TEMA 1: Origen y estructura de la Tierra

En está asignatura comenzaremos por la parte de geología. La geología es la ciencia que estudia la Tierra.

Origen y estructura de la Tierra

El origen de los sistemas solares se encuentra en el origen del universo, mas conocido como el Big Bang.
En su origen, lo que había era una concentración de protones, neutrones y electrones.
Después de la explosión de estos (lo que creo la materia) se formaron grandes nebulosas de Hidrógeno (H) que se expandieron, y dieron lugar a las galaxias ( formadas de sistemas planetarios). Las galaxias tienen sistema solar y nebulosas.
La teoría de los planetesimales nos dice que la Tierra también se formó a partir de una nebulosa fría ( compuesta por Hidrógeno (H), Helio (He), hielo en polvo, silicatos...). También llamado polvo cósmico.
Nuestro sistema solar proviene de otros sistemas solares que ya han explotado.
La nebulosa empezó a contraerse por la gravedad y acumular toda la materia en el centro. Esta también estaba formada por el disco ecuatorial que estaba formado por el resto de masas mas pequeñas.
Entonces se produjo la acrección gravitacional, en la cual las partículas se unen por efecto de la gravedad.
El choque de partículas hace que aumente la presión y la temperatura, lo que a su vez hizo que el Hidrógeno (H) ardiera.
H + H
Esto desprende mucha energía (como la energía que nos llega del Sol). Una estrella tiene cada vez menos Hidrógeno (H) y más elementos pesados.
Los planetas también se forman a través de acreción gravitacional. Son esféricos debido a que están fundidos y siempre están rotando. Son más pequeños que el Sol y su temperatura y presión no son suficientes para encender el Hidrógeno (H). Sus materiales se separan en capas según su densidad y se enfrían.
Los gases escapan hacia la periferia del sistema solar debido a las altas temperaturas. Los planetas interiores son más duros, pequeños, densos y solidos (Venus, Tierra y Marte). Y los gases se acumulan en los planetas exteriores, que son más grandes y ligeros ( Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno).
El viento solar arrastró fragmentos sueltos, provocando un bombardeo de meteoritos, lo que provocó cráteres y mas inclinación rotatoria en los planetas ( Venus cambia en sentido de rotación).
Los meteoritos que salen del sistema solar son cometas.

Estructura y composición de la Tierra

La estructura de la Tierra es la ordenación interna de la materia y su forma es su aspecto externo.
*Métodos de estudios para la estructura y composición de la Tierra

1) Métodos indirectos:

* Sondeos (sacar muestras).(Yacimientos)
* Volcanes (sale materia interna de la Tierra)
* Erosión (cordilleras antiguas)
* Meteoritos. Entre Marte y Júpiter hay un mar de asteroides de un planeta que no llegó a formarse.

Hay 3 tipos de meteoritos:
* Corteza
* Manto
* Núcleo

Estos métodos nos permiten ver pocos kilómetros de la corteza y del manto superior.

2) Métodos indirectos:

