GEOLOGÍA 1º bachillerato MÉTODOS DE ESTUDIO DEL INTERIOR TERRESTRE Primera parte

Hoy es el mañana de ayer

Los problemas de la geología El tiempo en geología El espacio en geología Limitaciones tecnológicas ¿Una vida monótona y sin alicientes? Ciencia deductiva e interpretativa que emplea fundamentalmente métodos indirectos

Algunos métodos directos Exploración geológica Mapas geológicos Última foto de Alfred Wegener y Rasmus Villumsen, tomada el 1 de noviembre de 1930, en el 50 cumpleaños de Wegener, poco antes de abandonar la Estación "Eismitte“. Nunca se le volvería a ver vivo. Bill Peyto en 1921, en su cabaña en Canadá

Algunos métodos directos Prospecciones mineras Mina de East Rand (Sudáfrica) – 3.585 m El Ombligo del mundo: la mina Mirnyy. Es una mina de diamantes a cielo abierto de más de 525 metros de profundidad y 1,25 km de diámetro. El “rock burst”, producido cuando al extraer la roca se producido un estallido de las adyacentes debido a la liberación de presión y el cambio brusco de temperatura causa varias muertes anualmente. A los 3.000 m la T de la roca es de 50ºC, lo que sumado al calor liberado por las maquinarias de excavación, hace que sea normal trabajar a temperaturas de 65 grados centígrados. Se emplea un monumental sistema de refrigeración capaz de producir entre 15 mil a 20 mil bloques de hielo y miles de litros de agua por minuto para que los obreros no se deshidraten A estas profundidades el peso de las rocas ejerce varios cientos de toneladas de presión por metro cuadrado.

Algunos métodos directos Sondeos Proyecto Mohole Sondeo en la Península de Kola, Rusia El Proyecto Mohole tenía la intención de perforar la corteza oceánica dentro del manto terrestre (cuatro kilómetros) y penetrar hasta donde la corteza se une con el manto (discontinuidad de Mohorovicic). El programa fue iniciado en el año 1950 y cancelado en 1960 por su alto costo. Consistía en una especie de perforador en medio del mar, estabilizado mediante maquinas que permitían que no se moviera por la marea.. El perforador tenía unos diamantes para taladrar la roca, que era sacada y estudiada. El perforador se partió y los altos costos de reparación hicieron que los accionistas dejaran de financiarlo. Propuesto en 1962 el hoyo fue una excavación científica cuyo objetivo radicaba en alcanzar una capa muy profunda de la Tierra a unos 15 kilómetros de profundidad. Comenzadas las excavaciones en el año 1970 llegó a al alcanzar unos 12,262 kilometros de profundidad.

Algunos métodos directos Sondeos Iniciado en 2003 y ampliado en 2004, pretende sondear en todo el fondo oceánico, incluyendo fosas y dorsales para extraer muestras. En marzo de 2007 se ha comenzado a perforar en el eje de la dorsal atlántica, en una zona en la que la litosfera oceánica ha desaparecido: la Fifteen-Twenty Fracture Zone (FTFZ), la Zona de Fractura 15-20, un área de varios miles de km2, en la dorsal medioatlántica, en las proximidades de la costa brasileña, a unos 5.000 metros de profundidad bajo el mar. De este modo, puede tenerse acceso directo al manto, algo impensable para los científicos, proporcionando un conocimiento de gran importancia acerca del interior de nuestro planeta. . Ocean Drilling Program (Programa integrado de perforación de pozos profundos)

Métodos indirectos - Gravimétrico La Tierra no es esférica sino que muestra un achatamiento en los polos: el radio polar es 21 km menor que el radio ecuatorial. Se definen así dos superficies teóricas que no coinciden con la superficie terrestre real: Geométrica: elipsoide de revolución Física: geoide o superficie equipotencial para la gravedad.

