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Tema 2

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TEMA 2 1º BACHILLERATO

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Tema 2

  1. 1. TEMA 2 EL PLANETA TIERRA: FORMACIÓN Y MÉTODOS DE ESTUDIO
  2. 2. 1.-ORIGEN DEL UNIVERSO El modelo más aceptado de la formación del Universo es la teoría del Big Bang Según esta teoría el Universo hace 13700 millones de años, el universo era una singularidad constituida por un plasma muy denso y caliente, en la que estaba concentrada toda la materia y energía. Esta singularidad sufrió un desequilibrio, explotó y comenzó a expandirse
  3. 3. A partir del momento en qué comenzó la expansión , la temperatura descendió a ritmo constante y comenzaron a formarse las partículas elementales de los átomos. Más tarde, estas partículas elementales se unieron para formar los átomos más sencillos como son el hidrógeno y el helio. Entre los cien y mil millones de años, después de la gran explosión se formaron las primeras estrellas
  4. 4. Es a partir de entonces cuando se generan los restantes elementos de la tabla periódica en el interior de las estrellas , por reacciones nucleares de fusión: las galaxias mas primitivas se formaron cuando el universo tenía unos mil millones de años
  5. 5. Existen dos grandes hipótesis sobre la evolución final del universo: a) En el Big Crunch o Gran Implosión el Universo quedaría reducido nuevamente a un punto. Se invierte el proceso; las galaxias empezarían a retroceder, chocarían unas con otras , la temperatura se elevaría y la materia nuevamente se concentraría b) En el Big Rip, el Gran Desgarramiento o Teoría de la Eterna Expansión, el Universo seguiría expandiéndose indefinidamente.
  6. 6. 2.- SISTEMA SOLAR El Sistema Solar está constituido por una estrella central, el Sol, ocho planetas, satélites, asteroides y cometas. Los planetas se clasifican en : a) Telúricos, terrestres o interiores: son rocosos, densos formados por compuestos de metales y fases silicatadas. Mercurio, Venus, Tierra y Marte b) Jovianos o exteriores son de mayor tamaño y tienen un elevado contenido en gases. Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno
  7. 7. 2.1 ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR La hipótesis de la nebulosa primitiva explica la formación del sistema solar hace aproximadamente 4570 millones de años, a partir de una enorme nebulosa compuesto fundamentalmente por helio e hidrógeno La formación de los cuerpos planetarios se desarrolla en tres fases: a) Condensación : La nube de gas y de polvo se desestabilizó gravitatoriamente por la explosión de una supernova cercana. Las fuerzas de atracción provocaron la concentración y condensación de la materia. En la parte central de la nebulosa se forma un protosol
  8. 8. b) Fase de acreción : los condensados se fueron uniendo por choques, generaron progresivamente fragmentos materiales mayores que se llaman planetesimales. En el Sol comienzan las reacciones de fusión y los planetas y satélites se forman por unión de los planetesimales c) Fase de diferenciación: Se produjo una diferenciación química en los cuerpos planetarios desde la superficie hasta su interior Los planetas recibieron materia que era atraída por la gravedad y chocaba contra ellos , dando origen a un periodo de bombardeo final de la acreción. Como consecuencia, el espacio entre las órbitas de los grandes planetas se limpió de materia
  9. 9. 2.3 EL PLANETA TIERRA 2.3.1 FORMACIÓN DE LA TIERRA Se formó por acreción o unión de planetesimales y posterior diferenciación en capas de distinta densidad. LA SOLIDIFICACIÓN Y DIFERENCIACIÓN QUÍMICA DE LA TIERRA: La energía liberada por las colisiones entre los planetesimales, la energía emitida por la desintegración de elementos radiactivos y el rozamiento por la diferenciación en capas, hizo que la temperatura de la tierra superara los 2000ºC y estos compuestos sólidos estuviesen fundidos, con una composición parecida a las peridotitas con elementos metálicos como el hierro
  10. 10. Las peridotitas empiezan a solidificar, el hierro líquido y más denso se fue al interior y formó el núcleo. Las peridotitas dieron lugar al manto y a la corteza. Los gases desprendidos generaron la atmósfera y la hidrosfera primitivas. EL hierro líquido del núcleo se enfrió y va solidificando lentamente, de forma que el núcleo externo permanece líquido.
  11. 11. ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LAS CAPAS FLUÍDAS DEL PLANETA: La atmósfera actual proviene de la desgasificación de la tierra en sus inicios. Se asume que su composición es semejante a los gases que salen actualmente de los volcanes (CO2, vapor de agua, un poco de N2, CO, CH4, NH3, H2S y gases nobles. Carecía de oxígeno y de capa de ozono. Se produjo el paso de una atmósfera sin oxígeno a una atmósfera actual con un alto porcentaje de este elemento . Casi todo este oxígeno proviene de los seres fotosintéticos, que aparecieron en la tierra hace 3500 millones de años. Mas tarde apareció el ozono.
