Caminando por el fondo del mar

La corteza oceánica es más densa y más delgada que la corteza continental, y muestra edades que, en ningún caso, superan los 180 millones de años. Se encuentra en su mayor parte bajo los océanos y manifiesta un origen volcánico. Se forma continuamente en las dorsales oceánicas y, más tarde, es recubierta por sedimentos marinos. Presenta una estructura en capas:

Fuente: Proyecto Biosfera

• Nivel 1: Capa de sedimentos. Desde un espesor muy variable, 1.300 metros de media, pero inexistente en las zonas del eje de dorsal, hasta espesores de 10 km en las zonas que bordean a los continentes. 
• Nivel 2: Lavas almohadilladas. Basaltos submarinos emitidos en las zonas de dorsal que, al sufrir un rápido enfriamiento, ofrecen superficies lisas y semiesféricas. 
• Nivel 3: Diques Basálticos. Son de composición similar a las lavas almohadilladas y están solidificados en forma de diques verticales. Cada dique tiene un antiguo conducto por donde se emitía la lava que formó el nivel anterior. 
• Nivel 4: Gabros. Representa material solidificado en la cámara magmática existente bajo la zona de dorsal. Este material solidificado alimentó los dos niveles anteriores. 

En la isla de La Palma, concretamente en el barranco de las Angustias adyacente al Parque Nacional de la Caldera de Taburiente, se puede caminar por lo que era el fondo del mar de hace unos 4 millones de años, con sus magníficas lavas almohadilladas y filones o diques basálticos.

Un descanso en el camino

Lavas almohadilladas

Dique basáltico con pequeña disyunción columnar

En caso de lluvia o pronósticos de lluvia hay que renunciar a la excursión por el Barranco o la Caldera, porque la lluvia trae consigo muchos peligros, p.ej. desprendimiento de piedras. Además, si llueve mucho, el arroyo del barranco se convertirá en un torrente caudaloso e incalculable dentro de pocos minutos.

Durante los meses de invierno, habrá que renunciar completamente a una excursión por el Barranco de las Angustias, ya que el arroyo suele llevar mucha más agua que en el verano, apenas hay camino. Además, puede haber nieblas y las diferencias de temperatura entre la costa (20° grados) y las cumbres de la Caldera (a veces 0° grados) pueden llegar a ser extremas y no resultan agradables para caminar.

La isostasia y reajustes isostáticos

Según la inevitable wikipedia:
 La isostasia es la condición de equilibrio que presenta la superficie terrestre debido a la diferencia de densidad de sus partes. Se resuelve en movimientos verticales (epirogénicos) muy lentos y está fundamentada en el principio de Arquímedes. Fue enunciada como principio a finales del siglo XIX.

El equilibrio isostático puede romperse por un movimiento tectónico o el deshielo de una capa de hielo. La isostasia es fundamental para el relieve de la Tierra. Los continentes son menos densos que el manto, y también que la corteza oceánica. Cuando la corteza continental se pliega acumula gran cantidad de materiales en una región concreta. Terminado el ascenso, comienza la erosión. Los materiales se depositan, a la larga, fuera de la cadena montañosa, con lo que ésta pierde peso y volumen. Las raíces ascienden para compensar esta pérdida dejando en superficie los materiales que han estado sometidos a un mayor proceso metamórfico.

Isostasia

View more presentations from IES Suel - Ciencias Naturales

La tomografía sísmica

Fuente: Kalipedia

Aunque el corrector ortográfico del Word de Microsoft se empeñe en corregirme la palabra tomografía por topografía, la tomografía sísmica existe y se utiliza para intentar dilucidar la estructura interna de la Tierra.

Se basa en la utilización de las ondas sísmicas para diferenciar zonas de distinta densidad. En el dibujo, las partes de color rojo y amarillo son zonas de baja velocidad de transmisión de las ondas sísmicas; las de color azul, zonas de velocidad alta y las de color verde, de velocidad intermedia.
Reconstruye la estructura interna terrestre en una pantalla de ordenador, corte a corte, de forma similar al TAC utilizado en medicina.

