ESCUELA PROFESIONAL INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONAL INGENIERIA DE MINAS2014

La corteza terrestreLa corteza terrestre o tambin llamada litosfera es la capa superficial slida de la geosfera (parte del planetaTierraformada pormaterial rocoso(slido o fluido), sin tener en cuenta lahidrosferani la atmsfera), es una capa muy delgada, pues su espesor oscila entre los 60 km en los continentes y los 7 km en los fondos ocenicos.Se ha planteado que la primera corteza en la Tierra se form hace 4.400-4.500 millones de aos. Los volmenes de la corteza terrestre no han sido constantes sino que se cree que han aumentado a travs deltiempo. Se sabe que hace 2.500 millones aos ya exista una masa formidable de corteza, antes de esto se supone que hubo muchoreciclajede corteza hacia elmanto. El crecimiento, es decir aumento en volumen de la corteza, se cree que ha ocurrido episdicamente con dos eventos mayores: uno hace 2.500-2.700 millones de aos y otro hace 1.700-1.900 millones de aos.

Pangea y las movimientos de placas En la historia de la Tierra hubo pocas en que la mayor parte de los continentes estaban reunidos, despus de chocar unos con otros, formando el gran supercontinente Pangea. La ltima vez que sucedi esto fue a finales del Paleozoico y principios del Mesozoico. Durante el Mesozoico, Pangea fue disgregndose. Primero se dividi en dos grandes masas continentales: La urasia al norte y Gondwana al sur, separadas por un ocano ecuatorial llamado Tethys. Durante el Mesozoico, hace unos 135 millones de aos, empez a formarse el ocano Atlntico al ir separndose America de Europa.

Composicin qumica de la corteza Casi todos los elementos qumicos conocidos pueden ser encontrados en los minerales y rocas que forman la corteza terrestre. Algunos son ms abundantes que otros. Por ejemplo, el silicio (Si) representa el 27,5 % de la corteza terrestre, mientras que el oro (Au) apenas representa el 0,000007 % de la corteza. El 98,5 % de la corteza terrestre est formada por solo ocho elementos qumicos, que por orden de abundancia son: oxgeno (O), silicio (Si), aluminio (Al), hierro (Fe), calcio (Ca), sodio (Na), potasio (K) y magnesia (Mg). Los elementos restantes, casi un centenar, apenas llegan a constituir el 1,5 % de la corteza.

Tipos de corteza La corteza continentalEs una capa con un espesor medio de 35 km, pero que puede alcanzar los 60 km en las zonas montaosas, como por ejemplo el Himalaya, y espesores ms delgados en zonas bajas prximas al nivel del mar. La densidad de esta corteza es 2.7 kg/dm3.Constituida principalmente por granito, una roca plutnica blanquecina o griscea, en la que es fcil ver cristales de cuarto, feldespato y mica. Esta corteza contiene tambin superficialmente rocas sedimentarias, metamrficas y volcnicas.La corteza continental es de naturaleza menos homognea que la ocenica, ya que est formada por rocas con diversos orgenes. En ella predominan lasrocas gneasintermedias-cidas (como elgranitopor ejemplo) acompaadas de grandes masas derocas metamrficasformadas pormetamorfismo regionalen losorgenosy extensamente recubiertas, salvo en los escudos, porsedimentariasmuy variadas. En general, contiene mssilicioy cationes ms ligeros y, por tanto, es menos densa que la corteza ocenica. Tiene tambin un grosor mayor y en la historia geolgica se observa un aumento en su proporcin respecto del total de corteza terrestre, ya que, por su menor densidad, es difcil que sus materiales sean sumergidos en el manto.Los minerales ms abundantes de esta capa son loscuarzos, los feldespatos y lasmicas, y los elementos qumicos ms abundantes son eloxgeno(46,6%), elsilicio(27,7%), elaluminio(8,1%), elhierro(5,0%), elcalcio(3,6%), elsodio(2,8%), elpotasio(2,6%) y elmagnesio(2,1%).