* Método densidad terrestre: D = Masa / Volumen .Esta es la ley universal de gravitación de Newton (masa).
Con estos datos sacamos la densidad de la Tierra (la parte interior de la Tierra es más densa que la parte superior).
* Método gravimétrico: consiste en medir la gravedad
F=G.Mm/ D2    F=m.g   G= M/ D2 
Para G (Gravedad) hay que obtener los valores locales, ya que este valor cambia dependiendo de la latitud o altitud en la que estés. La gravedad es mayor en el polo que en el ecuador.
- CORRECCIÓN DE LA LATITUD: en cada punto terrestre.
- CORRECCIÓN DE LA ALTITUD: en cada punto terrestre.
- CORRECCIÓN DE LA ACELERACIÓN CENTRIFUGA: (va en contra de la gravedad)
Esta aceleración es máxima en el ecuador y mínima en el polo.
Anomalía gravimétrica: esto ocurre cuando el valor que dice el aparato no coincide con el resultado que hemos obtenido por las correcciones hechas.
Estas anomalías son provocadas por las distribuciones de la masa que hay bajo la superficie.
Esto es debido a que el volumen no es igual a la masa. Esto hace que cambie la densidad cuando hay una anomalía (saber la densidad es saber la composición).
- Si hay menos masa es debido a que puede haber H2O, sales, petróleo...
- Si hay más masa es debido a la acumulación de metales ( esto sirve para buscar yacimientos, minería...)
GRADIENTE GEOTÉRMICO
El gradiente geotérmico sigue su variable según una linea de temperatura ( Tº)
El gradiente es el calor interno que hay en el interior de la Tierra. (Los volcanes expulsan lava y gases)
Se dice que el gradiente aumenta 1ºC por cada 33 metros de profundidad, pero el gradiente de temperatura no es continuo.
El calor interno de la Tierra procede del origen del planeta y de la acrección gravitacional y las rocas actúan como aislante térmico (conservan el calor).
La acumulación de elementos radiactivos (uranio, potasio...) se encuentran en la parte superior del manto y del núcleo. Estos elementos están ahí por la diferenciación geoquímica original, colocados por su densidad. Estos son elementos químicos inestables.
Uranio + plomo (más inestable) + energía nuclear = Bombas y centrales atómicas
Esta reacción convierte átomos más grandes en más pequeños (FISIÓN ATÓMICA)
El calor interno fluye hacia la superficie. La conducción de cuerpos sólidos se transmite por vibración térmica y los cuerpos líquidos por convección (también en el interior de la Tierra).
Las corrientes de convección ascienden en las zonas de la corteza formando dorsales centro oceánicas. Hay volcanes que forman la corteza oceánica. Estos transmiten energía térmica y materia.

MÉTODO MAGNÉTICO
La Tierra tiene un imán que genera un campo magnético alrededor que se distribuye según las lineas de fuerza del campo magnético. Es un imán debido a la rotación diferencial del núcleo interno de hierro solido respecto de la corteza (manto solidos separados por el núcleo externo liquido). Esta genera corrientes eléctricas en el núcleo externo (igual a dinamo electroimán).
La tierra tiene un eje magnético(entra por el sur y sale por el norte) y un eje geográfico. Estos dos no son iguales. Entre ellos hay un ángulo de inclinación. La brújula señala el norte magnético. El eje magnético varía paulatinamente. Este se comporta igual que los electroimanes industriales. El eje magnético llega a invertirse, conocido como inversiones de la polaridad. estas inversiones quedan marcadas en la lava (paleo magnetismo en el fondo oceánico )
La corteza y el manto son solidos y el núcleo externo liquido. Las partículas de Fe (hierro) se quedan fundidas en la lava o suspendida en la brújula.
El magnetómetro sirve para trazar lineas con el mismo ángulo de declinacion (llamadas isogamas). Las anomalías en isogamas se localizan en rocas ricas en hierro.

MÉTODO SÍSMICO

Es el método indirecto que mas aporta para saber la estructura interna (ordenación interna) y la composición terrestre (materiales).
Los sismos producen ondas sísmicas que viajan por todo el interior de la tierra. Un terremoto es la rotura de la roca interna de la tierra (Hipocentro)

VALORES DE            * Elástica: cambia de forma por presión y la recupera al cesar.
DEFORMACIÓN       * Plástica: no se recupera la forma después de la presión.
DE LAS ROCAS         * De ruptura: se rompe por la presión.

A mayor temperatura y presión los valores de deformacion se separan y viceversa. Al romperse la roca libera instantáneamente toda la energía acumulada en ella durante cientos y miles de años.Y esta genera ondas ondas elásticas (energía).

FORMAS DE                * Conducción: cuerpos solidos (por vibracion)
TRANSMITIRSE         * Convección: en fluidos ( por energía y materia)
LA ENERGÍA               * Ondas: forma de transmitirse la energía por un medio natural.

