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Estructura Mecánica interna de la Tierra - Ensayo


Generalmente la Tierra, se representa como una serie de capas concéntricas, que difieren en composición y densidad, separadas de las capas adyacentes por unos límites bastante definidos. La capa más externa, o corteza, es la capa delgada de la Tierra. Debajo de la corteza y extendiéndose hasta casi medio camino del centro de la Tierra se encuentra el manto, que comprende más del 80 % del volumen del planeta.

La parte central de la Tierra consiste en un núcleo, que está dividido en una parte interna sólida y una parte externa líquida.

El conocimiento exacto de la estructura, composición y dinámica del interior de la tierra es un problema de difícil solución. Los conocimientos que se tiene sobre el interior del planeta se deben a vías de estudio indirectas, proporcionados por la Geofísica, entonces ¿que aportan los métodos sísmicos en el estudio del interior de la tierra?, la información que se tiene acerca del interior de la Tierra se deriva principalmente del estudio de la propagación de las ondas sísmicas generadas durante los terremotos o mediante explosiones controladas.

El comportamiento y tiempos de viaje de las ondas P y S proporcionan a los geólogos mucha información sobre la estructura interna de la Tierra.

Las ondas sísmicas viajan hacia el exterior como frentes de ondas desde sus zonas de origen, aunque resulta más conveniente representarlas como rayos de ondas, que son líneas que muestran la dirección del movimiento de partes pequeñas de los frentes de ondas.

Monroe & Pozo Rodriguez ( 2008) afirman que:

La velocidad de las ondas P y S viene determinada por la densidad y elasticidad de los materiales que atraviesan, incrementándose ambas con la profundidad. La velocidad de las ondas disminuye con el aumento de densidad pero se incrementa en materiales con una mayor elasticidad. Como la elasticidad aumenta con la profundidad más rápido que la densidad, se produce un incremento general en la velocidad de la onda sísmica cuando las ondas penetran a mayores profundidades. Las ondas P viajan más rápido que las ondas S bajo cualquier circunstancia, pero a diferencia de las ondas P, las ondas S no se transmiten a través de un líquido, porque los líquidos no tienen fuerza de cizalla (rigidez); los líquidos sencillamente fluyen en respuesta al esfuerzo de cizalla (p. 230).


Figura 1. La estructura concéntrica de la Tierra definida por la variación en las velocidades de las ondas S y P, así como por estimaciones de densidad. (Imagen por la NASA) Imagen tomada de Diane H. Carlson, et. al., Physical Geology: Earth Revealed. 2011


En base a lo anterior se puede decir que las ondas sísmicas al cambiar de medio, sufren reflexiones y refracciones, equivalentes a las mostradas por la luz.

Cuando una onda sísmica viaja de un material a otro de diferente densidad y elasticidad, su velocidad y dirección de viaje cambian. Es decir, la onda se curva, un fenómeno conocido como refracción, de manera muy parecida a como se refractan las ondas de luz cuando pasan del aire al agua, que es más densa. Como las ondas sísmicas atraviesan materiales de diferentes densidades y elasticidad, se refractan continuamente de manera que sus caminos se curvan.

Además de la refracción los rayos sísmicos se reflejan. Cuando los rayos sísmicos se encuentran con un límite que separa materiales de diferente densidad o elasticidad, parte de la energía de una onda se refleja en la superficie. Si se conoce la velocidad de la onda y el tiempo necesario para que la onda viaje desde su origen al límite y de vuelta a la superficie, se puede calcular la profundidad del límite reflectante (Monroe, et al., 2008).

Se señala así también que los cambios de velocidad de las ondas sísmicas se producen continuamente con la profundidad, y que la velocidad de las ondas P se incrementa súbitamente en la base de la corteza y que disminuye bruscamente a una profundidad de unos 2900 km.

Los cambios que se producen en la velocidad de las ondas sísmicas indican un límite llamado discontinuidad a través del cual se produce un cambio significativo en los materiales de la Tierra o en sus propiedades. A través de estas discontinuidades se puede subdividir el interior de la Tierra en capas concéntricas.

Las capas de la Tierra se presentan de afuera hacia adentro de la siguiente forma, tal cual lo describe (Proyecto biosfera).

Figura 2. Estructura mecánica interna de la Tierra. Imagen de extraída de Estructura interna de la Tierra y la Vida (Taringa, 2015).


Corteza: es la capa más fina e irregular. Sólida. Su espesor varía desde 5 km bajo los fondeos oceánicos hasta más de 70 km en algunos puntos de los continentes. Es la menos densa, formada por elementos químicos ligeros, como el oxigeno, carbono, silicio, etc. Su límite con la siguiente capa forma la discontinuidad de Mohorovicic.

Manto: más uniforme que la corteza y mucho más grueso. Su límite se sitúa a 2900 km contando desde la superficie media (superficie de geoide). Se encuentra en estado sólido aunque tiene cierta plasticidad. Está compuesto por elementos más densos, como son el hierro y el magnesio, aunque también posee importantes cantidades de silicio, formando una roca característica denominada peridotita. Su límite con el Núcleo forma la discontinuidad de Gutenberg. Posee dos partes diferenciadas y separadas por la discontinuidad de Repetti a 670 km de profundidad: El manto superior en la que se producen terremotos y Manto inferior, más denso debido a un cambio en la estructura de los silicatos.

Núcleo: es muy denso. Compuesto básicamente por hierro, níquel y azufre, similar a un tipo de material (roca) denominado troilita, encontrado en algunos meteoritos que han caído a la Tierra (siderolitos) y cuyas propiedades físicas coinciden con las medidas para esta capa terrestre. El Núcleo externo se encuentra en estado líquido, lo que sabemos porque las “ondas S” desaparecen en él. Su límite, situado a 5100 km, se denomina discontinuidad de Wiechert o Lehman. A partir de esta discontinuidad el núcleo interno sólido, de mayor densidad y menos azufre. Forma parte central del planeta.

Se concluye que la Geofísica es un buen método para comprender como es la estructura interna de la Tierra, debido que a través de las ondas sísmicas medidas a través de grandes terremotos, volcanismos explosivos, impactos de asteroides, etc pueden viajar hacia el interior de la Tierra y entregar información valiosa para realizar estudios de las distintas capas concéntricas que hoy en día se conocen. El contacto entre ellas se corresponde con las diferentes superficies de discontinuidad sísmica, las cuales señalan un cambio en el estado físico de los materiales, o una diferente composición química o mineralógica entre capas contiguas (López Moralalla, 2008).

Bibliografía


  • López Moralalla, N. (2008). Biología y Geología 1º Bachillerato. autor. (pp. 12-15). Recuperado de https://books.google.cl/books?id=96CwyLCCvl8C&printsec=frontcover&hl=es&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false
  • Monroe, J., & Pozo Rodriguez, M. (2008). Geología. Dinámica y evolución de la Tierra (4 ed.). Madrid: Paranifino. (pp 230- 231). Recuperado de https://books.google.cl/books?id=z54Pu6w_UwAC&printsec=frontcover&hl=es&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false
  • Proyecto biosfera. (s.f.). google.com. Recuperado el 28 de 09 de 2015, de http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/MedioNatural1I/contenido1.html
  • Taringa (2015). Estructura interna de la Tierra y la Vida. Recuperado el 17 de 01 de 2016, de http://www.taringa.net/post/info/14701696/Estructura-interna-de-la-tierra-y-la-vida.html

Redactado por: Betzabe Flores.

 

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