En estos enlaces (tomados del blog de CTM del IES Fuentes Nuevas) podéis ver algunas animaciones sobre las ondas sísmicas e imágenes obtenidas mediante tomografía sísmica, realizadas por Universidades Norteamericanas:

• Animación de las ondas sísmicas P y S
• Recorrido de las ondas P y S en un planeta sólido 
• Recorrido de las ondas P y S en dos planetas con núcleo líquido 
• Modelo de la convección dentro del manto 
• Modelo tomográfico del manto: areas frías en azul y calientes en rojo.
• Modelo tomográfico del manto debajo de Sudamérica: el color azul representa anomalías sísmicas, donde la velocidad de las ondas es superior a la media, lo que indica zonas más frías o densas.

Así, de paso, practicáis el bilingüismo (español-inglés).

Estudio de meteoritos

Los meteoritos son fragmentos rocosos que orbitan en el sistema solar. Se supone que todo el sistema solar se creo a la vez, con lo cual, todo tiene que tener la misma estructura y como los meteoritos que impactan en la tierra proceden del cinturón de asteroides que se encuentra entre Marte y Júpiter, analizando su estructura y composición podemos conocer el interior de la tierra.

Los métodos de datación sitúan la edad de algunos meteoritos en unos 4500 millones de años coincidente con la edad de la tierra. Hay varias clases de meteoritos:

- Sideritos: Son metálicos y presentan un 90% de Fe y un 8,5% de Ni.

- Aerolitos: Son pétreos constituidos por silicatos, principalmente de Mg, en forma de olivino y piroxeno.

- Siderolitos: Son intermedios y estan formados por aleación de Fe, Ni y Silicatos.

- Tectitas: Son vidrios ricos en sílice y tienen un origen variable.

Podemos servirnos de los meteoritos para profundizar en el conocimiento de la estructura interna de la Tierra. Gracias a los elementos obtenidos de los meteoritos se ha podido proponer aquel modelo de la Tierra con un núcleo de hierro rodeado de una capa de silicatos de hierro y magnesio.

A finales del siglo XIX, los geoquímicos que señalaban que la densidad media de la Tierra era de 5,5 g/cm 3 y que las rocas de la superficie terrestre se situaban entre 2 y 3 g/cm 3 , vieron que era necesario suponer un núcleo denso a la Tierra. Puesto que los meteoritos eran una buena muestra de las sustancias que formaban los planetas, sugirieron la existencia de un núcleo de hierro.

Podemos explicar el calor interno del núcleo de la Tierra por la evolución térmica de las capas profundas de la Tierra. Una de las teorias menciona que la Tierra había nacido fría y que era una mezcla de hierro y de silicatos.

De una forma cualquiera la temperatura de la Tierra aumentó en un principio lo suficiente para que el hierro, más denso, empezara a caer hacia el centro y a formar el núcleo.

Urey sugirió que el núcleo continuaba creciendo como consecuencia de la caída continua y gradual de hierro de la capa externa hacia el centro. La caída de este hierro libera una cantidad muy importante de energía gravitacional, suponiendo que sus materiales tienen la misma concentración de elementos radiactivos que los meteoritos. Para aprobar esta teoría habrá que aceptar que se generó una cantidad suficiente de calor, lo que permitiría explicar la temperatura actual de la Tierra, que en el núcleo externo debe alcanzar el punto de fusión del hierro.

Elena Zotes y Elena Prim

ESTUDIO DEL INTERIOR DE LA TIERRA MEDIANTE LA SIMULACIÓN

Es difícil saber qué está pasando a 3.000 kilómetros bajo nuestros pies, ya que es difícil llegar al interior. Para ello, los científicos intentan recrear el interior de la Tierra en el laboratorio. En años recientes las poderosas simulaciones por ordenador han permitido acercarse a ello. Los experimentos han mejorado de manera notable, con las muy altas presiones y temperaturas alcanzadas recientemente en las nuevas celdas de yunque de diamante. Son unas máquinas utilizadas para simular las presiones de millones de atmósferas.

El yunque de diamante fue inventado por los investigadores Weir, Lippincott, Van Valkenburg, y Bunting, en la década de 1950 como parte de su trabajo en la NBS. Se utiliza el diamante porque además de ser el material más duro e incompresible, es transparente, por lo que es fácil de ver muestras experimentales, ya que están comprimidos y ayuda en la realización de experimentos espectroscópicos. La celda de diamantes está constituido por dos diamantes perfectos, la culata donde los diamantes hacen contacto, un dispositivo que los presiona el uno con el otro de ambos lados y una junta metálica que rodea la culata.

