Tema 02Estructura i composició de la

Terra. Els mètodes d’estudi.

1. Estudiant l’interior de la Terra.• Introducció. Dificultat de l’estudi directe. Importància dels mètodes indirectes.2. Mètode indirectes•Mètode geotèrmic. El gradient geotèrmic de la Terra. Origen de la calor interna de la Terra. Mecanismes de distribució de la calor: conducció i convecció. Diferències en el flux de calor segons les zones de la Terra.•Mètode gravimètric. El valor mitjà de la gravetat. Anomalies positives i negatives. Variacions normals de la gravetat: influència de la rotació de la Terra, de la seva forma i de la densitat del subsòl. Teoria de la isostàsia: hipòtesis de Pratt i Airy.•Mètode astronòmic. Tipus de meteorits segons la seva composició: siderits, sideròlits i aeròlits.3 El Mètode sísmic.•Tipus d’ones sísmiques: P i S. Característiques més significatives: velocitat, refracció, direcció de vibració.•Ones sísmiques i estructura de la Terra: escorça, mantell i nucli. Origen de l’estructuració en capes.•Breu ressenya històrica de la localització dels límits, els seus descobridors i el mecanisme utilitzat. Discontinuïtat de Mohorovicic. Discontinuïtat de Gutenberg. Discontinuïtat de Lehmann.4. Model estructural de la Terra.•L’escorça. Estructura en profunditat: continental i oceànica. Composició i comportament.•El mantell: composició i límits. Estructura interna: mantell superior i mantell inferior.•El nucli: composició i comportament mecànic. Densitat. Generació del camp magnètic.5. Model dinàmic de la Terra.•Unitats dinàmiques: litosfera, astenosfera, mesosfera i endosfera.6. Estructura horitzontal de l’escorça•Continents: escuts i serralades•Marges continentals actius i passius•Oceans.

Estudiant l’interior de la Terra.

Mètodes directes

Projecte KCC

Mètodes indirectes

• Mètode geotèrmic

• Mètode gravimètric

• Mètode astronòmic

• Mètode sismològic

• Mètode magnètic

• Mètode elèxtric

Mètode geotèrmic

Quin és el seu origen? :

• la calor emesa per la desintegració radioactiva de diferents isòtops, principalment d’urani (U), tori (Th)

i potassi (K)• la calor alliberada quan el ferro va cristal·litzar per a

formar el nucli intern sòlid• la calor alliberada per la col·lisió de planetesimals

durant la formació de la Terra

La calor interna de la Terra es distribueix mitjançant dos processos:

• Conducció: pel xoc directe entre molècules. La calor es transmet de partícula a partícula. S'associa

típicament amb els sòlids. Aquest és el mètode de transmissió de calor entre les roques de l’escorça terrestre. Com que és un procés relativament lent, l’escorça tendeix a actuar com una capa aïllant, el

que explica el seu enorme gradient.

• Convecció: es defineix com un transport de matèria a causa de l'increment de temperatura i disminució

de la densitat, típic de fluids i, sobretot, de líquids. El flux convectiu del mantell és el procés més

important que actua en l’interior de la Terra i permet explicar l’origen de la força que propulsa les plaques

litosfèriques i genera les serralades i l’activitat sísmica i volcànica del planeta.

Zona de la Terra Valor del flux

Dorsal oceànica 1,91

Fons oceànic 1,27

Fossa abissal 1,17

Serralades Meso i Cenozoiques 1,77

Escuts precambrians 0,98

Escuts del Paleozoic 1,46

Mètode gravimètric

La força d'atracció d'un cos per la Terra es pot expressar mitjançant la fórmula P = m·g. En condicions de buit, al nivell del mar i en

l'equador, s'admet un valor de g = 9’80 m/s2

Variacions de la gravetat:• Influència de la rotació de la Terra: genera un

efecte centrífug que és màxim en l'equador i va disminuïnt cap als pols on és nul·la.

• Influència de la forma de la Terra: la Terra no és perfectament esfèrica, sinó que està lleugerament aixafada pels pols. La diferència del radi polar i l’equatorial és de 21

Km. .

G = 9,78049 (1 + 0,0053024 sin2 - 0,0000058 sin22) m/s2

• Canvis degut a la variació de la densitat del subsòl: per a altures i latituds equivalents les

àrees que donen valors alts de g és perquè contenen una massa mineral important en el subsòl. Si els valors són anormalment baixos,

podria suposar-se que sota el sòl hi ha cúpules salines (de baixa densitat) a les que solen

associar-se els dipòsits de petroli.

http://www.zonu.com/fullsize/2009-11-19-11205/Las-anomalias-gravitatorias-de-Europa-y-Africa.html

La variació del valor de g amb la densitat, va originar l'aparició de dues teories: la de Pratt i la d'Airy, però ambdues responen a la necessitat que es compleixi el principi de les Isostàsies. Aquest principi enunciat per Dutton en 1889,

pressuposa que perquè la Terra arribi a l'equilibri gravitatori s'ha de complir que sobre una

superfície imaginària situada en l'interior de la Terra, la massa dels blocs que es trobaren

damunt sigui la mateixa i exerceixin el mateix pes sobre d’aquesta superfície, tenint tots els

blocs la secció transversal amb la mateixa àrea.

Model d’Airy Model de Pratt

Mètode astronòmic

Mètode sísmic

Andrija Mohorovicic

Beno Gutenberg

Inge Lehmann

Model Estructural de la Terra

Escorça

Mantell

Nucli

Model dinàmic de la Terra

Estructura horitzontal de l’escorça

Continents

Marges continentals

Marge passiu

Marge actiu

Oceans