La corteza ocenicaEs una capa delgada que puede alcanzar espesores mximos de 10 km y se encuentra formando los fondos ocenicos. La densidad de esta corteza es 3 kg/dm3.Compuesta principalmente por basalto, una roca volcnica negra que, por lo general, no se aprecian cristales de minerales porque se han solidificado rpidamente. Puede estar cubierta por sedimentos, sobre todo cerca de los continentes.La corteza ocenica cubre aproximadamente el 78% de la superficie planetaria. Es ms delgada que la continental y se reconocen en ella tres niveles. El nivel ms inferior, llamado nivel III, colinda con el manto en ladiscontinuidad de Mohorovii; est formado porgabros, rocas plutnicas bsicas. Sobre los garbos se sita el nivel II debasaltos, rocas volcnicas de la misma composicin que los gabros, bsicos como ellos; se distingue una zona inferior de mayor espesor constituida por diques, mientras que la ms superficial se basa en basaltos almohadillados, formados por una solidificacin rpida de lava en contacto con el agua del ocano. Sobre los basaltos se asienta el nivel I, formado por los sedimentos, pelgicos en el medio del ocano y terrgenos en las proximidades de los continentes, que se van depositando paulatinamente sobre la corteza magmtica una vez consolidadas. Los minerales ms abundantes de esta capa son lospiroxenosy losfeldespatosy los elementos son elsilicio, eloxgeno, elhierroy elmagnesio. Forma de fondos ocenicos. La corteza ms abundante es el basalto, que es una roca volcnica.

Caractersticas de la corteza Diferencia de densidades. El granito es menos denso que el basalto. Esta diferencia de densidad impide que ambos se mezclen y los continentes no se pueden hundir en el manto. Por ello los continentes han aumentado su grosor a lo largo de la historia geolgica. La corteza ocenica s puede hundirse en el manto y mezclarse con l, por lo que nunca llega a ser muy gruesa. Esto produce dos efectos:1. En la corteza grantica encontramos rocas de hasta 4000 millones aos de antigedad, mientras que en la corteza basltica no aparecen rocas de ms de 200 millones de aos.2. La corteza basltica es ms delgada y forma el suelo ocenico mientras que la grantica sobresale y forma los continentes.

Fragmentacin de la corteza terrestreLa corteza no es una capa uniforme si no que se encuentra fragmentada en placas.Las placas litosfricas son esencialmente de dos tipos, segn la clase de corteza que forma la superficie. Hay dos clases de corteza: laocenicay lacontinental. Placas ocenicas. Estn cubiertas ntegramente por corteza ocenica, delgada, de composicin bsica: hierro y magnesio dominantes. Aparecen sumergidas en toda su extensin, salvo por existencia de edificios volcnicosintraplaca, de los cuales los destacados por altos aparecen emergidos, o por arcosinsulares(de islas) en alguno de sus bordes. Los ejemplos ms notables se ubican en el Pacfico: ladel Pacfico, laplaca de Nazca, laplaca de Cocosy laPlaca Filipina. Placas mixtas. Son placas parcialmente cubiertas porcorteza continentaly as mismo en parte porcorteza ocenica. La mayora de las placas es de estas caractersticas. Para que una placa sea ntegramente continental tendra que carecer de bordes de tipo divergente (dorsales) en su contorno. En teora esto es posible en fases de convergencia y decolisinde fragmentos continentales. As pueden interpretarse algunas subplacas que constituyen los continentes. Valen como ejemplos de placas mixtas laplaca Sudamericanay laplaca Euroasitica.Hay siete grandes placas principales adems de otras secundarias de menor tamao. Algunas de las placas son exclusivamente ocenicas, como la de Nazca, en el fondo del ocano Pacfico. Otras, la mayora, incluyen corteza continental que sobresale del nivel del mar formando un continente. Las principales son: Placa Sudamericana, Placa Norteamericana, Placa Euroasitica, Placa Indoaustraliana, Placa Africana, Placa Antrtica, Placa Pacfica.

