Geología del Interior Terrestre: Métodos de Exploración y Estructura Profunda

Métodos de Estudio del Interior Terrestre

Métodos Directos

Los métodos directos para estudiar el interior de la Tierra incluyen:

• Sondeos y minas: Excavaciones que permiten el acceso directo a rocas profundas. El sondeo más profundo alcanza los 12,6 km en Rusia, lo que representa solo el 0,2% del radio terrestre.
• Rocas expuestas: Rocas que han sido traídas a la superficie por procesos geológicos.
• Erupciones volcánicas: Proporcionan muestras de magma y rocas del manto superior.
• Erosión: Aunque es un agente geológico externo (como la nieve), la erosión puede exponer rocas que originalmente se formaron a gran profundidad.

Métodos Indirectos

Métodos Gravimétricos

En diferentes puntos de la Tierra, existen variaciones en la distancia al centro del planeta y en el valor de la aceleración de la gravedad (g). Una anomalía gravimétrica ocurre cuando el valor calculado a partir de la latitud y altitud no coincide con el valor observado. Esto indica que, bajo el punto de medida, hay materiales cuya densidad es diferente a la de las zonas adyacentes. Por ejemplo, una anomalía negativa bajo montañas sugiere la existencia de "raíces" formadas por rocas menos densas. Con un gravímetro se puede medir la atracción gravitatoria en distintos puntos de la Tierra, y estas variaciones revelan estructuras geológicas como intrusiones ígneas o domos salinos.

Métodos Térmicos

El estudio de la distribución de la temperatura en el interior de la Tierra aporta datos sobre la conductividad térmica de las rocas, su estado físico y su naturaleza química. Estos datos se obtienen, por ejemplo, mediante tomografía sísmica, una técnica que compara la velocidad de miles de ondas sísmicas que atraviesan el planeta, lo que permite elaborar mapas de velocidades sísmicas. Dado que la velocidad de las ondas sísmicas depende de la densidad y esta, a su vez, de la temperatura, la tomografía sísmica permite detectar zonas calientes y frías a distintas profundidades.

Métodos Astronómicos

Muchos meteoritos son restos de asteroides o planetesimales que no han sufrido cambios significativos desde el origen del sistema solar. El estudio de su composición proporciona datos valiosos sobre los materiales que formaron los restantes cuerpos celestes, incluida la Tierra.

Métodos Sísmicos

El estudio de las ondas acústicas generadas por terremotos (ondas sísmicas) es fundamental. Existen distintos tipos de ondas sísmicas: algunas se transmiten por el interior terrestre (ondas P y S), y otras solo por su superficie (ondas superficiales).

Ondas P (Primarias)

• Son las primeras en registrarse en los sismógrafos.
• Su velocidad es 1,73 veces la de las ondas S.
• También llamadas ondas de compresión o longitudinales, porque cambian el volumen del medio (como un muelle), comprimiendo y dilatando las rocas en la dirección de propagación de la onda.
• Se propagan en medios sólidos y líquidos.

Ondas S (Secundarias)

• Llegan a los sismógrafos después de las ondas P.
• También llamadas ondas transversales o de cizalla, porque las partículas de las rocas se mueven perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
• Alteran elásticamente la forma del material por el que se propagan.
• Solo se propagan en medios sólidos.

La velocidad de las ondas sísmicas aumenta en medios de mayor rigidez y disminuye si crece la densidad del medio.

Capas de la Tierra

Criterio Geoquímico

Según este criterio, las capas se distinguen por su composición química:

• Corteza
• Manto
• Núcleo

Criterio Dinámico

Este criterio diferencia las capas por sus propiedades físicas y comportamiento mecánico:

• Litosfera
• Manto Superior Sublitosférico (Astenosfera)
• Manto Inferior
• Núcleo Externo
• Núcleo Interno

La Corteza Terrestre

La corteza es la capa más externa, sólida y rígida, compuesta principalmente por silicatos en los que predominan elementos ligeros como Sodio (Na), Potasio (K), Calcio (Ca) y Aluminio (Al). Ocupa menos del 0,1% del volumen total de la Tierra. Se distinguen dos tipos:

• Corteza Continental: Con un espesor de 70-90 km.
• Corteza Oceánica: Con un espesor de 10-20 km, es más delgada, más densa y más joven que la continental.

El Manto Terrestre

El manto representa aproximadamente el 82% del volumen del planeta. Su composición es relativamente uniforme, basada en rocas como las peridotitas, y se encuentra en estado sólido. A unos 670 km de profundidad, se observa una discontinuidad entre el manto superior y el manto inferior. Esta no se debe a un cambio de composición, sino a un cambio de fase: el aumento de presión produce una mayor compactación en la red cristalina de los minerales, lo que se traduce en un aumento de rigidez. A unos 2700 km se encuentra la denominada capa D'' (D doble prima), que desempeña un importante papel en la dinámica terrestre.

El Núcleo Terrestre

El núcleo representa el 16% del volumen terrestre y presenta elevadas densidad y temperatura. Está formado principalmente por hierro (Fe) y níquel (Ni), aunque probablemente contiene también elementos ligeros como azufre (S) y oxígeno (O).

• Núcleo Externo: Se encuentra en estado líquido y en él se generan corrientes de convección. El estudio de su campo magnético es otro método indirecto para comprender el interior terrestre.
• Núcleo Interno: Se encuentra en estado sólido y está compuesto por elementos muy pesados.

Litosfera y Astenosfera

Litosfera

La litosfera comprende la corteza y la parte más superficial del manto. Es una capa rígida y sólida, dividida en placas tectónicas. Su espesor varía: aproximadamente 60 km bajo las áreas oceánicas y hasta 100 km bajo los continentes.

Astenosfera

La existencia y naturaleza de la astenosfera están actualmente en discusión. Se postula como una zona del manto superior con una naturaleza plástica que permite deformaciones, facilitando el movimiento de las placas litosféricas.

Discontinuidades Sísmicas Principales

Las discontinuidades sísmicas son límites dentro de la Tierra donde las propiedades físicas de los materiales cambian abruptamente, lo que se refleja en variaciones en la velocidad de las ondas sísmicas.

• Discontinuidad de Mohorovičić (Moho): Separa la corteza del manto. Se encuentra a una profundidad de 25-70 km bajo los continentes y de 6-12 km bajo los océanos.
• Discontinuidad de Gutenberg: Ubicada a 2900 km de profundidad, marca el límite entre el manto y el núcleo externo. En este punto, la velocidad de las ondas P disminuye drásticamente y las ondas S no pueden atravesarla (ya que el núcleo externo es líquido).
• Discontinuidad de Lehmann: Se encuentra a 5155 km de profundidad y separa el núcleo externo líquido del núcleo interno sólido.