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GUIA DE CIENCIAS DE LA TIERRA METODOS DE ESTUDIO INDIRECTO DE LA ESTRUCTURA INTERNA DEL PLANETA ESP. MARY BAYONA Estructura Interna de la Tierra: El estudio de la parte superficial de la Tierra resulta fácil por las rocas que se pueden encontrar en la corteza terrestre. Pero para las rocas de mayor profundidad se analizan aquellas que han sido expulsadas junto con la lava volcánica. Sin embargo, estas no son relevantes al compararlos con los 6378 Km de profundidad que tiene el radio terrestre. Por ello, las capas internas de la Tierra se pueden estudiar por métodos indirectos, buscando determinadas propiedades físicas de la Tierra, tales como: 1. Método de Reflexión Sísmica: Las ondas sísmicas se propagan a diferentes velocidades, lo que indica que dicho material es de composición diversa y varía con la profundidad, lo que ha permitido al sismólogo hacer un análisis del comportamiento de las ondas sísmicas. No es más que una radiografía de la parte sólida de la Tierra. Las ondas sísmicas actúan como guía dando a conocer características del manto y núcleo terrestre. Las ondas son: a. Primarias (P), llamadas también longitudinales o de compresión: Son las más rápidas y las primeras en llegar a la superficie, atraviesan materiales en diferentes estados: Líquidos, sólidos y gaseosos. Su velocidad media es de unos 9,1 Km/seg (entre 8 y 13 Km/seg). Se propagan en todas direcciones, generalmente las partículas van de adelante hacia atrás. Son audibles con manifestaciones ruidosas llamadas retumbos, en los primeros instantes del sismo. Causan menor daño en superficie. b. Secundarias (S), llamadas también transversales o de cizalla: Son más lentas y se propagan en materiales sólidos. Llegan a la superficie después de las ondas P, a una velocidad media entre unos 5,5 Km/seg (4,5 a 8,5 Km/seg). Se propagan las partículas en ángulo recto a la dirección de su propagación, generalmente de abajo hacia arriba, causan mayor daño en superficie. Son ondas distorsionadas. c. Largas (L) o superficiales: Originadas por la energía de las ondas P, de menor velocidad que las anteriores entre 3 y 4 Km/seg, pero con mayor amplitud. Ondas elásticas en forma de zigzag. Es el tipo de onda que destruye a su paso y va decreciendo en velocidad para abrir paso a otro tipo de onda. d. Ondas de Cola (C) o finales: Son las que culmina el sismo. Por otra parte, el foco o área donde se originan las ondas sísmicas en el interior de la Tierra a diversas profundidades, posiblemente hasta 700 km, se llama HIPOCENTRO. El punto donde llegan las ondas sísmicas en la superficie y se encuentran verticalmente con relación al hipocentro se llama EPICENTRO, donde es máxima la intensidad del movimiento y mayores las consecuencias catastróficas. Los cambios que tienen las ondas P, S, L y C por las diferentes capas de la litosfera (parte sólida de la Tierra), se llaman DISCONTINUIDADES, y ellas son:  Mohorovicic: Las ondas se comportan diferentes en los continentes y mares. En los continentes a los 70 km y en los océanos a 10 km. Pudo demostrar que debajo de Europa hay una zona entre 55 y 60 km que hace cambiar la velocidad de las ondas sísmicas.  Repetti: Por debajo de los 80 km hasta los 960 km aproximadamente, las ondas sísmicas P y S comienzan a aumentar de velocidad hasta los 2900 km.