 La onda elástica traspasa la roca, la deforma y cuando la pasa esta vuelva a su posición.
 Hay 2 tipos de ondas: P y S.
 * Ondas P: son fuerzas de comprension que comprimen las rocas. Tienen mas velocidad y llegan antes. son ondas longitudinales porque las partículas de rocas vibran en la misma dirección que la roca
 * Ondas S: son fuerzas de deformacion angular (deforma la roca). Son ondas transversales que vibran en dirección perpendicular a la onda.
Cuando se produce un terremoto, las ondas sismicas salen en todas las direcciones. cuando llegan a la superficie las vibraciones del suelo las recoge el sismógrafo en forma de sismograma.
Donde mas se notan las ondas en la superficie es en el epicentro.
* Propiedades de las ondas
 - Dirección.
 - Frecuencia.
 - Velocidad.
 - Intensidad.
 - Longitud de onda.

 Las propiedades de estas varían con el medio por el que pasan y por esto, se deduce su estructura (estado físico y rigidez de las rocas por las que pasa; capas de la tierra) y composición (densidad).
La velocidad de la honda aumenta con la rigidez de las rocas por las que pasa.

  TIPOS DE           * Estado solido: aumenta la velocidad de las ondas P y S.
ESTADO DE         * Estado pastoso: misma velocidad de las ondas P y S.
LAS ROCAS         * Estado liquido: disminuye la velocidad de las ondas P y las ondas S desaparecen            

   * Por la velocidad de las ondas se sabe el estado físico de las rocas, por lo que sabemos el estado del interior de la Tierra.

 La velocidad de las ondas P y S aumenta con la densidad..
 Las ondas tienen cambios bruscos de velocidad, al cambiar bruscamente las rocas (rigidez o densidad).
 Las ondas pueden tener refracción o reflexión.

   - Reflexion: choca contra la superficie y cambia de dirección.
 http://www.educared.org/wikiEducared/images/5/5e/Ondas8.png

   - Refracción: pasa la superficie y cambia de velocidad, de dirección y de medio
http://deconceptos.com/ciencias-naturales/refraccion

 Esto ocurre en las diferentes capas de la tierra, mas conocidas como discontinuidades.
 Hay discontinuidades:
 - Primarias: corteza, manto,núcleo.
 - Secundarias: corteza superior e inferior, núcleo externo e interno.

Corredor de baja velocidad del manto
Es una zona del interior de la tierra de estado pastoso. Tiene entre 150-600 Km de profundidad.
En esta zona disminuye la velocidad y la rigidez y aumenta la presión.
También llamada astenosfera (circulo de fuego), sobre ella flotan las placas tectónicas.
La velocidad de las ondas S no es igual a cero.

MÉTODO ELÉCTRICO

Sirve para medir la conductividad (muy baja) eléctrica de la tierra.
Con este método se mide la resistividad eléctrica.
 * La conductividad es mas baja en aguas subterráneas (dulce) y pozos de petróleo.
 * La conductividad es mas alta en aguas subterráneas (saladas) y donde se encuentran metales.

Este método se usa para minería.

METEORITOS

La mayoría proceden de un mar de asteroides que se encuentra entre Marte y Júpiter (planeta fallido), Júpiter lo impidió debido a sus interferencias gravitacionales.
Estas rocas son planetesimales.

ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN TERRESTRE

* SEGÚN EL MÉTODO SÍSMICO

   CORTEZA: Ocupa un 16% del volumen terrestre.
   Esta termina en la discontinuidad Mohorovic (entre 30-60 Km de profundidad). Toda la corteza es rígida (estado solido) y su densidad es de 2,8 gramos/centímetro cubico.
   Tiene una corteza superior de composición granítica (silicatos de aluminio)
   La discontinuidad de Conrad esta entre la corteza inferior y la corteza superior (En el océano no se encuentra esta discontinuidad porque no hay capa superior).
   Los componentes del manto son gabros y basaltos(silicatos de magnesio)

   MANTO: Ocupa el 82% del volumen del planeta.
   El manto superior del manto inferior se separa por la discontinuidad Repetti (1000Km de profundidad). El manto es rígido(solido) y en algunos lugares pastoso (ni solido ni liquido).
   El manto termina en la discontinuidad de Gutemberg a 2900Km de profundidad. Su densidad es igual a 5 gramos/ centímetro cúbico. Esta compuesta de peridotita, compuesta de silicatos de magnesio.

