MÉTODO ELÉCTRICO

En la corteza existen puntos de diferente potencial eléctrico. Esta ddp crea una corriente eléctrica. Tb. pueden provocarse corrientes artificiales y medir su propagación en las rocas.

Propiedades eléctricas de las rocas:
- Resistividad → resistencia al paso de una corriente eléctrica.
- Conductividad → propiedad inversa a la resistividad.

Métodos:
De potencial espontáneo o autopotencial → miden el potencial de corrientes naturales. Existen, en las capas superf. sólidas, las corrientes telúricas (que afectan a zonas muy extensas, de hasta miles de km), producidas por inducción eléctrica debida a radiaciones cósmicas y a algunos fenómenos atmósferos, así como a la rotación de la Tierra y a variaciones en su campo magnético.
De potencial inducido o de las resistividades → se inducen las corrientes.

Estos métodos se basan en que:
- Las rocas pueden conducir mejor o peor la electricidad según su composición, su porosidad,...
- Los sulfuros minerales que contienen metales con e- libres (galena, blenda, magnetita, pirita,...), así como el grafito, son buenos conductores. Las corrientes naturales más intensas se producen cuando existe en las rocas concentraciones de sulfuros minerales o de grafito.
- La conductividad tb. aumenta cuando la roca contiene agua, ya que ésta suele tener iones salinos que facilitan el paso de la corriente.

Así, se calculan las resistividades de los mat. del subsuelo y se comparan con tablas ya establecidas para determinar a qué mat. corresponde la resistividad medida.
Estos métodos permiten obtener perfiles geoeléctricos, con los cuales se puede investigar la corteza hasta unos 500 m de profundidad. Se emplean en la prospección de aguas subterráneas, domos de sal, bolsas de petróleo y yacimientos de minerales buenos conductores, sobre todo de sulfuros (blenda, SZn; galena, SPb; magnetita, Fe3O4 = FeO·Fe2O3; pirita, SFe,...), trabajos previos a la cimentación de las presas,...
Un filón de minerales metálicos, circundado por sales ionizadas, se polariza por un proceso similar a una pila electroquímica, creándose corrientes espontáneas; en un filón se sulfuros, la parte sup., oxidada, es más activa que la parte inf., inalterada.

Los métodos electromagnéticos se fundan en que, si en el subsuelo existe una masa conductora sometida a un campo magnético externo, este campo induce en él una corriente, que a su vez genera un campo magnético que permite localizar a la masa conductora. Estos métodos suelen ser más exactos que los puramente eléctricos.

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