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Gutenberg: A los 2900 km, las ondas P aumentan de velocidad, mientras que las ondas S desaparecen. Esto puede indicar un cambio del sólido al líquido, ya que las ondas S solo se propagan en medios rígidos. Finalmente, los datos aportados por la sismología y el comportamiento de las ondas sísmicas, ha permitido tener conciencia del interior de la Tierra por algunas características físicas, como la densidad, rigidez y disposición de los materiales que la componen. Al tener esta información no precisa los investigadores no se ponen de acuerdo y difieren en sus conclusiones unos de otros. Método Gravimétrico: A través de la determinación de la fuerza de gravedad, es muy útil en la búsqueda de hidrocarburos como: El carbón, gas, petróleo; y minerales como: El hierro, níquel, diamante, entre otros. Por este método se pueden deducir determinadas estructuras geológicas gracias a las anomalías gravimétricas, que son valores de la gravedad diferentes a los que se espera teóricamente. Los gravímetros miden las variaciones de la fuerza de la gravedad producidas por los hundimientos o levantamientos de terreno o por los cambios de la densidad de las rocas subyacentes. Utilizando gravímetros muy sensibles de precisión milimétrica, se puede mediar la pauta de elevación de las montañas. Por ejemplo, se ha podido comprobar que el Everest (altura máxima en tierras emergidas) se eleva 4 cm al año, aunque es rebajado simultáneamente por la acción por la erosión. Método Magnético: La Tierra tiene un campo magnético que la obliga a alinearse a las agujas de las brújulas con los polos Norte-Sur magnéticos, situados muy cerca de los polos norte y sur geográficos. Actualmente los geofísicos han encontrado que el campo magnético ha experimentado cambios continuos de polaridad, es decir, los polos norte y sur magnéticos han intercambiado su posición sin que cambiara la posición del eje. Tal fenómeno se conoce como inversión de la polaridad magnética y en los últimos 3,5 millones de años se han producido por lo menos diez inversiones de polaridad, según lo demuestran los datos de las lavas y edad en que se solidificó el magma y formaron las rocas. Tomografía Sísmica: Consiste en una dirección y análisis de la onda sísmica, la cual permite obtener las trayectorias en el interior de la Tierra, que se reflejan finalmente en una imagen tridimensional del interior. Posteriormente, los expertos elaboran mapas que representan las zonas de ondas sísmicas lentas y rápidas. Célula de diamante en forma de yunque: Gracias a esta técnica hoy en día se puede simular en laboratorio las altas presiones del núcleo terrestre a condiciones extremas, solamente basta cargar la cavidad del yunque con trozos de minerales de sílice (cuarzo). La muestra es presionada entonces por los diamantes hasta 4 millones de veces la presión atmosférica y además calentada usando el rayo láser. Método Eléctrico: Evalúa la resistencia media del suelo, mediante la mediación de una diferencia de potencial entre dos electrodos situados en una superficie. Es muy preciso a poca profundidad y se utiliza en perforaciones mineras, en localización de cavernas cársticas, y en la búsqueda de aguas subterráneas.

7. Densidad Terrestre: Método clásico descubre que la Tierra no es homogénea, los materiales superficiales son menos densos que los del interior, pues el valor teórico (552g/cm3) está muy separado de los encontrados en las rocas de la superficie (27 g/cm3) Wichhert relacionó este hecho con la información anotada del estudio de los meteoritos. Sabiendo que, entre los elementos más comunes del Universo, el de mayor densidad es el hierro, supuso que el núcleo debería estar formado por este metal. La existencia de un campo magnético terrestre apoyaría esta hipótesis. 8. Estudio Térmico: Son métodos indirectos que consideran la Tierra como una máquina térmica, en cuyo interior existe un calor interno que se desprende en forma de un flujo geotérmico, responsable de la generación de magmas y de la existencia de volcanismo en la superficie. Las fuentes de este calor son: El calor residual del proceso de formación del planeta; La fricción entre las capas de diferente naturaleza que se desplazan unas respecto a otras como consecuencia de la rotación terrestre; Los cambios de estado asociados a la diferenciación de los materiales del interior, como ocurre con la formación del núcleo sólido a partir del material fundido; La desintegración de elementos radiactivos del interior, que liberan y transmiten energía de tal forma que calientan los materiales de los que forman parte; Las reacciones químicas exotérmicas; La gravedad ejerce una fuerza de compresión hacia el centro del planeta y en el proceso de contracción de la masa terrestre se genera calentamiento por fricción. La temperatura en el núcleo debe permitir que el hierro y níquel que lo componen estén fundidos en el núcleo externo y sólidos en el interno (debido a la presión). En la base de la corteza, la temperatura debe estar cerca de los 700°C, en el límite entre manto superior/inferior habrá subido hasta los 2000°C, en el límite entre núcleo externo/interno está en torno a los 3800°C. Estudiando la distribución geográfica de este flujo de calor, sus anomalías y sus mecanismos de disipación, se puede establecer hipótesis sobre las condiciones del interior del planeta y sobre su estructura interna. 9. Estudio de Meteoritos: Se supone que todos los elementos del Sistema Solar se formaron a la vez y con los mismos materiales, es decir, con los materiales que existían entonces. Por este motivo, se supone que los meteoritos que impactan en la Tierra deben estar formados por los mismos materiales que la Tierra, aunque en algunos casos sus propiedades han sido alteradas. Su impacto puede sacar a la superficie rocas del interior de la Tierra. Al estudiar su composición química, los meteoritos se pueden clasificar en: A) Meteoritos férricos o Sideritos: Son meteoritos metálicos formados por un 90% de hierro y 8,5% de níquel, el resto es material rocoso, constituyen el 4,5% de los meteoritos que caen a la Tierra. B) Meteoritos rocosos o Aerolitos: Son meteoritos rocosos formados por silicatos, principalmente magnesio, predominando el olivino y los piroxenos. Constituyen el 94% de los meteoritos que caen a la Tierra, los dividimos en: i) Condritos: Con cristales de olivino y piroxenos en forma de cóndrulos (bolitas de 1 mm) ii) Acondritos: Sin cóndrulos, con textura de grano grueso. C) Meteorito férrico-rocoso o Siderolitos: Son meteoritos formados por una mezcla heterogénea de hierro, níquel y silicatos. Constituyen el 1,5% de los meteoritos que caen en la Tierra.