   NÚCLEO:  Ocupa el 16% del volumen del planeta.
   El núcleo superior (liquido) esta separado del núcleo inferior por la discontinuidad Wiecher a 5120Km de profundidad.
   El núcleo interno es solido y se encuentra a 6370Km de profundidad. Esto es el Centro de la Tierra.
   El núcleo tiene una densidad media de 12 gramos/centímetro cubico.
   Esta densidad  solo se puede obtener con metales puros y pesados
  
   * Razones:
    - El hierro (Fe) es el metal pesado más abundante del universo.
    - Este material es el de que estan compuestos los meteoritos (Fe puro).
    - El magnetismo terrestre.

      NÚCLEO =  90% Fe + Ni (Níquel)      

      Hay cantidades importantes de níquel.
      La composición del núcleo es mas conocida comúnmente como NIFE ( Níquel + Hierro).
      También esta compuesto por C, S y Si* para que cuadre la densidad de 12 gramos/centímetro cubico.
      * C (Carbono)
         S  (Azufre)
         Si (Silicio)

SEGÚN LA DINÁMICA TERRESTRE

  - Según las ondas sismicas (estas hondas estudian entre 150-600Km de profundidad)
    La velocidad de las ondas P y S disminuyen el corredor. La velocidad disminuye hasta el manto que es igual de pastosa.
    El calor interno del origen y la radioactividad hacen que suban y bajen las rocas en la astenosfera.
    La relación entre la astenosfera pastosa y las rocas rígidas de encima determinan la dinámica terrestre de la que se deduce su estructura.
    La capa que esta encima de la astenosfera es la litosfera. Esta es rígida(solida) y se comporta como una unidad para las ondas sismicas (corteza y 100Km de manto). La litosfera ocupa 150Km. Esta no es continua y esta fracturada en las placas de la litosfera, que flotan en la astenosfera causando la dinámica terrestre. Esto explica los movimientos epirogénicos.
    La capa que esta bajo la astenosfera es la mesosfera que esta compuesta por parte del manto superior y todo el manto inferior.
    Por ultimo se encuentra la endosfera que es el núcleo.
                  ESTRUCTURA VERTICAL Y
              COMPOSICIÓN DE LA CORTEZA

  CORTEZA CONTINENTAL

  Tiene 3 capas verticalmente que se clasifican por la intensidad del metamorfismo.

TIPOS DE   * Sedimentarias:se encuentran en la superficie (traídas por el viento y los ríos)(arcilla)
 ROCAS       * Metamórficas:cualquier roca que haya sufrido transformaciones en estado solido.
                      * Magmaticas:se encuentra en la profundidad(magma).Hay 3 tipos de rocas magmaticas
                                       * Volcánicas:(capas superiores). Compuesta por basaltos.
                                       * Filonianas: se encuentran a mas profundidad(no llegan a salir).
                                       * Plutónicas: se encuentran a mas profundidad que las filonianas. Compuesta por plutones.

 - 1ª capa: ROCA SEDIMENTARIA(las hay que han sufrido metamorfismos).
                  * Compuesta de plutones graníticos(ácida). Silicatos ácidos SIAL(silicatos de aluminio). Mismos componentes de la corteza. Estas 2 pueden estar atravesadas por rocas volcanicas.

 - 2ª capa: ROCAS CON METAMORFISMO INTENSO (Gneis).
                  Estas cubren grandes plutones graníticos

* Entre la 2ª y la 3ª capa se encuentra la discontinuidad de Conrad.

 - 3ª capa: ROCAS ULTRAMETAMÓRFICAS
                  Cubren plutones básicos(Gabros). SIMA (silicatos de magnesio). Los componentes del manto.