  12. 12. La hidrosfera se originó a partir de la condensación del vapor de agua emitido por la desgasificación del planeta (el calor por la diferenciación en capas produjo esta desgasificación). Cuando la superficie del planeta estuvo lo bastante fría, el vapor de agua terminó condensándose, originando lluvias intensas y el primer océano. Empieza a funcionar el ciclo del agua, que dio lugar a los primeros ciclos erosivos. Aparecen los primeros sedimentos, las primeras rocas sedimentarias. El océano primitivo disolvió gran parte del CO2 atmosférico. Los primeros seres vivos lo hicieron precipitar en el océano y formaron minerales como la calcita.
  13. 13. 2.3.2 ETAPAS DE LA EVOLUCIÓN DE LA TIERRA Una vez formada la Tierra, hace 4 560 millones de años, comienza su evolución como cuerpo planetario. En la historia evolutiva de la Tierra hay que distinguir dos etapas: la etapa pregeológica y la etapa geológica. - La etapa pregeológica es el periodo que comprende desde su origen cósmico hasta aproximadamente unos 4 030 millones de años, lo que se llama eón hádico. - La etapa geológica es el periodo que comprende desde hace aproximadamente 4 030 millones de años hasta la actualidad. En esta etapa aparece la vida en el planeta. En esta etapa comienzan a funcionar los procesos geológicos. Los externos controlados por el sol y la gravedad, los internos por la energía interna del planeta.
  14. 14. 2.3.3 EL SISTEMA TIERRA La Tierra, como consecuencia de su origen y su evolución, está estructurada en capas más o menos esféricas, dispuestas de tal manera que las capas internas son más densas (geosfera), y las capas externas (atmósfera, hidrosfera y biosfera) son más ligeras y de naturaleza fluida Un sistema es un grupo de elementos interrelacionados que forman un conjunto complejo.
  15. 15. La división composicional divide la Tierra en capas de distinta composición química: corteza, manto y núcleo. La división dinámica o mecánica según su comportamiento: litosfera, manto convectivo y endosfera.
  16. 16. 2.4 MÉTODOS DE ESTUDIO DEL INTERIOR DE LA TIERRA 2.4.1 MÉTODOS DIRECTOS: Los métodos directos se basan en la observación directa de la naturaleza y del comportamiento de los materiales terrestres. Se obtienen hipótesis sobre la composición y estructura de zonas superficiales. Incluyen la realización de sondeos y minas; estudio de afloramientos rocosos y estudios de laboratorio
  17. 17. 2.4.2 MÉTODOS INDIRECTOS: Los métodos indirectos son los que, a partir de la observación y el estudio de las manifestaciones de la energía de la Tierra, permiten hacer hipótesis sobre las características del planeta. Se denominan métodos de prospección geofísica. Se incluye: método sísmico, gravimétrico, magnético y térmico. También los meteoritos que informan sobre la composición del planeta. a) Meteoritos LOS METEORITOS: Los meteoritos son fragmentos de materia extraterrestre que alcanzan la superficie de la Tierra sin que se hayan vaporizado al atravesar la atmósfera. Hay tres grandes tipos de meteoritos: los rocosos, los metálicos y los metalorocosos.
  18. 18. Los más abundantes son los rocosos: -Condritas, no diferenciados (corteza + manto + núcleo). Silicatos con hierro y níquel, con cóndrulos (estructuras esféricas) -Acondritas, diferenciados: provienen de la fase de diferenciación. Formados por silicatos, sin cóndrulos. Se supone que su composición es semejante a la del manto de la Tierra
  19. 19. b) Método sísmico Se basa en el estudio de la velocidad de propagación de las ondas sísmicas que se generan en los sismos o terremotos. A partir de estos estudios se realizan hipótesis sobre la estructura y composición del interior del planeta. Un sismo o terremoto es la vibración de la Tierra producida por la liberación brusca de energía. La mayor parte de los sismos naturales se producen por la ruptura y desplazamiento de los materiales en los límites de placas y en otras zonas con fallas. Las rocas se van deformando y acumulan energía, cuando ésta supera el rozamiento, hace que se desplacen y se libera bruscamente la energía en forma de ondas sísmicas.
