Estudi de l'interior de la Terra

A partir dels mètodes que acabem d'estudiar, fonamentalment el sismològic, es pot dividir l'interior del planeta en tres grans zones en funció de la composició geoquímica del seus components: escorça, mantell i nucli, separades entre si per superfícies de discontinuïtat sísmica. Fins el 1950 la imatge dominant de l'estructura interior de la Terra era d'una perfecta simetria esfèrica. Però en aquests últims anys s'ha fet palès una nova concepció on les diverses zones de l'interior del planeta es comporten com un complex sistema interactiu on hi ha un flux cíclic de matèria i energia (divisió dinàmica). Tot i que el nostre coneixement de l'interior de la Terra continua essent de tipus indirecte, estem començant a desxifrar amb prou detall, quina és la seua estructura i quins són els processos que hi tenen lloc.

1. L'escorça

  • L'escorça és la capa més superficial de l'interior de la Terra.
  • Limita amb l'atmosfera i la hidrosfera per la part superior, i amb el mantell per la inferior per mitjà de la discontinuïtat de Mohorovicic (Moho).
  • Té un gruix variable: sota els oceans se situa entre 3-8 Km mentre que als continents se situa generalment entre 30-40 Km que poden arribar fins a 65 sota les grans serralades. És sòlida, de densitat i rigidesa creixent.
  • Ocupa menys del 2% del volum total de la Terra.
  • La seua estructura no pot estudiar-se en conjunt ja que varia substancialment de les zones oceàniques a les continentals, i dins d'aquestes de zones de serralades a planures. Podem distingir, doncs, una escorça continental i una altra d'oceànica.

Esquema tradicional de l'escorça terrestre

1.1 . Escorça oceànica

Aspectes generals

  • Localització i extensió relativa: Fons oceànics i també les illes volcàniques (Canàries, Islàndia). Representa un 55% del total de l'escorça.
  • Densitat mitjana: 3g/cm3
  • Gruix: 7-12 quilòmetres
  • Edat : Les roques més velles atenyen els 180 milions d'anys. Això es pot explicar mitjançant el fet d'una contínua renovació del fons ocèanic. Les roques més antigues es localitzen a prop dels continents, mentre que les més joves es troben a les zones centrals dels oceans, a les zones de dorsals.

Estructura i composició.

L'escorça oceànica esta estratificada en quatre nivells:

  • Capa 1- Sediments. Gruix mitjà de 0,5 Km. Manquen a les zones centrals (dorsals) i són més abundants a mesura que ens apropem als marges continentals. Pel que fa a la seua composició vegeu el tema 5.
  • Capa 2- Capa basàltica. Té un gruix de 2,5 km. Formada per laves basàltiques acoixinades (pillow lava) producte del vulcanisme submarí de les dorsals.
  • Capa 3- Dics verticals de basalt.
  • Capa 4- Sòcol oceànic de 5 Km de gruix, constituït per gabres i roques afins producte del refredament lent en zones profundes del magma que ascén a través de la dorsal. A mesura que ens allunyem de la dorsal hi trobem un grau creixent de metamorfisme als gabres.

La informació de l'estructura i composició de l'escorça oceànica prové fonamentalment dels mètodes sísmics i de la perforació dels fons oceànics.

 

Morfologia de l'escorça oceànica

La utilització intensiva del sonar des dels vaixells oceanogràfics i altres tècniques més recents com l'ecosonda, han permés catografiar d'una forma precisa la morfologia del fons oceànic. A més hem d'afegir la utilització de submergibles. En altres paraules, disposem d'imàgens d'alta resolució de forma que podem estudiar els detalls relacionats amb la formació i evolució dels oceans.

L'ecosonda es basa en l'emisió d'una ona sonora des d'un vaixell, la qual es reflecteix en el fons marí i torna cap al vaixell. La velocitat de propagació és de 1500m/s. Per tant la profunditat del fons és: P=1/2 (1500m/s) x temps trancorregut.

Característiques i relleu dels fons oceànics.

1-Planures abisals

Són extenses superfícies amb una profunditat entre els 3000 i 5000 km. Són zones desprovistes de topografia, ja que s'hi acumula una quantitat important de sediment que enterren el relleu original. aquestes zones són molt abundants en els oceans on no hi ha fosses (ex: l'Atlàntic) i en les proximitats dels marges continentals, on els sediments procedents dels continents són transportats i distribuïts en el fons oceànic pels corrents de terbolesa.

2-Illes i muntanyes submarines.

