10. ¿Cómo afecta la densidad del material atravesado a la velocidad de las ondas sísmicas?

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La dinámica del interior terrestre explica los procesos geológicos internos de la corteza terrestre y parte de los fenómenos (vulcanismo, sismicidad…) que ocurren en la superficie. Problema: Desconocimiento histórico debido a la dificultad técnica para estudiar la estructura interna de la Tierra.. Avances significativos en el último siglo por desarrollo de nuevas técnicas.

1.1 Métodos directos (más sencillos pero sólo material accesible y, a veces, costosos) A) MINAS: Observación directa de materiales extraídos en las mismas con fines económicos/industriales. O Subterráneas (pozos y galerías): las más profundas llegan hasta casi 4 km. O A cielo abierto: las más profundas apenas superan 1km.

B) SONDEOS GEOLÓGICOS: perforaciones del terreno con el fin de conocer el subsuelo para la potencial extracción de materiales de interés económico, para ubicar infraestructuras o, a veces, estrictamente para conocimiento científico del interior terrestre. Con una sonda o barrena se realizan orificios de varios decímetros de diámetro y se obtienen columnas de materiales llamadas testigos. Actualmente: proyectos en fondos oceánicos (hasta 15 km) donde el espesor de la corteza es menor y se alcanza más fácilmente el manto.

C) EN VOLCANES: análisis de materiales expulsados procedentes de hasta 100 km de profundidad (ej: peridotitas del manto). D) EN CORDILLERAS U ORÓGENOS: recogida y análisis de rocas en superficie que afloran por erosión de las suprayacentes (hasta 20 km).

1.2 Métodos indirectos A) DENSIDAD: el cálculo teórico de la densidad álculos que nos indican que La Tierra no es homogénea: los materiales superficiales son menos densos que los del interior terrestre. B) GRAVIMÉTRICO: se miden con gravímetros anomalías de la gravedad en la superficie (diferencia entre valor medido y el valor teórico). Nos informa sobre la densidad de los materiales subyacentes. El valor teórico es diferente en los distintos puntos de la superficie y se obtiene teniendo en cuenta: • A mayor latitud, menor fuerza centrífuga y por tanto mayor gravedad. 


A mayor altitud, menor gravedad por existir mayor radio. • En continentes mayor gravedad que en zonas oceánicas por la menor densidad del agua en relación a las rocas continentales. • En zonas próximas a cordilleras, menor gravedad por el efecto atenuante de la atracción ejercida por las grandes masas de las zonas circundantes. Ejemplo: – Yacimientos metálicos (anomalía +) Actualmente: con sensores remotos C) ESTUDIO DEL MAGNETISMO • La Tierra se comporta como un gran imán que genera a su alrededor un campo magnético: Ejemplo: Anomalías +: presencia en profundidad de materiales ferromagnéticos (ricos en hierro) como la magnetita (yacimientos de interés en minería). Estos materiales modifican las líneas de fuerza del campo magnético. Anomalía de Kursk en zona próxima al mar Negro. Se trata de una de las mayores anomalías magnéticas positivas detectada que se corresponde con uno de los mayores yacimientos de hierro mundiales explotados por Rusia. D) ESTUDIO DE METEORITOS Son fragmentos rocosos irregulares que impactan sobre la superficie terrestre. El estudio de su estructura y composición nos informa sobre el interior terrestre ya que La Tierra se formó a partir de la acrecíón de planetesimales de estructura y composición similares. ! Sideritos y Siderolitos: ricos en hierro, níquel y también presencia de silicatos. Asimilable a la composición del núcleo terrestre. ! Condritas: ricos en peridotita. Asimilable a la composición mayoritaria del manto. E) ¡¡¡¡ MÉTODO SÍSMICO ¡¡¡¡ (el más valioso) ! Consiste en analizar la propagación de las ondas sísmicas internas (P y S) producidas por: » Una pequeña explosión provocada en la superficie (y controlada). » Terremotos (liberación de energía acumulada en puntos concretos del interior terrestre). Se registra la llegada de ondas sísmicas en los sismógrafos que conforman una red mundial. Se logran identificar las discontinuidades entre materiales de distinta composición y/o estructura (densidad, rigidez, y/o estado) ¿Cómo? Analizando las zonas de sombra de las ondas sísmicas y el retardo en la llegada de las ondas P y S. ¿Por qué? Porque las ondas sísmicas se reflejan o sufren refracción al pasar de unos materiales a otros ya que sufren cambios bruscos en su velocidad y trayectoria. 