Métodos indirectos - Gravimétrico En el océano, el geoide está bajo el elipsoide. En el continente, al revés

Métodos indirectos - Gravimétrico La Tierra, como toda masa, genera un campo gravitatorio Según la ley de la gravitación universal, enunciada por Isaac Newton en 1687: F = G ALTITUD g montaña ……. g mar g < M m d2 LATITUD g polos ……. g ecuador Varía con > G = 6.672 x 10-11 N m2/kg2 Intensidad del campo gravitatorio/aceleración de la gravedad 9,81 m/s2 DENSIDAD (m =V. d) g roca densa ……. g roca ligera >

Métodos indirectos - Gravimétrico A partir de la ley de gravitación universal y de la segunda ley de Newton podemos calcular la masa de la Tierra, 5876•1018 Tm, y su densidad media: 5,52 g/cm3. Sin embargo las rocas superficiales tienen una densidad menor, por lo que en el interior debe existir rocas de mayor densidad.

Métodos indirectos - Gravimétrico Latitud: Debido a la forma elipsoidal de la Tierra y a la fuerza centrífuga, la gravedad es mayor en los Polos que en el Ecuador.

Métodos indirectos - Gravimétrico 9,80600 9,79000

Métodos indirectos - Gravimétrico 9,80600 9,79600

Métodos indirectos - Gravimétrico Si eliminamos el efecto de la latitud y altitud, calculando la gravedad que debería existir en un punto, este método permite detectar anomalías gravimétricas: (+) Exceso de masa respecto de lo esperado Yacimientos de minerales densos (-) Defecto de masa respecto de lo esperado Bolsas de petróleo, domos salinos, fallas También ha permitido definir la teoría de la isostasia.

Métodos indirectos - Gravimétrico Métodos para medir la gravedad

Métodos indirectos - Gravimétrico

Métodos indirectos - Gravimétrico La presencia o ausencia de un relieve próximo también modifica el valor de g (Corrección topográfica).

Métodos indirectos - Gravimétrico Cuando se mide la gravedad (con un gravímetro) en las cercanías de una montaña se observa una anomalía gravimétrica negativa (menos gravedad de lo esperado). Por el contrario, en las cercanías de los océanos, se observa una anomalía gravimétrica positiva (más gravedad de lo esperado) Manto superior DESVIACIÓN ESPERADA DESVIACIÓN OBSERVADA

Métodos indirectos - Gravimétrico Existen dos modelos para explicar estos resultados: Según el modelo de PRATT, en las montañas la densidad de las rocas es menor que en las cercanías de los océanos y todos los bloques que forman la corteza se equilibran a una misma profundidad (unos 100 km): es el nivel de compensación isostática.

Métodos indirectos - Gravimétrico Modelo de PRATT: Densidad diferente en las diferentes partes de la corteza: la mayor densidad cerca de los océanos explica las desviaciones observadas. Misma profundidad de compensación NIVEL DE EQUILIBRIO O DE COMPENSACIÓN 2,57 2,59 2,62

Métodos indirectos - Gravimétrico Modelo de AIRY: la densidad es la misma en todas la corteza y cada bloque compensa el exceso o defecto de volumen equilibrándose a una diferente profundidad (como ocurre con corchos de diferentes tamaños que flotaran en agua): LAS MONTAÑAS TIENEN RAÍCES

Métodos indirectos - Gravimétrico Modelo de AIRY: Misma densidad Nivel de compensación isostática variable 2,7 g/cm3 3,3 g/cm3

Métodos indirectos - Gravimétrico DESVIACIÓN ESPERADA DESVIACIÓN OBSERVADA

Métodos indirectos - Gravimétrico El equilibrio isostático puede romperse, por ejemplo: 1. Al formarse una cordillera, que aumenta el volumen de materiales sobre la corteza.   2. Si una fuerte erosión aligera un bloque montañoso, acumulándose los materiales sobre otro bloque, suboceánico, por aporte y sedimentación.  3. Si un aumento de temperatura funde un espeso casquete glaciar que recubre un bloque.   El equilibrio tiende a reestablecerse mediante movimientos verticales o EPIGENÉTICOS; el bloque aligerado tiende a elevarse y a hundirse el sobrecargado.

Métodos indirectos - Gravimétrico Un ejemplo de este tipo de movimiento se ha podido estudiar en Escandinavia, donde se produjo un movimiento isostático debido a la fusión del casquete glaciar cuaternario, hace cerca de 10,000 años. El movimiento continúa hasta hoy a razón de 1 m por siglo.