ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA

 LAS TRES CAPAS PRINCIPALES DEL PLANETA: CORTEZA, MANTO Y NÚCLEO

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El estudio de los terremotos ha permitido definir el interior de la Tierra y distinguir tres capas principales, desde la superficie avanzando en profundidad, en función de la velocidad de propagación de las ondas sísmicas. Dichas capas, apreciables en un corte transversal, son: corteza, manto y núcleo. También la información que nos proporcionan los meteoritos puede ser de gran utilidad para conocer la composición de los materiales del 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. Se cree que la composición de muchos meteoritos es idéntica a la de algunas capas del interior terrestre. (foto arriba: cráter en Arizona por el impacto de un un meteorito, tiene aproximadamente 1,5 Km. de diámetro, y se cree que su masa era de 300.000 ton. y viajaba a una velocidad de 60.000 Km/h.)

La corteza

Con el nombre de corteza se designa la zona de la Tierra sólida situada en posición más superficial, en contacto directo con la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera. La corteza terrestre presenta dos variedades: corteza oceánica y corteza continental.

La corteza oceánica

La corteza oceánica tiene un grosor aproximado de 10 km; no obstante, esta cifra decrece notablemente en determinados puntos del planeta, como en el rift valley, en el área central de las dorsales oceánicas, donde alcanza un valor prácticamente equivalente a O. En dicha zona, el magma procedente del manto aflora directamente. En la corteza oceánica se pueden distinguir diversas capas. Los sedimentos que forman la primera tienen un espesor situado entre 0 y 4 km; la velocidad media de propagación de las ondas sísmicas alcanza los 2 km/s.

A continuación se localiza una franja de basaltos metamorfizados que presentan entre 1,5 y 2 km de grosor; la velocidad de las ondas es en este punto de 5 km/s. La tercera capa de la corteza oceánica, formada por gabros metamorfizados, mide aproximadamente 5 km; en ella, la velocidad media queda comprendida entre 6,7 y 7 km/s. Cabe mencionar una última parte, donde se registra la máxima velocidad (8 km/s); está constituida por rocas ultra básicas cuyo espesor ronda el medio kilómetro.

La corteza continental

Con un espesor medio de 35 km, la corteza continental incrementa notablemente este valor por debajo de grandes formaciones montañosas, pudiendo alcanzar hasta 60-70 km. Aparece dividida en dos zonas principales: superior e inferior, diferenciadas por la superficie de discontinuidad de Conrad.

En este plano existe un brusco aumento de la velocidad de las ondas sísmicas, que, no obstante, no se registra en todos sus puntos. Consecuentemente, puede afirmarse que no hay una separación nítida entre ambas capas. La corteza superior presenta una densidad medía de 2,7 kg/dm3 y, en el continente europeo, su espesor medio se sitúa en algo más de 810 km. Los materiales que la constituyen son rocas sedimentarias dispuestas sobre rocas volcánicas e intrusivas graníticas. La corteza inferior contiene rocas metamorfizadas cuya composición es intermedia (entre granito y. diorita o gabro); su densidad equivale a 3 kg/dm3.

El manto

En un nivel inmediatamente inferior se sitúa el manto terrestre, que alcanza una profundidad de 1900 km. La discontinuidad de Mohorovicic, además de marcar la separación entre la corteza y el manto terrestres, define una alteración en la composición de las rocas; si en la corteza —especialmente en la franja inferior— eran principalmente basálticas, ahora encontramos rocas mucho más rígidas y densas, las peridotitas. Hay que hacer notar que la discontinuidad de Mohorovicic se encuentra a diferente profundidad, dependiendo de que se sitúe bajo corteza oceánica o continental. El manto se puede subdividir en manto superior e inferior.

El manto superior se prolonga hasta los 650 o los 700 km de profundidad. En este punto, la velocidad de las ondas sísmicas se incrementa, al aumentar la densidad. A su vez, en el manto superior pueden diferenciarse dos regiones; en la superficial, el incremento de velocidad es constante con relación a la profundidad, mientras que en la inferior la velocidad decrece súbitamente. Como resultado de la fusión que experimentan las peridotitas en esta última capa, su rigidez disminuye con relación a la capa superior.

El grosor del manto inferior varía entre 650-700 km —bajo la astenosfera— y 2.900 km —en la discontinuidad de Gutenberg, que marca la separación entre el manto y el núcleo—. En la parte interna de esta capa, tanto la densidad —que pasa de .4 kg/dm3 a 6 kg/dm3, aproximadamente— como la velocidad aumentan de manera constante.