Placa euroasiticaPlacaafricanaPlaca deFilipinasPlaca de laIndiaPlaca australiana

Limite de placas.La astenosfera, situada inmediatamente por debajo de la litosfera est formada por materiales en estado semifundidodo que se desplazan lentamente. Las diferencias de temperatura entre un interior clido y una zona externa ms fra producen corrientes de conveccin que mueven las placas.El movimiento de las placas, resultado de las corrientes de conveccin que tienen lugar en la astenosfera, da como resultado a tres tipos de borde o contacto entre las placas. Divergentes: son lmites en los que las placas se separan unas de otras y, por lo tanto, emerge magma desde regiones ms profundas (por ejemplo, ladorsal mesoatlnticaformada por la separacin de las placas de Eurasia y Norteamrica y las de frica y Sudamrica). Convergentes: son lmites en los que una placa choca contra otra, formando una zona desubduccin(la placa ocenica se hunde bajo de la placa continental) o un cinturn orognico(si las placas chocan y se comprimen). Son tambin conocidos como "bordes activos". Transformantes: son lmites donde los bordes de las placas se deslizan una con respecto a la otra a lo largo de unafalla de transformacin.En determinadas circunstancias, se forman zonas de lmite o borde, donde se unen tres o ms placas formando una combinacin de los tres tipos de lmites.

Lmite divergente o constructivo: las dorsales

Son las zonas de la litosfera en que se forma nueva corteza ocenica y en las cuales se separan las placas. En los lmites divergentes, las placas se alejan y el vaco que resulta de esta separacin es rellenado por material de la corteza, que surge del magma de las capas inferiores. Se cree que el surgimiento de bordes divergentes en las uniones de tres placas est relacionado con la formacin depuntos calientes. En estos casos, se junta material de la astenosfera cerca de la superficie y laenerga cinticaes suficiente para hacer pedazos la litosfera. El punto caliente que origin la dorsal mesoatlntica se encuentra actualmente debajo deI slandia, y el material nuevo ensancha la isla algunos centmetros cada siglo.Un ejemplo tpico de este tipo de lmite son lasdorsales ocenicas(por ejemplo, ladorsal mesoatlntica) y en el continente las grietas como elGran Valle del Rift.

Lmite convergente o destructivo

Las caractersticas de los bordes convergentes dependen del tipo de litosfera de las placas que chocan. Con frecuencia las placas no se deslizan en forma continua; sino que se acumula tensin en ambas placas hasta llegar a un nivel de energa acumulada que sobrepasa el necesario para producir el deslizamiento brusco de la placa marina. Laenerga potencialacumulada es liberada como presin o movimiento; debido a la titnica cantidad de energa almacenada, estos movimientos ocasionanterremotos, de mayor o menor intensidad. Los puntos de mayor actividad ssmica suelen asociarse con este tipo de lmites de placas. Cuando una placa ocenica (ms densa) choca contra una continental (menos densa) la placa ocenica es empujada debajo, formando una zona desubduccin. En la superficie, la modificacintopogrficaconsiste en una fosa ocenica en el agua y un grupo de montaas en tierra. Cuando dos placas continentales colisionan (colisin continental), se forman extensas cordilleras formando un borde de obduccin. La cadena delHimalayaes el resultado de la colisin entre laplaca Indoaustralianay laplaca Euroasitica. Cuando dos placas ocenicas chocan, el resultado es un arco de islas (por ejemplo,Japn).

Lmite transformante, conservativo o neutro

El movimiento de las placas a lo largo de las fallas de transformacin puede causar considerables cambios en la superficie, lo que es particularmente significativo cuando esto sucede en las proximidades de un asentamiento humano. Debido a la friccin, las placas no se deslizan en forma continua; sino que se acumula tensin en ambas placas hasta llegar a un nivel de energa acumulada que sobrepasa el necesario para producir el movimiento. Laenerga potencialacumulada es liberada como presin o movimiento en la falla. Debido a la titnica cantidad de energa almacenada, estos movimientos ocasionanterremotos, de mayor o menor intensidad.Un ejemplo de este tipo de lmite es lafalla de San Andrs, ubicada en el Oeste deNorteamrica, que es parte del sistema de fallas producto del roce entre la placa Norteamericana y la del Pacfico.

