1 La Composición de la Tierra ¿Para qué nos sirve saberla? ¿Cómo podemos conocerla? ¿Qué procesos fisicoquímicos la controlan?

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1 1 La Composición de la Tierra ¿Para qué nos sirve saberla? ¿Cómo podemos conocerla? ¿Qué procesos fisicoquímicos la controlan?

2 2 La Anatomía de la Tierra

3 3 El Núcleo: ~3 400 Km. de radio 32.5% de la masa de la tierra Aleación de Fe-Ni Externo: líquido Interno: sólido Meteorito metálico

4 4 El Manto: ~3 000 km de radio 66% de la masa de la tierra 83% volumen total de la tierra Minerales ricos en Fe-Mg Rocas ultramáficas Peridotitas

5 5 La composición promedio del manto es: SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 FeOMgOCaONa 2 O 46%0.2%4%7.5%38%3.2%0.3% El resto de los elementos < 0.5%. Contenido de H 2 O ~100 ppm olivino (Mg,Fe) 2 SiO 4 [Mg/(Mg+Fe)~0.9] ortopiroxeno (Mg,Fe) 2 SiO 6 clinopiroxenoCa(Mg,Fe)Si 2 O 6 Además de un mineral aluminoso que depende de la presión: 0-1 GPa, PlagioclasaCaAl 2 Si 2 O 8 -NaAlSi 3 O 8 [Ca/(Ca+Na) ~0.9] 1-3 GPa, espinelaMgAl 2 O 4 >3 GPa, granate(Fe,Mg,Ca) 3 Al 2 Si 3 O 12 Composición del manto Rocas ultramáficas

6 6 La Corteza: Espesor varía 6-90 Km (40 km prom) 0.5% de la masa total de la tierra Corteza Oceánica: 6-10 km Edad < 200 Ma ~50%:~50% ferromagnesianos:feldespatos Composición intermedia (rocas máficas) Corteza Continental: 10-90 km (35-40 km prom) Edad variable (3.6 Ga-4.4Ga?) Empobrecida en Fe-Mg, enriquecida en Al, Si, Ca y Na Cuarzo+Feldespatos (rocas félsicas) GranitoGranodioritaGabro

7 7 La composición promedio de la corteza oceánica (máfica): SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 FeOMgOCaONa 2 OK 2 O 50.5%1.6%15%10.5%7.6%11.3%2.7%0.1% El resto de los elementos < 0.5%. Contenido de H 2 O ~1000 ppm Enriquecida en TiO 2, Al 2 O 3, CaO, Na 2 O, y K 2 O c/r manto; pero muy empobrecida en MgO. ClinopiroxenoCa(Mg,Fe)Si 2 O 6 Feldespatos (plagioclasa)CaAl 2 Si 2 O 8 -NaAlSi 3 O 8 [Ca/(Ca+Na) ~0.4-0.7] además de Olivino, Opx, trazas de cuarzo. H 2 O concentrada en el Anfíbol (hornblenda)Ca 2 (Mg,Fe) 4 Al 2 Si 7 O 22 (OH) 2 Composición de la corteza oceánica Rocas máficas

8 8 Composición de la corteza continental Rocas félsicas La composición promedio de la corteza continental: SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 FeOMgOCaONa 2 OK 2 O 57%0.9%16%9%5%7.4%3.1%1.0% El resto de los elementos <0.5%. Contenido de H 2 O es muy variable, pero puede alcanzar más de 8% Enriquecida en SiO 2, K 2 O con respecto al manto y corteza oceánica. Cuarzo y feldespato dominan. H 2 O en micas y anfíboles. Plagioclasa CaAl 2 Si 2 O 8 -NaAlSi 3 O 8 [Ca/(Ca+Na) ~0.1-0.6] Feldespato-KNaAlSi 3 O 8 -KAlSi 3 O 8 CuarzoSiO 2 Mica: BiotitaKMg 3 (AlSi 3 )O 10 (OH) 2 Mica: MuscovitaKAl 2 (AlSi 3 )O 10 (OH) 2 Las rocas volcánicas andesita a riolita. Las rocas plutónicas diorita a granito.

9 9 Estructura Física de la Tierra Capas concéntricas: Diferentes composiciones Diferentes densidades CapaDensidad (g/cm 3 ) Hidrosfera1.03 Corteza2.8 Manto4.5 Núcleo11 Presión=  gh

10 10 Estructura Física y Composición de la Tierra (1)Métodos geofísicos

11 11 Velocidad  Densidad (1)10-12 km en océanos (30-50 km en continentes) está el MOHO (2)90-200 km baja velocidad. Litosfera-Astenosfera (3)400 km. Piroxeno-Granate y Olivino-Fase B (espinela) (4)700 km. Fase B-Perovskita (5)>700 km. No hay cambios apreciables en estructura

12 12 Estudios de los xenolitos y secuencias ofiolíticas Estudios de las rocas magmáticas derivadas de la FP del manto Evidencias cosmoquímicas (meteoritos) Estructura Física y Composición de la Tierra Evidencias Petrológicas-Geoquímicas Condrita CarbonáceaKomatiitaPeridotita

13 13 Fuentes de Energía en la Tierra: Energía Solar: Mueve hidrosfera y atmósfera Energía Interna: Actividad tectónica Procesos geológicos  energía

14 14 Fuentes de Energía en la Tierra Energía Gravitacional Acreción y Diferenciación Decaimiento Radiactivo 238 U, 235 U, 232 Th, 40 K, 87 Rb UThKRb Cor. Ocean.0.0650.1648500.73 Cor. Contin1.45.610 E 357 Manto Primit..021.0853010.6 Muy variable 50-90% del calor interno Concentraciones (ppm)

15 15 Transferencia de Calor en la Tierra Radiación: Transmisión de energía electromagnética hacia el medio ambiente. El sol, un foco, etc. Conducción: Transferencia de vibraciones a nivel atómico y molecular cuando existe contacto entre dos cuerpos con distinta temperatura. T 2 =1000 T 1 =300 l Grad. Térmico= T 2 -T 1 /l Flujo calorífico=  T x k T k T =conductividad térmica k T Cu=0.9, k T Roca=0.005 (cal/cms°C) Flujo calorífico=cal/cm 2 s=(watt/m 2 ) Flujo Calorífico Tierra =0.09 watt/m 2

16 16 Gradiente Geotérmico =  T/z ¡En la corteza 20-40 °C por kilómetro! Extrapolado ¿Mecanismo adicional? ¿Mayor calor en la corteza? ¿Por qué?

17 17 Convección: Movimiento de materiales con distinta temperatura por efecto de una diferencia de densidades. Transferencia de Calor en la Tierra

18 18 Tectónica de Placas y Magmatismo La litosfera está organizada en una serie de placas rígidas que se mueven entre sí por efecto de la convección del manto (astenosfera). Convección→disipación de calor→Trabajo→Transferencia de energía

19 19 Tectónica de Placas y Magmatismo Límites de Placas: Convergente, Divergente y Transforme

20 20 Límites Divergentes Crestas Oceánicas

21 21 Límites Divergentes “Rifts Continentales”

22 22 Límites Convergentes

23 23 Límites Convergentes Colisión Continental

24 24 Límites Transformes ¿Magmatismo?

25 25 Magmatismo Intraplaca “Plumas del Manto” o “Puntos Calientes” Basaltos de Columbia River Islandia