Situades a la planura es poden trobar volcans submarins de forma cònica i que, fins i tot, poden arribar a la superfície i formar illes volcàniques. Islàndia i les Açores són exemples d'illes volcàniques formades per una contínua i ràpida activitat volcànica de la dorsal.
Les muntanyes submarines es troben formant grups i es formen majoritàriament associades a l'existència de punts calents (hot spots) que es formen a partir d'una columna de material calent que ascén des de zones molt profundes del mantell fins a la superfície (Hawai)

3- Dorsals oceàniques:
Constitueixen un sistema continu de serralades d'origen volcànic que s'estén al llarg de més de 60.000 Km. Es tracta de serralades de uns 2000 m d'altitud i que presenten unes valls intermèdies anomenades rift amb amplades de 25-50 Km. Com estudiarem més endavant són les zones on es forma nova escorça oceànica. Les dorsals apareixen tallades cada pocs centenars de quilòmetres per zones de fractura perpendicular anomenades falles de transformació. Altres característiques de les dorsal són:

* Absència de capa sedimentària
* Zones d'activitat sísmica i volcànica
* Presenten anomalies gravimètriques positives
* Presenten anomalies geotèrmiques positives

4-Fosses oceàniques.

Són les zones més profundes dels oceans i se situen prop dels continents sobre escorça oceànica. Són paral·leles als arxipèlags (arc d'illes -etapes primeres de l'orogènesi-com el Japó) o a serralades continentals (els Andes). Arriben a profunditats de 11 Km encara que són prou estretes. Altres de les seues característiques són:

- Presenten flux tèrmic baix i anomalies negatives de la gravetat.
- Presenten activitat sísmica i volcànica.
- Com ja estudiarem més endavant representen zones de destrucció de l'escorça (litosfera) oceànica.

2 . Escorça continental

Aspectes generals

  • Localització i extensió relativa : Es troba als continents, plataformes continentals i grans illes d'origen no volcànic (ex: Mallorca). Ocupa un 45% de la superfície terrestre.
  • Densitat mitjana: 2,7 g/cm3
  • Gruix mitjà de 35 quilòmetres. Arriba a 60 a les zones de serralades i unicament a 20 en depressions.
  • Edat: Les roques més antígues tenen 3.900 milons d'anys. Hi trobem una història geològica prou complexa amb grans deformacions.

Estructura i composició

En el segle XIX es pensava que l'escorça continental es trobava estratificada en capes i que els basalts de l'oceà (SIMA) es prolongaven sota els granits (SIAL) dels continents. Aquesta teoria fou posteriorment recolzada pel fet de que la velocitat de propagació de les ones sísmiques en la part profunda de l'escorça és semblant a la dels basalts. Es va proposar una discontinuïtat sísmica -de Conrad- que separaria la capa granítica i la basàltica. Aquesta concepció de l'estructura de l'escorça continental es va mantenir fins els anys 70. Ara està totalment desfasada.

L'escorça és molt més complexa als continents. A hores d'ara, atesa la millora de les dades geològiques i sísmiques, sembla ser molt més heterogènia. Ja no es defén l'existència d'una discontinuïtat universal -Conrad- que separaria un nivell superior granític i altre inferior basàltic. Actualment, l'estudi de diverses zones d'escorça profunda que els processos geològics han alçat i exposat, ens han permès de realitzar models més realistes on es pot intuir un conjunt caòtic de roques plutòniques, volcàniques i sedimentàries, metamorfitzades en diferents graus, normalment més intensos en profunditat.

 

2. El Mantell

Límits i característiques

  • A partir de la discontinuïtat de Moho, les ones sísmiques augmenten la seua velocitat fins arribar a uns 2900 Km, on es troba la discontinuïtat de Gutenberg. Allí hi haurà la desaparició de les ones S, mentre que les ones P disminueixen momentàniament la seua velocitat. Aquestes dues discontinuïtats marquen, doncs, els límits del mantell.
  • A més, al mantell superior s'hi ha trobat una zona, entre els 60 i 250 Km de profunditat, on les ones sofreixen una disminució en la seua velocitat de propagació (6% menor. Aquesta capa de baixa velocitat del mantell rep el nom d'astenosfera i té un comportament plàstic i elàstic. Se suposa que hi tenen lloc moviments convectius a gran escala de materials dúctils, densos i en estat (semi)sòlid, responsables de l'activitat tectònica del planeta.
  • El mantell és la capa més gran de la Terra. N'ocupa un 82% del seu volum.