Mtodos de estudio del interior de la tierra DIRECTOS: Minas: las ms profundas han conseguido llegar a los 3.000 metros (el radio terrestre es de 6.400 km). Sondeos geolgicos: Se utilizan sondas que perforan el terreno, obtenindose una columna con los materiales (=testigo). Permite conocer la estructura geolgica de la corteza de la Tierra, pero no el resto de las capas de la Tierra (profundidad mxima 12 Km). Material volcnico INDIRECTOS: Mtodo densiomtrico: Se basa en el estudio de la densidad de la Tierra (densidad= Masa/Volumen).CALCULO DE LA MASA:Segn la Ley de la Gravitacin Universal: F = G (M x m)/d2Siendo:F= fuerza con que se atraen dos cuerpos.G= 6,67x10-11 m3/kg s2 (cte. de gravitacin universal)M= masa de la Tierra.m= masa de un cuerpo cualquiera.d= radio de la Tierra (6400 Km).Segn la Segunda Ley de Newton (Ley de fuerza): F = m x gSiendo:F= fuerza de movimiento de un cuerpo.m= masa de un cuerpo cualquiera.g= 9,8 m/s2 (aceleracin de la gravedad).Igualando las dos frmulas y despejando tenemos:G (M x m)/d2 = m x gM = (g/G) x d2 M = 5,9 x 1021 TmCALCULO DEL VOLUMEN:Consideraremos que la Tierra es una esfera de radio igual a 6400 Km (en realidad es un elipsoide de revolucin achatado por los polos, pero la diferencia es muy pequea):V = 4/3R3 V = 1,08 x 1011 Km3Por lo tanto, la densidad media de la Tierra es igual a: 5,52 g/cm3Densidad media superficial: 2,7 3,0 g/cm3Densidad media interior Tierra: 9 12 g/cm3

Mtodo gravimtrico: estudio de la gravedad de la Tierra. Se basa en el estudio de las anomalas de gravedad que se producen en distintos puntos de la superficie terrestre debido a la presencia de materiales ms o menos densos en el interior de la Tierra. La aceleracin de la gravedad en la Tierra viene dada por: g= 4/3RG Siendo: R= radio terrestre (6400 Km). G= cte. de gravitacin universal (6,67x10-11 m3/kg s2) = densidadLa aceleracin de la gravedad media de la Tierra es: 9,8 m/s2 Anomalas gravimtricas: diferencia entre el valor de la gravedad real y la gravedad terica en un mismo punto de la superficie terrestre.-Positiva: se da en zonas de la Tierra donde el manto (ms denso) est ms prximo a la superficie (corteza ocenica). Indica zonas con abundancia de materiales densos.-Negativa: se da en zonas donde la corteza terrestre (menos densa) esta engrosada (corteza continental). Indica zonas con abundancia de materiales poco densos.