 A partir del estudio de las zonas de sombra y de los retardos, se deduce la siguiente información: mira foto.  Tomografía sísmica • Se basa en el estudio detallado de la velocidad de las ondas sísmicas dentro de una misma capa. Un incremento de temperatura, indica una pérdida de rigidez y consecuente reducción de la velocidad de las ondas sísmicas. (y viceversa). • Un conjunto de ordenadores conectados con una red de sismógrafos digitales generan imágenes en función del análisis de pequeñas variaciones de la velocidad de las ondas sísmicas, con aparatos de gran sensibilidad: – A mayor velocidad (+frías) Corrientes descendentes – A menor velocidad (+calientes) Corrientes ascendentes 2. Estructura interna de La Tierra (Geosfera) 1.2.1 Modelo geoquímico o estático (basado en la composición) Capas delimitadas por discontinuidades y lo que actualmente se denominan zonas de transición CORTEZA. ESTRUCTURA HORIZONTAL DE LA CORTEZA CONTINENTAL TERRENOS EMERGIDOS Ejemplos: cratones canadiense, siberiano… ! CRATONES: No han sufrido deformaciones tectónicas (por lo menos recientemente), poca actividad sísmica y volcánica. Relieve erosionado. Forman parte generalmente de los núcleos de los continentes. Predominan rocas metamórficas e ígneas antiguas.  ORÓGENOS O CORDILLERAS: alta actividad y deformación tectónica, relieves elevados, formados por rocas metamórficas y/o sedimentarias entre las que aparecen rocas ígneas, alta actividad sísmica y, en ocasiones, volcánica. Ejemplos: Urales, macizo galaico-portugués (más antiguos y más erosionados), Andes, Pirineos, Alpes, Himmalaya (más recientes y menos erosionados) ! PLATAFORMAS INTERIORES: Corresponden a depresiones formadas sobre los cratones en las que se depositan los sedimentos (cuencas sedimentarias) correspondientes a materiales fruto de la erosión de los orógenos. Ejemplo: Cuenca del Ebro, del Guadalquivir…. TERRENOS SUMERGIDOS ! PLATAFORMAS CONTINENTALES: anexas al continente, de suave pendiente, de 20 a 600 m de profundidad. En ella se transportan/acumulan sedimentos procedentes de la erosión de los continentes. ! TALUDES CONTINENTALES: desde la plataforma continental hasta el fondo oceánico o llanura abisal, acusada pendiente, caracterizada por surcos originados por corrientes. En su base se depositan los sedimentos de grano más fino. 


ESTRUCTURA HORIZONTAL DE LA CORTEZA OCEÁNICA ! LLANURA ABISAL: corresponde al fondo oceánico, pueden diferenciarse en ella arcos de islas, islas volcánicas, montes submarinos y guyots (montes submarinos de cima plana). ! DORSAL OCEÁNICA: cordillera submarina de gran longitud y anchura que recorre típicamente el centro de los océanos. Se caracteriza por una depresión/fosa central llamada rift y por la presencia de numerosas fallas transformantes. ! FOSAS SUBMARINAS: depresiones profundas y de gran longitud asociadas a zonas de subducción. MANTO • Separado de la corteza por la discontinuidad de Mohorovivic (Moho). • Manto superior menos denso que el manto inferior • Los materiales son principalmente silicatos de hierro y magnesio (más densos que los silicatos de la corteza) • La roca predominante es la peridotita (silicatos de hierro y magnesio) cuyo mineral dominante es el olivino. NÚCLEO • Separado del manto por la discontinuidad de Gutemberg, • Núcleo externo: hierro (90%) + níquel (5%). Su rotación genera el campo magnético terrestre. • Núcleo interno: principalmente hierro (se conocen estos datos por el estudio de siderolitos). • Una zona de transición separa el núcleo externo líquido (genera campo magnético) del núcleo interno mayoritariamente sólido debido a que, aunque las temperaturas son muy elevadas, también lo son las presiones con la que se eleva el punto de fusión de los elementos metálicos que lo componen . LITOSFERA •Abarca la corteza + la parte superficial del manto. • Capa rígida, de espesor variable dividida en bloques o PLACAS LITOSFÉRICAS. •Litosfera continental y litosfera oceánica. • La continental se deforma intensamente . La oceánica es menos deformable. ASTENOSFERA • Capa cuya entidad es discutida por algunos geólogos. En todo caso difusa y variable. Podemos considerarla como una zona en la que las ondas P y S reducen su velocidad. (canal de baja velocidad). • Muy plástica (un millón de veces menos rígida que la litosfera) MESOSFERA • Zona de transición + manto inferior. Sólida pero su Tª y P permite que el material pueda fluir muy lentamente: cierta plasticidad. • En contacto con el núcleo aparece la denominada capa o nivel D’’ que se cree está en estado de fusión parcial lo que pudiera ser provocado por el núcleo externo. ASTENOSFERA • Del nivel D” parten las ramas ascendentes de las corrientes de convección del manto y las plumas térmicas o penachos térmicos que…


