Universidad Autónoma de Coahuila.Esc. Sup. De ing. Lic. Adolfo López Mateos.

Gradiente térmico y convección.

Roberto Carlos Gallegos Cruz.

La temperatura aumenta gradualmente con la profundidad a un ritmo conocido como gradiente geotérmico.

El gradiente geotérmico varia considerablemente de un lugar a otro. En la corteza, las temperaturas aumentan deprisa, a una media de 20 °C a 30 °C por kilometro.

El gradiente geotérmico no es un valor constante puesto que depende de las características físicas que presente el material en cada punto del interior del planeta, es decir, de las condiciones geológicas locales algunas de las cuales son: la relación presión con temperatura, la composición química y las reacciones que se produzcan, la existencia de material radiactivo, la presencia de movimientos convectivos y rozamientos.

Se calcula que la temperatura supera los 1.200 °C, mientras que en el limite núcleo-manto se calcula que es de 3.500-4.500 °C y puede superar los 6.700 °C en el centro de la Tierra (mas caliente que la superficie del Sol).

Tres procesos importantes han contribuido al calorinterno de la Tierra:

Uranio.

Torio.

Potasio.

1) el calor emitido por la desintegración radiactiva de los isotopos de:

(2) el calor liberado cuando el hierro cristalizó para formar el núcleo interno solido.

(3) el calor liberado por la colisión de partículas durante la formación de nuestro planeta.

¿Cómo se calcula el gradiente térmico?

El cálculo de las temperaturas en el interior de la Tierra no es sencillo. Las medidas "in-situ" de temperaturas se realizan en sondeos que penetran unos pocos kilómetros en la corteza terrestre. Las temperaturas en la base de la corteza y en el manto se extrapolan para cada región a partir de este gradiente superficial medido. Por esta razón no debe sorprender que los gradientes térmicos en la Tierra varíen y difieran significativamente. Los gradientes medidos en regiones no orogénicas mediante minas y sondeos profundos, oscilan entre 10 y 60ºC/km (normalmente suele darse el gradiente tipo de 25ºC/km). Si se mantiene en profundidad este gradiente superficial a profundidades de 25 km se alcanzarían temperaturas de fusión parcial de una roca granítica, 625ºC, y a 52 km las propias para fundir una peridotita, 1300ºC. Las observaciones sísmicas realizadas en la corteza y manto superior terrestres atestiguan que a estas profundidades rara vez las rocas están fundidas. Por tanto el gradiente térmico medido en superficie debe descender en profundidad.

Convección del manto.

Dentro de la corteza se produce un gran aumento de la temperatura, pero esta tendencia no continua a través del manto.

Esto significa que el manto debe tener un método mas eficaz de transmisión del calor desde el núcleo hacia fuera. Dado que las rocas son conductores del calor relativamente malos, muchos investigadores concluyen que debe existir alguna forma de transporte de masa (convección) de roca dentro del manto.

La convección es la transferencia de calor mediante el movimiento o la circulación en una sustancia. Por consiguiente, las rocas del manto deben ser capaces de fluir.

El flujo convectivo del manto (mediante el cual las rocas calientes menos densas ascienden y el material mas frio y mas denso se hunde) es el proceso mas importante que actúa en el interior de la Tierra. Este flujo, térmicamente impulsado, es la fuerza que impulsa las placas Litosférica rígidas a través del planeta, y genera en ultima instancia las cordilleras montañosas de la Tierra y la actividad volcánica y sísmica de todo el mundo. Recordemos que las plumas de rocas supercalientes parece que se generan en el limite núcleo-manto, desde donde ascenderían lentamente hacia la superficie.

Recordemos que las plumas de rocas supercalientes parece que se generan en el limite núcleo-manto, desde donde ascenderían lentamente hacia la superficie

Se piensa que en los bordes de placa convergente, donde están siendo subducidas laminas densas y frías de litosfera, se produceflujo descendente.

Algunos estudios predicen que este material denso y frio acabara descendiendo todo el trayecto hasta el limite núcleo-manto.

¿como puede el manto rocoso transmitir las ondas S, que solo pueden atravesar solidos, y a la vez fluir como un liquido?

Cuando un material que exhibe comportamiento plástico se somete a esfuerzos breves, como los producidos por las ondas sísmicas, se comporta como un solido elástico. Sin embargo, en respuesta a esfuerzos aplicados durante periodos muy largos, este mismo material fluirá.

Este comportamiento explica por que las ondas S pueden penetrar en el manto, aunque esta capa rocosa sea capaz de fluir. El comportamiento plástico no esta restringido a las rocas del manto.

De esta analogía no debe sacarse la idea de que el manto esta compuestopor material blando como la masilla. Antes bien, esta compuesto por roca solida caliente, que bajo presiones de confinamiento extremas, desconocidas en la superficie de la Tierra, es capaz de fluir.