El núcleo

Los principales elementos constitutivos del núcleo terrestre son dos metales: hierro y níquel. A partir del límite marcado por la discontinuidad de Gutenberg, la densidad experimenta un súbito aumento, desde 6 a 10 kg/dm3, aproximadamente. Por otra parte, la velocidad de las ondas sísmicas primarias experimenta un rápido descenso —se pasa de 13 km/s a 8 km/s—, al tiempo que no se registra propagación de ondas secundarias hasta profundidades de 5.080 km. En este último punto, conocido como discontinuidad de Lehmann, la velocidad de las ondas primarias vuelve a incrementarse, situándose en torno a los 14 km/s en el centro del globo terrestre.

Existe un núcleo superior y un núcleo inferior; el primero, con ausencia de ondas secundarias, aparece fundido, mientras que el segundo se encuentra en estado sólido.

La investigación de los fondos oceánicos

La aplicación de grandes avances tecnológicos al estudio de los océanos ha permitido, en las últimas décadas, conocer a fondo aspectos enormemente relevantes de su geología y su morfología. Como resultado, existen en la actualidad mapas precisos de los fondos oceánicos. Elementos característicos de la geografía submarina son los márgenes continentales, las cuencas oceánicas y las dorsales.

Los márgenes continentales

La prolongación de los continentes por debajo del nivel del mar constituye los márgenes continentales, formados por corteza continental. Se distinguen tres zonas principales: la plataforma, el talud y la elevación.

La plataforma continental, una zona que se inclina paulatinamente hasta llegar al talud, puede no presentarse o, por el contrario, alcanzar una extensión de cientos de kilómetros. Aparece recubierta por materiales resultantes de la erosión de la tierra emergida, que han sido transportados por los cursos fluviales.

En torno a —200 m aparece el talud, una pendiente horadada por los denominados cañones submarinos, por los que «viajan» sedimentos procedentes de la plataforma o bien consecuencia de grandes desprendimientos submarinos provocados por los terremotos. La acumulación de sedimentos determina el surgimiento de abanicos, por la forma que adquiere el depósito, que conforman la elevación continental, a veces muy extensa pero generalmente con poca pendiente.

Las cuencas

Las cuencas, cuya profundidad puede superar los 4.000 m, están formadas por corteza oceánica. En ellas pueden individualizarse diversas formas, desde antiguos volcanes, que hoy son montañas submarinas, hasta áreas deprimidas de perfil estrecho y alargado, las denominadas fosas oceánicas, que marcan el punto de contacto entre las placas litosféricas.

Las dorsales oceánicas

Por su parte, las dorsales oceánicas son cadenas montañosas de considerable longitud —de hecho, las más largas del planeta—, que se extienden de forma ininterrumpida por los océanos, a través de unos 80.000 km; su anchura es de 2 .000 km aproximadamente. Están formadas por crestas de origen volcánico, con una altitud media aproximada de 2.000 m sobre el fondo. No obstante, en algunos puntos de la Tierra, por ejemplo en Islandia, pueden llegar a emerger. Las dorsales, centro de actividad sísmica de notable intensidad, aparecen cortadas por numerosas fallas de gran tamaño, denominadas fallas transformantes.

LITOSFERA Y ASTENOSFERA

La franja superior de la superficie terrestre se encuentra dividida en dos partes:

• La litosfera, formada por la corteza y la zona externa del manto superior, es bastante rígida, presenta aproximadamente 100 km de espesor y en ella, la velocidad de las ondas sísmicas aumenta constantemente en función de la profundidad.

• La astenosfera es la franja inferior del manto superior, que se encuentra fundida parcialmente. Se extiende hasta los 400 km, punto en el que el manto recupera sus características de solidez y rigidez, puesto que la velocidad de las ondas sufre una nueva alteración muy brusco.

MODELOS DE LA ESTRUCTURA DE GEOSFERA
Al interior de la tierra también se la conoce con el nombre de geosfera, y si se intenta hacer un estudio directo, solo se puede profundizar un pocos kilómetros, por lo que son necesarios métodos indirectos. Acá se presentan los dos modelos que intentan explicar como es la estructura interior de nuestro planeta.

