Estructura interna de la Tierra: métodos directos, indirectos, sismología y capas terrestres

Estructura interna de la Tierra

Métodos directos

• Minas: excavaciones para la extracción de minerales.
• Sondeos: perforaciones o taladros realizados en el suelo.
• Volcanes: el material expulsado por la mayoría de los volcanes procede de lugares poco profundos, y se forma a partir de la fusión parcial de las rocas originarias. Sin embargo, proporciona poca información, aunque es un referente de la temperatura que puede reinar en el interior terrestre.

Métodos indirectos

1. Temperatura del interior terrestre

• Grado geotérmico: es el aumento de 1 ºC cada 33 m. A mayores profundidades no se mantiene el incremento, porque si no habría una temperatura demasiado elevada y todas las rocas del manto estarían fundidas.

El comportamiento de las ondas sísmicas nos indica que son sólidas. Las temperaturas en cada zona del interior terrestre deben ser compatibles con la composición de cada una de ellas y el estado físico en el que se encuentran.

La temperatura del núcleo debe ser suficiente como para que los materiales que lo componen (Fe, Ni) estén fundidos en el núcleo externo y solidificados en el interno. Esto NO quiere decir que el núcleo interno esté a menor temperatura que el externo.

2. Magnetismo terrestre

La Tierra posee un campo magnético. El débil campo magnético que atraviesa nuestra galaxia pudo bastar para desencadenar la formación de un campo magnético en la Tierra.

Según la teoría del magnetismo terrestre, el hierro fundido circula por el núcleo externo debido a la rotación terrestre y a las corrientes de convección generadas por el calor del núcleo interno.

3. Densidad de la Tierra

Masa de la Tierra: 5,876·10²⁴ toneladas. La densidad es de 5,52 g/cm³.

Wiechert pensó que la Tierra debía tener un núcleo con un material muy denso, y entre los elementos que podían constituirlo, el más abundante del sistema solar es el hierro.

Posteriores datos: la existencia del campo magnético y el estado físico en el que se encuentra el núcleo vendrían a confirmar la predicción de Wiechert.

4. Meteoritos

Son cuerpos planetarios que atraviesan la órbita de la Tierra y caen en su superficie. Tienen unos 4500 millones de años y derivan de la materia a partir de la cual se formó el sistema solar. Nos informan de la composición del interior terrestre: si un material es abundante en los meteoritos, significa que es frecuente en el sistema solar, y cabe suponer que también ha entrado a formar parte de la Tierra.

Tres clases:

• Sideritos: 4 % de los recogidos en la Tierra. Son metálicos y tienen 90 % de Fe y 8,5 % de Ni.
• Siderolitos: 1 %. Formados por Fe, Ni y silicatos.
• Aerolitos: 95 %. Formados por silicatos.

Por comparación, se atribuye al núcleo la composición de los sideritos, a la corteza la de los aerolitos y al manto la de los siderolitos.

5. Método sísmico

Es el procedimiento que más información aporta acerca de la estructura del interior terrestre. Se basa en el estudio de los terremotos y del modo en el que viajan las ondas que originan los terremotos.

Seísmos: son vibraciones del terreno, generadas por la liberación brusca de la energía acumulada en las rocas, que se encuentran sometidas a esfuerzos. Se originan al fracturarse grandes masas de rocas. Estas fracturas del terreno son las fallas.

• Hipocentro: lugar donde se origina el terremoto.
• Epicentro: lugar de la superficie más próximo al foco.

Ondas sísmicas

La vibración generada en el hipocentro se propaga en forma de ondas, que van en todas las direcciones.

• P: se desplazan a mayor velocidad. Son ondas longitudinales: las partículas del terreno vibran en la dirección de propagación de la onda.
• S: se desplazan a menor velocidad. Son ondas transversales: hacen vibrar a las partículas del terreno en una dirección perpendicular a la propagación de la onda.
• L: son aquellas que se forman cuando las ondas S y P llegan a la superficie del terreno. Son responsables de las catástrofes y nos aportan información sobre la estructura del interior terrestre.

Sismógrafo: máquina que registra las ondas. Sismograma: gráfica obtenida.

Discontinuidades

• Conrad: separa la corteza continental de la oceánica.
• Mohorovicic: está a unos 80 km de profundidad y separa la corteza del manto.
• Repetti: a aproximadamente 800 km se produce un incremento de velocidad de las ondas P y S. Separa el manto superior del inferior.
• Gutenberg: a 2900 km. Las ondas P en esta discontinuidad se propagan a 8 km/s, y las S dejan de propagarse. Esto se debe a que las S se propagan por los sólidos, pero no por los fluidos.
• Wiechert-Lehmann: permite diferenciar el núcleo externo fundido del interno, que está sólido.

Unidades geoquímicas

• Corteza: capa más delgada y externa de la Tierra. Se extiende desde la superficie hasta Mohorovicic.
  • Corteza continental: entre 25 y 70 km de espesor. Heterogénea e integrada por rocas poco densas. En su mitad inferior predominan las rocas metamórficas y en la zona superficial abundan los sedimentos y las rocas sedimentarias. Edades entre 0 y 4000 millones de años.
  • Corteza oceánica: más delgada, con un espesor entre 5 y 10 km. Estratificada en 3 niveles:
    • Capa de sedimentos: mayor grosor cerca de los continentes, disminuyendo según nos alejamos de las dorsales.
    • Capa de basaltos: se han solidificado al salir por las dorsales oceánicas y han formado estructuras almohadilladas (lavas) y columnares (diques).
    • Gabros: composición similar a los basaltos, aunque al haberse solidificado más lentamente, sus minerales se encuentran mejor cristalizados.
• Manto: se extiende desde Mohorovicic hasta Gutenberg. Es el 83 % del volumen total de la Tierra y está constituido por peridotitas. La diferencia de densidad existente entre el manto superior e inferior se debe a los efectos de la presión que fuerza a los átomos que componen los minerales de estas rocas a reorganizarse y aproximarse, para formar otros minerales con estructuras más densas.
• Núcleo: es la esfera central del planeta. Se sitúa debajo de Gutenberg y representa el 16 % del volumen total de la Tierra. Su comportamiento ante las ondas sísmicas y el papel que se le atribuye en la creación del campo magnético apoyan las hipótesis de un núcleo compuesto por Fe y Ni, composición de los sideritos.

Unidades geodinámicas

• Litosfera: capa más externa y rígida. Incluye toda la corteza y parte del manto superior. La litosfera oceánica se encuentra bajo los océanos (5-100 km); en los continentes, la litosfera tiene 100-200 km.
• Astenosfera: capa plástica situada debajo de la litosfera, a unos 67 km de profundidad. La velocidad de las ondas sísmicas presenta fluctuaciones, con descensos y elevaciones bruscas. Se forma a partir de penachos calientes de naturaleza plástica que ascienden a través del manto. La existencia de la astenosfera es muy discutida.
• Mesosfera: incluye el resto del manto, situado bajo la astenosfera. Las rocas de la mesosfera también están sometidas a corrientes de convección, motivadas por las diferencias de temperatura y de densidad entre las rocas más profundas y las más superficiales. Se encuentra en la base de la mesosfera, limitando con el núcleo; en el modelo dinámico, ese límite se denomina límite o capa D.
• Endosfera: equivale al núcleo del modelo geoquímico. El material conductor que constituye el núcleo externo está fundido, se comporta como un fluido y debe girar a una velocidad distinta que el núcleo interno, de naturaleza sólida y metálica, lo que ha podido generar el campo magnético terrestre.