      CORTEZA OCEÁNICA

    Es una delgada capa de sedimentos(hasta 0,5Km de profundidad). Aumentan los sedimentos conforme nos acercamos al continente.
    En la dorsal centrooceanica no hay sedimentos. Esta hecha de basaltos y debajo hay una raíz de 30Km de profundidad.


     ESTRUCTURA HORIZONTAL DE LA CORTEZA
       (CORTEZA CONTINENTAL + OCEÁNICA)

CORTEZA CONTINENTAL

   Ocupa el 29% de la superficie del planeta. Es continua dentro del mar(plataforma continental).
   CRATONES
   Constituyen la parte central de los continentes. Tienen miles de kilómetros cuadrados de superficie.Son las partes mas antiguas de los continentes. Son zonas geologicamente muy estables(no hay terremotos ni volcanes) porque son cordilleras muy antiguas completamente arrasadas por la erosión apareciendo como llanuras(penillanuras).Llamados escudos o cratones emergidos, compuestos de rocas metamórficas y plutones graníticos.
    Bordeando este hay orógenos(cordilleras jóvenes) que engrosan los escudos. Por aquí crece la corteza continental.
    Entre el escudo y el orógeno hay siempre una depresión sedimentaria (cubetas).Estas tienen los estratos horizontales.
    Los cratones sumergidos o plataforma continental es de 200 a 300Km y 200 metros de profundidad. Son bordes pasivos(no hay terremotos ni volcanes). Estos cratones son idénticos estructural y litologicamente a los cratones emergidos.

    OROGENOS
    Son cordilleras jóvenes.Bordean a los cratones y por aquí crecen los continentes. Estos se suman a los escudos. Los mas antiguos son de la era primaria.Tienen relieves suaves por la erosión. Están compuestos de rocas muy metamórficas y plutones graníticos(era secundaria y terciaria).
    Aquí las rocas son sedimentarias y metamórficas.

    FOSAS TECTÓNICAS(rifts continentales)
    Son fallas normales, escalonadas hacia el labio hundido. Estas son de grandes dimensiones. Es una depresión que primero se llena de agua dulce y cuando alcance el nivel del mar, se llenara de agua salada y nacerá un océano (mar rojo), lo que era una placa se rompe en dos (África/Península Arábiga). Así se forman las placas.

    MARGENES CONTINENTALES
    Ocupan el 11% de la superficie del planeta. Es el lugar donde se encuentran la corteza continental con la corteza oceánica.

       *MARGENES CONTINENTALES ASISMICOS
         Se caracterizan porque no hay volcanes ni terremotos.
         La plataforma continental sigue una gran pendiente llamado talud continental. Pasa de 200 a 4000 metros de profundidad. Y acaba en la cuenca oceánica. Estas zonas son las mayores cuencas sedimentarias del planeta, donde se originan las cordilleras
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      *MARGEN CONTINENTAL SÍSMICO
        Hay muchos terremotos y volcanes debidos, al choque de las placas. La placa oceánica subduce la plataforma oceánica(no hay plataforma).
        En ese lugar se forman las fosas oceánicas(lugares mas profundos del mar) hasta 10000 metros de profundidad.

    CORTEZA OCEÁNICA
    Ocupa el 60% de la superficie del planeta.
    Comienza al final del talud continental. Esta comienza por una cuenca oceánica(algunos). Es una zona oceánica llana donde puede haber volcanes sumergidos.
    La cordillera dorsal centrooceanica se encuentra en el centro de todos los océanos(dos cadenas montañosas paralelas de 200Km de ancho y 3Km de altura). Entre las dos cadenas montañosas hay una fosa oceánica. Son cordilleras volcánicas (basaltos)(gran volcán fisurado por donde sale el magma).
     *CUENCA OCEÁNICA(fondos abisales)
          Son llanuras salpicadas de volcanes. Va desde el talud continental hasta la dorsal.