Está claro que el interior terrestre está formado por varias capas, y en esto coinciden todos los modelos. Pero las investigaciones sobre el interior de la Tierra se han centrado en dos aspectos. en la composición de los materiales que forman las distintas capas del planeta y en el comportamiento mecánico de dichos materiales (su elasticidad, plasticidad, el estado físico...)

Por eso, se distinguen dos tipos de modelos que presentan diferentes capas, aunque coinciden en muchos puntos: el modelo estático y el modelo dinámico.

Capas en el modelo estático

La corteza es la capa externa de la Tierra. Se diferencian dos partes: la corteza continental, con materiales de composición y edad variada (pueden superar los 3.800 millones de años) y la corteza oceánica, más homogénea y formada por rocas relativamente jóvenes desde un punto de vista geológico.

Por debajo de la corteza se encuentra el manto, mucho más uniforme, pero con dos sectores de composición ligeramente distinta: el manto superior, en el que destaca la presencia de olivino, y el superior, con materiales más densos, como los silicatos.

Por último, la capa más interna es el núcleo, que se caracteriza por su elevada densidad debido a la presencia de aleaciones de hierro y níquel en sus materiales. El núcleo interno podría estar formado por hierro puro.

Capas en el modelo dinámico

La capa más externa es la litosfera, que comprende la corteza y parte del manto superior. Es una capa rígida. La litosfera descansa sobre la astenosfera, que equivale a la parte menos profunda del manto. Es una capa plástica, en la que la temperatura y la presión alcanzan valores que permiten que se fundan las rocas en algunos puntos.

A continuación se encuentra la mesosfera, que equivale al resto del manto. En la zona de contacto con el núcleo se encuentra la región denominada zona D”, en la que se cree que podría haber materiales fundidos. La capa más interna es la endosfera, que comprende el núcleo interno y el núcleo externo. Los estudios de propagación de las ondas sísmicas han puesto de manifiesto que la parte externa de la endosfera (el núcleo externo) está compuesta por materiales fundidos, ya que en esa zona se interrumpe la transmisión de algunas de las ondas.

Mohorovicic y la estructura de la Tierra: El 8 de octubre de 1909, se produjo un intenso terremoto a 40 km al sur de Zagreb, en Croacia (que entonces formaba parte del Imperio Austrohúngaro). Otro terremoto ocurrido previamente en Zagreb había determinado la instalación de un sismógrafo en el observatorio meteorológico de la ciudad, dirigido por Andrija Mohorovicic. En su calidad de director del observatorio, Mohorovicic recibió de todas las estaciones de Europa los registros del terremoto de 1909. Después de analizarlos detalladamente, realizó un interesante descubrimiento. Como esperaba, los registros reflejaban dos tipos de ondas: de compresión (P), en las que las partículas oscilan a lo largo de la línea de propagación, y de distorsión (S), en las que el movimiento se produce en ángulo recto con respecto a la línea de propagación.

Luego advirtió que había en realidad dos tipos de ondas P. A escasa distancia del epicentro, la primera onda en llegar se desplaza a una velocidad de 5,5 a 6,5 km por segundo. A una distancia de unos 170 km, esta onda es superada por una segunda onda, que se desplaza a 8,1 km/s. Más allá de este punto, hasta los 800 km, es posible detectar las dos ondas, pero luego las más lentas se desvanecen. Mohorovicic interpretó este fenómeno como la prueba de que las ondas más lentas se desplazan directamente hacia el sismógrafo, mientras que las más veloces son refractadas a una profundidad de unos 50 km. En su honor, la capa refractora recibió el nombre de discontinuidad de Mohorovicic, o Moho. Investigaciones posteriores demostraron que la profundidad del Moho (el límite entre la corteza terrestre y el manto superior) varía entre 30 y 50 km.

PARA SABER MAS...
LAS EDADES RELATIVAS Y ABSOLUTAS DE LA TIERRA: ERAS Y PERÍODOS

Cuando se dice que el hombre pisó la Luna durante la era atómica se está dando una fecha imprecisa, relativa, ya que podría ser ubicada en cualquier punto del transcurso temporal de dicha era; en cambio, al decir que el hombre pisó por vez primera la Luna el 20 de junio de 1969, se está ante una fecha absoluta. Así como sucede con los acontecimientos históricos, los fósiles y los terrenos pueden fecharse en su edad absoluta y en su edad relativa.