  20. 20. Foco sísmico o hipocentro : lugar en que se produce el movimiento inicial, la zona donde se libera la energía. Epicentro: el punto de la superficie en la vertical del hipocentro. Las zonas de mayor riesgo sísmico corresponde con los bordes de placas. En España las zonas de mayor riesgo sísmico son las zonas de cordilleras recientes, las zonas de Pirineos y las Béticas
  21. 21. Los sismos se evalúan por su intensidad o magnitud. Así destacamos: -Escalas tipo Mercalli: intensidad medida por los efectos destructivos que produce, en personas, edificios y materiales de la tierra. Presentan doce grados de intensidad (ver imagen en la siguiente diapositiva). -Escalas de Richter: evalúa su magnitud, la energía liberada en un terremoto. No tiene número fijo, es una escala logarítmica
  22. 22. Las ondas sísmicas: La energía liberada en los sismos se transmite en forma de ondas sísmicas. -Se propagan en todas direcciones como trenes de ondas concéntricas desde el foco. - Cambian de velocidad al pasar por medios de distinta composición. - Se clasifican en internas y superficiales. Las ondas sísmicas internas son de dos tipos: ondas P y ondas S.
  23. 23. Ondas P (primarias). Son las más rápidas y las que llegan antes. La vibración se produce en el sentido de avance de la onda( longitudinales) . Así, la velocidad de estas ondas es mayor cuanto menor es la densidad de la roca (inversamente proporcional) y, mayor cuanto más rígida (directamente proporcional). Además, las ondas P se pueden transmitir en fluidos (rigidez=0) pues su velocidad depende también de la incompresibilidad.
  24. 24. • Ondas S (secundarias). Son más lentas, puesto que la vibración se produce en el sentido perpendicular a la propagación de la onda( transversales) . Al igual que en las anteriores la velocidad de estas ondas es mayor cuanto menor es la densidad de la roca (inversamente proporcional) y mayor cuanto más rígida (directamente proporcional), pero en ningún caso pueden atravesar fluidos • Ondas de superficie: Cuando las ondas P y S llegan a la superficie se originan ondas superficiales (R y L) muy similares a las que se forman en la superficie del agua de un recipiente al que le golpeamos un lateral. Los daños causados por los terremotos y los maremotos son consecuencia de estas ondas de baja frecuencia y gran longitud de onda. Desde el punto de vista de la estructura del interior de la Tierra no aportan información.
  25. 25. Aportaciones del método sísmico Se denominan discontinuidades sísmicas a zonas del interior de la Tierra donde las ondas sísmicas sufren un cambio brusco en su velocidad y en su dirección debido a fenómenos de reflexión y refracción. Las discontinuidades sísmicas implican un cambio en la densidad de los materiales y/o en la rigidez de los mismos; por lo tanto, indican un cambio en el tipo de rocas y/o en el estado físico de las mismas
  26. 26. Teniendo en cuenta los cambios bruscos en la velocidad de las ondas se establecen las siguentes discontinuidades: una más superficial, denominada discontinuidad de Mohorovicic, que supone un gran aumento en la velocidad de las ondas y, otra a los 2.900 km, denominada discontinuidad de Gutenberg, no atravesada por las ondas S y que hace disminuir la velocidad de las ondas P. Además se observan otras dos discontinuidades menos bruscas que las dos anteriores A los 5150 la discontinuidad de Lehman donde se produce un aumento de la velocidad de las ondas P y a los 670 Km discontinuidad de Repetti donde también hay un aumento de la velocidad de las ondas P y S
  27. 27. Gracias al estudio de las discontinuidades nos ha permitido establecer una nueva división del interior , denominada división dinámica de la Tierra, que dividió tradicionalmente sun interior en litosfera, manto convectivo (astenosfera y mesosfera) y endosfera
  28. 28. Tomografía de las ondas sísmicas Las imágenes tomográficas muestran un manto mucho más complejo que los primeros modelos sísmicos. Se observan zonas donde las ondas viajan velozmente y otras donde viajan más lentamente. Las zonas rápidas indican materiales relativamente fríos y las más lentas corresponden a materiales más calientes.
  29. 29. c) Método magnético Es un método indirecto que basa sus estudios en las variaciones del campo magnético terrestre. La tierra tiene un campo magnético dipolar, PN negativo y PS positivo. En la Tierra, por estar cerca del polo sur geográfico, se le denomina polo sur magnético al polo positivo. Las líneas de fuerza magnética salen del polo positivo, rodean la Tierra y entran por el polo negativo
  30. 30. El origen del campo magnético terrestre está en el núcleo de la Tierra. La interacción de un núcleo externo fluido donde se generan cargas eléctricas en movimiento, y un núcleo interno sólido, formado por una aleación de hierro y níquel que actúa como un imán produce un campo magnético. La magnetosfera es la zona atmosférica donde se detecta el campo magnético de la Tierra
  31. 31. Algunos minerales contienen átomos de ciertos elemento, como el hierro son minerales magnéticos. Estos minerales registran y retienen el campo magnético de la Tierra existente en el momento de su formación El magnetismo remanente de una roca es el que tiene debido al magnetismo de los minerales que contiene. Los elementos magnéticos pierden su magnetización por encima de una temperatura determinada, que se llama punto de Curie
  32. 32. Cuando una roca se enfría y solidifica por debajo del punto de Curie, presenta el magnetismo. Al pasar por el punto de Curie los átomos de hierro actúan como imanes y se orientan en la dirección del campo magnético. Se denomina paleomagnetismo al magnetismo existente en otras épocas geológicas, y que ha quedado impreso como magnetismo remanente en algunas rocas que se estaban formando en aquel momento. Este magnetismo se puede mantener a lo largo del tiempo si no se sobrepasa el punto de Curie. Los magnetómetros miden el magnetismo de las rocas.