Mtodo trmico: estudio de la temperatura interna de la Tierra. Se basa en el estudio de las anomalas del gradiente geotrmico en distintos puntos de la superficie terrestre. Gradiente geotrmico: 33 C / 1000 metros de profundidad (slo se mantiene los primeros 30-50 Km). A partir de esa profundidad el gradiente geotrmico disminuye (si no lo hiciera la temperatura del interior de la Tierra sera de unos 200.000 C, cuando realmente es de 6.000 C). Anomalas geotrmicas: Positiva: se da en zonas de mayor actividad de las placas tectnicas (ej. Dorsales ocenicas, zonas de subduccin). Negativa: se da en zonas de escasa actividad de las placas tectnicas (ej. Fosas ocenicas, llanuras ocenicas).El calor interno de la Tierra es debido al calor residual que qued tras su formacin y al calor producido por la desintegracin de istopos radiactivos. Mtodo magntico: estudio del campo magntico terrestre. Se basa en el estudio de las anomalas magnticas debido a la presencia de rocas con propiedades magnticas (ricas en hierro) en el interior de la Tierra. La Tierra presenta un campo magntico debido a la existencia de un ncleo externo metlico y fluido en constante movimiento alrededor de un ncleo interno metlico slido.Localizacin de los polos magnticos: Positivo: cerca del Polo Sur geogrfico. Negativo: cerca del Polo Norte geogrfico. Anomalas magnticas: son variaciones locales del campo magntico terrestre debido a la presencia de materiales ricos en hierro. Positiva: se da en zonas con materiales ricos en hierro. Negativa: se da en zonas con materiales pobres en hierro.Los polos magnticos no coinciden con los polos geogrficos (existe una pequea desviacin= declinacin magntica). Declinacin magntica: ngulo que forma el meridiano magntico con el meridiano geogrfico. Isgonas: lneas que unen puntos de la superficie terrestre que presentan la misma declinacin magntica (cuando las isgonas estn muy juntas indican zonas con materiales ricos en hierro). Inversin de la polaridad: variacin de 180 del campo magntico (estos cambios son impredecibles; la ltima inversin de polaridad tuvo lugar hace unos 800.000 aos) Mtodo elctrico: estudio de los cambios de conductividad de las rocas. Se basa en los cambios de conductividad elctrica de las rocas (debido a que la conductividad de las rocas es muy pequea, se utiliza la magnitud inversa: resistividad elctrica). Resistividad elctrica: oposicin de las sustancias al paso de corriente elctrica (Ohmio)= K(V/I)Siendo:K= constanteV= diferencia de potencial (voltios)I= intensidad de corriente (amperio)El mtodo elctrico consiste en crear un campo elctrico de intensidad elctrica conocida (I) y calcular la diferencia de potencial (V). Este mtodo no es preciso a profundidades superiores a 1000 metros:Cuanto mayor es la diferencia de potencial (V) mayor es la resistividad elctrica, y por lo tanto, menor es la conductividad elctrica (ej. Rocas porosas). Cuanto menor es la diferencia de potencial (V) menor es la resistividad elctrica, y por lo tanto, mayor es la conductividad elctrica (ej. Rocas metlicas). Mtodo ssmico: estudio de las ondas ssmicas. Se basa en el estudio de las ondas ssmicas cuando se produce un terremoto. Es el mtodo que proporciona ms informacin sobre la estructura interna de la Tierra.Las ondas ssmicas son ondas elsticas que generan movimientos en un medio (son generadas generalmente por movimientos de las placas tectnicas, aunque tambin pueden ser generadas de manera artificial).Las ondas ssmicas son detectadas por gefonos o sismgrafos.La velocidad de propagacin de una onda ssmica depende de las propiedades fsicas de los materiales que atraviesa (densidad, rigidez, compresibilidad).

Hipocentro: punto en el interior de la Tierra donde se produce el terremoto; en este lugar se generan las ondas P (primarias) y ondas S (secundarias). Epicentro: punto de la superficie terrestre situado en la vertical del hipocentro; en este lugar se generan las ondas L (superficiales) muy destructivas.

Tipos de ondas ssmicas

ONDAS P (primarias): Son ondas longitudinales (el suelo es comprimido y dilatado alternativamente en la misma direccin de la propagacin de la onda). Son ondas rpidas (su velocidad es 1,7 veces superior a las ondas S). Se propagan por cualquier tipo de medio (aunque mas lentamente en los medios fluidos). Su velocidad de propagacin depende de la rigidez y de la densidad del material que atraviese. ONDAS S (secundarias): Son ondas transversales (su desplazamiento es transversal a la direccin de propagacin). Su velocidad es menor que las ondas P (suelen aparecer despus de las ondas P). Solo se propagan en medios slidos. Al igual que las ondas P, su velocidad de propagacin depende de la rigidez y de la densidad del material que atraviese. ONDAS L (superficiales): Hay varios tipos (Love, Rayleigh) Son las que producen la mayor parte del dao en los terremotos. Son ms lentas de las ondas S.