Pero las técnicas para desentrañar la edad absoluta constituyen un logro reciente. Antes del descubrimiento del método del carbono 14, el método del plomo, del helio, del estroncio, etc., los científicos sólo podían valerse de una cronología relativa fundada en difíciles estudios de la superposición de las rocas sedimentarias, del contacto con las precedentes si eran rocas eruptivas, del grado de evolución de los fósiles, etcétera.

A partir de este estudio y teniendo en cuenta grandes cambios, como la formación de una cadena montañosa, la desaparición de un grupo de fósiles, etc., la historia de la Tierra se divide en cuatro grandes eras: precámbrica, paleozoica, mesozoica y cenozoica, que se divide en los períodos terciario, cuaternario y reciente. Los períodos son las divisiones internas de cada era. Así, por ejemplo, la era primaria se divide en los períodos cámbrico, silúrico, devónico, carbonífero y pérmico. A su vez los períodos se dividen en pisos.

Con mayor precisión deberíamos emplear la palabra "era" para designar la duración de una serie, período para señalar la duración de un sistema y edad para la duración de un piso.  Los modernos métodos de la determinación de las edades absolutas se basan en la siguiente comprobación científica. Se sabe que la desintegración del uranio 238 (elemento inestable que se modifica por el escape constante de protones y neutrones) da como resultado el radio, que a su vez origina el plomo 206 (elemento estable, pero distinto del plomo de origen no radiactivo, o sea el plomo 204), más un escape de helio 4 durante el proceso:

Uranio 238 = plomo 206 más 8 helio 4. El uranio 235 se transforma en el plomo 207 y el torio deviene plomo 208. La desintegración de estos elementos radiactivos es un fenómeno perfectamente conocido. Como se sabe, un gramo de uranio 238 produce anualmente 0,014 x 10-8 g de plomo 206 y 1,2 x 10-4 mg3 de helio (10-8 equivale a 1/108 y 108 corresponde a 1 seguido de 8 ceros, es decir 100 millones).

De esta fórmula se puede deducir la antigüedad de una roca según sea su proporción de uranio 238 y plomo 206. Pero es necesario además realizar el correspondiente análisis espectográfico para determinar si el elemento originario era el uranio 238 (que da plomo 206), el uranio 235 (que da plomo 207), el torio 232 (que da plomo 208) o todos estos elementos combinados. Éste es el llamado método del plomo.

Otro método tiene en cuenta las proporciones de uranio y helio, pero tropieza con la dificultad de no poder precisar qué cantidad de helio perdió la roca durante su formación. Éste es el método del helio.

El método del estroncio utiliza la transformación de rubidio en estroncio. El método del carbono 14 (fue descubierto en 1947 por el químico estadounidense Williard Libby) se aplica para determinar la antigüedad de los restos de seres vivos. Parte de la siguiente apreciación: todos los organismos vivos absorben, durante su vida, carbono 12 (estable) y carbono 14 (radiactivo). Pero la proporción de carbono 14 y la de carbono 12 (constante en la naturaleza) es la siguiente: un billón de átomos de C 12 por un átomo de C 14.

Cuando el ser muere, el carbono 14 del cuerpo comienza a disminuir en cantidad por un proceso de desintegración, ya que no es renovado. La mitad de este carbono desaparece durante el transcurso de 5.600 años, las tres cuartas partes, a los 11.200 años, los siete octavos a los 16.800 años, etc. En la práctica, por ejemplo, se reduce a carbón una muestra de hueso, madera, etc., y se lo introduce en un contador Geiger, determinándose de este modo su edad.

Este método es aplicado desde 1948, pero tropieza con una seria limitación: sólo puede remontarse a 15.000 o a 16.000 años atrás. Desde que en 1939 el físico estadounidense Alfred Otto Nier efectuó una medición completa y precisa de los isótopos del plomo, en los minerales de uranio y plomo se pudieron construir geocronómetros bastante sensibles que fueron sucesivamente perfeccionados por la electrónica.

Estos geocronómetros, mediante los métodos "potasio-argón", "rubidio-estroncio" y "uranio-plomo", pueden determinar la edad de las rocas, fechando incluso Ja data de aquellas de más de 10.000.000 de años. Como todos estos métodos de medición del tiempo se refieren a la edad de las capas de rocas sedimentarias, las etapas previas por las cuales pasó nuestro planeta antes de la formación de las capas sedimentarias pertenecen, casi por completo, al campo de la hipótesis.

El Origen del Planeta Tierra



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