  33. 33. El flujo magnético ha cambiado de sentido repetidamente a lo largo del tiempo geológico. El polo norte estaba en posición opuesta a la actual. A las variaciones de polaridad se les denomina inversiones del campo magnético
  34. 34. El estudio del magnetismo de la Tierra ha permitido la confirmación de la hipótesis de la expansión de los fondos oceánicos. En las dorsales se forma litosfera oceánica,a partir del magma del manto. Este magma se incorpora a ambos lados, empuja a los materiales más antiguos, produciendo su expansión. La lava que solidifica queda magnetizada según el campo magnético existente en ese momento La inversiones del campo magnético han debido de quedar registrada en las lavas que salían por la dorsal y deberían observarse bandas alternas y simétricas con este registro y con la misma edad. Los estudios han confirmado esta hipótesis
  35. 35. d) El método gravimétrico Estudia las variaciones de la gravedad en distintos puntos de la superficie de la Tierra Se denomina anomalía de la gravedad de un punto a la diferencia entre el valor real de la gravedad gr , medida con el gravímetro, y el valor teórico de la gravedad en ese punto Se denomina anomalía residual de la gravedad a la producida por las distintas densidades de los materiales. Se sabe que cuanto mayor es la densidad de los materiales en un punto, mayor es el valor de la gravedad en ese punto. La greal corregida es la gravedad real a la que se le han eliminando los valores de la anomalía causados por la latitud, la altitud y el relieve
  36. 36. En las montañas, la anomalía residual de la gravedad es marcadamente negativa, el valor real de la gravedad es inferior al teórico; lo que implica que hay materiales de menor densidad. En los océanos, la anomalía es positiva, el valor real es superior al valor teórico esperado. La corteza oceánica es más densa que la continental. Cuando dos placas litosféricas chocan, la que tenga litosfera oceánica se hundirá, ya que es más densa.
  37. 37. El método gravimétrico ha dado explicación a los ascensos y descensos (subsidencia o hundimiento) que se producen en distintos puntos de la Tierra. Todos estos movimientos no se pueden explicar más que como movimientos isostáticos La isostasia establece que los desequilibrios gravitatorios que hay en la tierra no pueden existir a partir de una determinada profundidad Debe existir un nivel de compensación isostático en el interior de la tierra que soporta el mismo peso por unidad de área, es decir, la misma presión en cualquier punto de este nivel.
  38. 38. Los materiales por encima de este nivel sufrirán movimiento isostáticos de ascenso o descenso, para llegar al equilibrio gravitatorio.
  39. 39. e) Método térmico El método térmico utiliza las variaciones del flujo térmico de la Tierra para formular hipótesis sobre la estructura y composición de su interior. Se denomina flujo térmico (Q) al calor que desprende la Tierra por unidad de superficie y que procede del interior de ésta. El flujo térmico medio de la Tierra varía a lo largo de la superficie terrestre, es decir, presenta anomalías. Hay anomalías térmicas positivas cuando el flujo térmico es superior al flujo térmico medio: dorsales, cordilleras recientes y puntos calientes. Hay anomalías térmicas negativas cuando el flujo térmico es inferior al flujo térmico medio: zonas continentales más antiguas y fosas oceánicas
  40. 40. El calor interno de la Tierra tiene dos orígenes diferentes: a) Por un lado, está el calor primigenio, o calor que se conserva en el núcleo de la Tierra de las etapas iniciales de su formación. b) Por otro, está el calor radiactivo, que es el calor generado en la desintegración de elementos como 235U, 238U, 232Th, 40K, en distintos puntos del interior de la Tierra. El calor se transfiere de tres formas distintas: 1.- Convección: más eficaz en el manto y núcleo, transmite el calor primigenio hasta la superficie. La energía térmica se transforma en mecánica, responsable del movimiento de las placas litosféricas. 2.- Conducción: entre corteza y litosfera. 3.- Radiación: en puntos del interior de la Tierra con elementos radiactivos.
  41. 41. El gradiente geotérmico es la variación de la temperatura con la profundidad. En las capas externas del planeta, el gradiente geotérmico es de 25 ºC/km. Este valor no es constante. La principal aplicación del estudio del flujo térmico y de las variaciones de la temperatura del interior de la Tierra ha sido explicar el origen del movimiento de las placas litosféricas.

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