Fiquet y sus compañeros pusieron muestras de materiales típicos de los óxidos del manto y magnesio, hierro y silicio en dichas celdas, que al combinarlas con el uso de radiación sincrotrón, los científicos han podido observar estructuras en condiciones más cercanas que nunca a las existentes en la parte exterior del núcleo de la Tierra.

Lucía y Alicia

Estudio geotérmico del interior de la Tierra

Gracias a la energía calorífica producida en el interior de la Tierra, podemos saber cómo aumenta la temperatura según la profundidad a la que se encuentran las distintas capas y los materiales que las forman.
Este calor es resultado de la interacción de tres procesos:

• La energía calorífica procedente de la formación de la Tierra por acreción colisional. Esta fuente es el principal foco de calor.
• La desintegración de los materiales radiactivos que hay en el interior de la Tierra y las distintas reacciones que producen.
• El rozamiento producido por los flujos de material sólido que resultan de la acción gravitatoria de la luna y otros cuerpos respecto a la Tierra.

La Tierra siempre tiende a alcanzar un equilibrio térmico, para lo cual libera el calor de su interior, que es transmitido a través del subsuelo y llega a la superficie muy lentamente. Esta transferencia de calor desde el núcleo hasta la superficie es la causante de la mayor parte de la actividad geológica de la Tierra.
De esta manera, si aumenta la profundidad, también aumenta la temperatura de los materiales. A esta variación de la temperatura proporcional a la profundidad se le llama gradiente geotérmico.
Su valor medio es de unos 33 ºC/Km, sin embargo, existen zonas donde se alcanzan valores de hasta 200 ºC/Km.
Las variaciones geotérmicas de mayor magnitud se manifiestan en la superficie terrestre indicando la posible existencia de vulcanismo reciente, zonas de alteración hidrotermal, emanaciones de gases o fuentes termales y minerales.

Estudiando las reacciones producidas por el calor (y los desplazamientos de las ondas sísmicas) podemos deducir qué capas son sólidas y qué capas no lo son.

• El núcleo interno de la Tierra se encuentra a unos 6000ºC de temperatura, lo suficiente como para fundir el material. Sin embargo esta zona está sometida a altas presiones, lo que implica que la distancia entre partículas no es la suficiente como para darse el proceso de fusión.*
• El núcleo externo de la Tierra se encuentra en estado líquido ya que la presión no es tan alta y la temperatura es la suficiente para fundir los materiales.
• El manto, en su mayoría, se encuentra en estado sólido, pero la temperatura en los últimos 200 kilómetros hacia el centro de la Tierra, es lo suficientemente alta para la fusión.

Por otra parte, un pequeño porcentaje de la astenosfera también está fundido.

* Unos estudios realizados recientemente han demostrado que el 8% del núcleo interno también se encuentra en estado líquido.

Clara Sevilla y Beatriz Sánchez.

Composición del manto y núcleo terrestres

Visto lo visto, cuelgo por mi cuenta los contenidos que faltan de la composición de las dos capas más internas de la geosfera:

Composición del manto:
Evidencias indirectas indican que el manto superior es rico en rocas ultrabásicas llamadas peridotitas, cuyos minerales esenciales son el olivino o peridoto, piroxenos y la espinela o el granate, y en eclogitas, formadas por piroxenos y granates estables a elevadas presiones y temperaturas. Los datos parecen representativos para los primeros 500 km., pero no se pueden asegurar para el manto inferior, donde podrían existir óxidos y sulfuros metálicos (sobre todo en la zona D”), además de silicatos pesados ferromagnésicos de tipo perovskita, que podrían ser los componentes mayoritarios.

Composición del núcleo:
La densidad calculada para el núcleo y la existencia de un campo magnético dipolar sólo es posible para un metal abundante en el Universo como el hierro, aunque éste debe estar aleado con otros elementos menos densos, como el níquel (4% en peso) y el azufre (del 8 al 10% en peso), que se disuelve en hierro fundido y forma aleación con él a elevadas presiones. La aleación de azufre, hierro y níquel tiene un punto de fusión 1.000ºC más bajo que el hierro puro, lo que ayudaría a explicar la existencia de un núcleo externo “líquido”. También parece posible la existencia de otros elementos, como O y Si.

Actividades de Geología

Os recomiendo que trabajéis las actividades de la estructura interna de la Tierra, ya comentadas en clase, del Proyecto Biosfera del CNICE.

¡Suerte y al toro!