Composició
Les dades geofísiques, les investigacions als laboratoris i l'estudi dels meteorits ens poden permetre esbrinar com poden ser les roques de les capes més internes de la Terra. En general es creu que el mantell té una composició de pteridotita. Les peridotites són roques granítiques de color negre que afloren tant en zones oceàniques com muntanyoses i que presenten una densitat semblant a la del mantell superior

Indicis que avalen la peridotita com a roca fonamental del mantell:

  • A les temperatures del mantell, alguns dels minerals components de les peridotites (granats, piroxens) es fonen i formen magmes basàltics, els més abundants que es produeixen al mantell.
  • En sondejos realitzats en els fons marins s'han trobat peridotites sota els materials de l'escorça oceànica.
  • La semblança química de les peridotides amb les parts no metàl·liques ni volàtils de les condrites carbonàcees, un tipus de meteorit, la composició dels quals també és present a alguns asteroides

 

Aquestes dades són representatives dels primers 500 Km del mantell. No se sap massa sobre la natura del mantell inferior.

3. El nucli

Límits.

  • El nucli s'estén dels 2.900 Km de profunditat fins al centre de la Terra (6.370 Km).
  • Representa el 16% del volum terrestre.

Estructura

Distingim entre nucli extern i nucli intern. Els dos terços més exteriors del nucli sembla que es troben en estat líquid (a partir del comportament ones S) mentre que la part interna és sòlida. Aquesta és la causa de l'aparició del camp magnètic terrestre. A uns 5100 Km es troba la discontinuïtat de Wiechert on augmenta ràpidament la velocitat de les ones P. El fet que el nucli intern siga sòlid, tot i presentar una temperatura lleugerament superior a la del nucli extern, radica en el fet de la gran pressó a la qual està sotés i que fa impossible que els materials puguen estar en estat fluid, el que significaria un augment de volum

Composició. El nucli és de natura metàl·lica, constituït per un aliatge de Fe i Ni (4%), tot i que se suposa l'existència de sulfurs en la zona més superficial.

Arguments a favor de la composició del nucli:
* La densidat calculada per al nucli coincideix amb la de nombrosos elements del sistema periòdic. Però l'existència d'un important camp magnètic d'estructura dipolar únicament es pot explicar per la presència d'un element metàl·lic al nucli. El ferro és l'únic metall suficientment abundós per formar una massa tan important com és la del nucli.
* Hi ha, però, un inconvenient: sota les condicions de pressió existents, un nucli de ferro pur seria molt més dens que allò que caldria esperar. Ha de presentar-se, doncs, combinat amb altres elements per rebaixar la densitat.
* Per analogia amb la composició dels siderits sembla probable l'existència al nucli terrestre de Ni (4% aproximadament) i potser de S (en forma de sulfurs de ferro i níquel trobats als meteorits).
* Aquest aliatge tindria un punt de fusió 1000ºC més baix que el ferro pur (de la mateixa manera que la sal fa descendre el punt de solidificació de l'aigua) i podria explicar l'estat fluid del nucli extern.

4. Un nou model estructural segons el dinamisme terrestre

Actualment, i amb la nova concepció de la geologia, s'utilitza una altra divisió de l'interior de la Terra, més d'acord amb el seu comportament geodinàmic.

  • El terme Litosfera abarca la capa més superficial de la Terra, de natura rígida, i fragmentada en una sèrie de peces que s'anomenen plaques litosfèriques, i que comprendria tota l'escorça i els primers quilòmetres del mantell fins a una profunditat que oscil·laria entre els 100 Km, sota les zones oceàniques i 300 Km, sota les àrees continentals
  • Per sota la litosfera ens trobarien amb l'astenosfera, de comportament viscós i on es trobarien els corrents de convecció de materials. Aquesta zona s'identifica amb la zona de baixa velocitat de les ones sísmiques. No es coneix el límit inferior de l'astenosfera; 400-700 Km. fins i tot, hi ha geòlegs de prestigi que dubten de la seua exisència com a capa .
  • La resta del mantell constituiria la mesosfera. Es tracta de la unitat més voluminosa i homogènia. La seua característica dinàmica més relevant és l'existència d'un intens sistema convectiu que arrencaria de la zona en contacte amb el nucli o endosfera. En aquest sistema convectiu es trobaria el motor de tots els processos litosfèrics i , per tant, de la tectònica de plaques
  • El nucli seria l'endosfera. La seua superfície de contacte amb la mesosfera presenta elevacions i depressions de fins a 10 Km

 

Continua (dinamisme cortical)

 

Pàgina principal 1 BAT