Propiedades de las ondas ssmicasLas ondas ssmicas (al igual que las ondas electromagnticas, sonoras, etc.) sufren un proceso denominado refraccin cuando atraviesan medios de diferentes materiales. Las ondas refractadas cambian su direccin de propagacin, debido a que aumenta o disminuye su velocidad de propagacin: Si la velocidad aumenta aumenta su ngulo de refraccin (ej. Agua Aire) Si la velocidad disminuye disminuye su ngulo de refraccin (ej. Aire Agua) La velocidad de las ondas depende del material que atraviese: Material muy denso disminuye la velocidad de propagacin. Material poco denso aumenta la velocidad de propagacin. El estudio de las distintas velocidades de propagacin y ngulos de refraccin de las ondas ssmicas han ayudado al estudio del interior de la Tierra (las ondas ssmicas se propagan a gran velocidad a medida que aumenta la profundidad hasta alcanzar los 2900 Km, las cuales disminuyen de velocidad de propagacin y cambian de direccin).

Discontinuidades ssmicas DISCONTINUIDADES DE PRIMER ORDEN: producen cambios muy bruscos de la velocidad de propagacin. Discontinuidad de Mohorovicic: Separa la corteza del manto superior. Se localiza a unos 8-10 Km (corteza ocenica) y 35-70 Km (corteza continental). Las ondas P y S aumentan su velocidad de propagacin una vez atravesada la discontinuidad. Discontinuidad de Gutenberg: Separa el manto del ncleo externo. Se localiza a 2900 Km. Las ondas P disminuyen de velocidad y las ondas S desaparecen (por lo que se deduce que el ncleo externo es fluido; las ondas S solo se transmiten en medios slidos). DISCONTINUIDADES DE SEGUNDO ORDEN: producen cambios de la velocidad de propagacin menos evidentes. Discontinuidad de Repetti: Separa el manto superior del manto inferior Se localiza a 670 Km. Las ondas P y S aumentan su velocidad de propagacin. Discontinuidad de Lehmann: Separa el ncleo externo (fluido) del ncleo interno (slido) Se localiza a 5150 Km. Las ondas P aumentan su velocidad de propagacin.Sismos Los terremotos, o sesmos, son movimientos bruscos de las capas superficiales de la Tierra, producidos por la fractura y el desplazamiento de grandes masas rocosas del interior de la corteza. Estos movimientos liberan gran cantidad de energa de forma repentina, violenta y, en algunas ocasiones, destructiva. Elementos de un sismo:HIPOCENTRO:Es el lugar del interior de la Tierra donde se origina el terremoto; en l se produce la rotura de las rocas y, por tanto, la sacudida y la liberacin de energa.

ONDAS SSMICAS:Son las vibraciones que, desde el hipocentro del sesmo, transmiten el movimiento en todas las direcciones y producen las catstrofes.

EPICENTRO:Es el punto en la superficie, en la vertical del hipocentro, donde las ondas ssmicas alcanzan la superficie terrestre y se notan con ms intensidad los efectos del terremoto

ONDAS SSMICAS

EPICENTRO

HIPOCENTRO o FOCO

Sismgrafo Un sismgrafo es un aparato que detecta y graba las ondas ssmicas que un terremoto o una explosin genera en la tierra.El lpiz est en contacto con un tambor giratorio unido a la estructura. Cuando una onda ssmica alcanza el instrumento, el suelo, la estructura y el tambor vibran de lado a lado, pero, debido a su inercia, el objeto suspendido no lo hace. Entonces, el lpiz dibuja una lnea ondulada sobre el tambor.Sismograma Los grficos producidos por los sismgrafos se conocen como sismogramas, y a partir de ellos es posible determinar el lugar y la intensidad de un terremoto. Muchos sismogramas son muy complicados y se requiere una tcnica y experiencia considerables para interpretarlos, pero los ms simples no son difciles de leer.

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