originan los puntos calientes en caso de alcanzar la superficie. ENDOSFERA • También existen flujos de material, especialmente en el caso del núcleo externo (líquido). Concretamente el núcleo externo puede fluir a velocidades del orden de cm/min dando lugar a una convección compleja: – La llegada de material frío subducente al manto profundo, enfría el núcleo externo en esas zonas creando corrientes descendentes que favorecen la convección en el núcleo externo que a su vez retroalimenta la convección en el manto (ramas ascndentes) y las plumas o penachos térmicos referidos con anterioridad (ver dibujo) 3. CAMINO HACIA LA TECTÓNICA DE PLACAS La Tierra es un planeta activo (sus materiales se originan y modifican continuamente) cuya dinámica, que describe la tectónica de placas, está marcada por su actividad interna. 3. CAMINO HACIA LA TECTÓNICA DE PLACAS PERO PARA LLEGAR AQUÍ… ! Wegener y la deriva continental (1880-1930). ! Holmes y las corrientes de convección del manto (1929). ! Conocimiento de los fondos oceánicos y localización de sismicidad y vulcanismo (aprox. 1940 – 1950). ! Conocimiento del magnetismo de las rocas.(desde 1950) ! Hess y la expansión del fondo oceánico. Paleomagnetismo. Bandeado magnético (1960) Wegener y la deriva continental Los continentes ocuparon posiciones distintas de las actuales. Publicó sus hallazgos en “El origen de los continentes y los océanos” 1915. Hipótesis de la deriva continental (Supercontinente Pangea). Problemas: – Wegener pensó que los continentes se movían sobre la corteza de la Tierra y que las fuerzas centrífugas y de las mareas eran las responsables de mover los continentes. No convencíó. – Era meteorólogo. (“el hombre del tiempo”) Pruebas: ! Geográficas. Coincidencia entre las formas de la costa de los continentes, sobre todo si se tienen en cuenta las plataformas continentales. ! Paleontológicas. Fósiles de organismos idénticos en lugares que hoy distan miles de kilómetros lo que hace pensar que las masas continentales hoy distantes, estuvieron unidas en el pasado (Sudamérica,/África, India/Australia). (antes de Wegener, los fijistas pensaban que existían puentes continentales pasados hoy sumergidos que posibilitaron el tránsito de seres vivos). ! Geológicas y tectónicas. Rocas del mismo tipo y edad a ambos lados del Atlántico, así como coincidencia de cadenas montañosas (Europa y Norteamérica) ! Paleoclimáticas. 


! Paleoclimáticas. Zonas de la tierra cuyos climas no coinciden con los que tuvieron en el pasado, lo que se refleja por registros geológicos. Ejemplos: en el Carbónífero India y Australia estuvieron cubiertas por hielo (tillitas), mientras Norteamérica y Europa eran bosques cálidos (carbón). Conocimiento del paleomagnetismo de las rocas. Los minerales ferromagnéticos de hierro poseen la propiedad de que, en el momento de formarse, se imantan y orientan según la dirección del campo magnético del momento. Midiendo la orientación de los minerales ferromagnéticos presentes en las rocas de edades conocidas se observa una inversión en la polaridad del campo magnético en repetidas ocasiones en periodos irregulares. Hess y la expansión del fondo oceánico. Al medir el paleomagnetismo (orientación de los minerales ferromagnéticos) de las rocas volcánicas (basaltos) del suelo oceánico, se observó que los minerales con la misma orientación formaban bandas dispuestas simétrica y alternativamente a ambos lados de las dorsal Entonces Hess formuló la hipótesis de la expansión del fondo oceánico: la corteza oceánica se originaba en las dorsales y se separaba progresivamente a medida que se formaba nueva corteza que se imantaba según la polaridad que tuviera el campo magnético en ese momento. Así la corteza oceánica sería más joven en la proximidad de las dorsales y más vieja cerca de los continentes, como demostraron después Vine & Matthews . Para poder conservarse el perímetro terrestre era necesario encontrar algún mecanismo por el que se consumiera corteza oceánica. La respuesta fue el descubrimiento de las zonas de subducción. Por eso la corteza oceánica no supera la edad de los 200 ma. “El fondo oceánico surge a partir de las dorsales oceánicas y se destruye en las fosas marinas”. 

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