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Tema 1 part 2, Geologia i Edafologia (AG1012, UJI)
- 1. Professor Sergi Meseguer Costa Àrea de Cristal·lografia i Mineralogia Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural, Universitat Jaume I Tema 1: Introducció a la Geologia, part 2
- 2. 1. Introducció a la Geologia: estructura, elements, minerals, roques, ambientes geològics (cicle de les roques), evolució de laTerra (T1 Introducció a la Geologia,T12 L’interior de laTerra) 2. Classificació de minerals i roques i, tectònica de plaques (T3, (T2)) 3. Processos que transformen les roques: geodinàmica externa, Estratigrafia, Geomorfologia, els temps geològics. (T6,T7,T9) 4. Geologia regional: geologia estructural, cartografia geològica, El Sistema Ibèric, preparació de l’eixida de camp (T10,T23) Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural
- 3. Sondeig de l’interior de laTerra Nucli Màquina térmica de l’interior de laTerra Ones sísmiques i estructura de laTerra Descobriment dels límits principals de laTerra Escorça Mantell 1 7 2 3 4 5 6
- 4. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural L’energia sísmica viatja en totes les direccions des de l’origen d’un terratrèmol (focus). L’energia es pot representar en forma de fronts d’ona en expansió o de raigs perpendiculars als fronts d’ona
- 5. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural Rebot elàstic. A mesura que la roca es deforma, es doblega, emmagatzemant energia elàstica. Quan s’ha deformat més del punt de trencament (yield point), la roca trenca alliberant l’energia emmagatzemada en forma d’ones sísmiques.
- 6. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural Tipus d'ones sísmiques i el seu moviment característic (durant un terratrèmol, el tremolor de terra consta d’una combinació de diversos tipus d'ones sísmiques) A. les ones P són ones compresionals alternen la compressió i l'expansió del material que travessen. B. Les ones S fan que el material de oscil·le en angle recte amb la direcció del moviment de l'ona. Produeixen un tremolor verticals i laterals. C. Un tipus d'ona superficial és, en essència, el mateix que el de una ona S només amb moviment horitzontal. D. Un altre tipus d'ona superficial recorre la superfície terrestre d’una manera molt semblant a les ones oceàniques fortes. Les fletxes mostren el moviment el·líptic de la roca quan passa l'ona.
- 7. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural
- 8. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural La representació distància-temps s’utiliza per a determinar la distància a l'epicentre. La diferència entre el temps d'arribada de les primeres ones P i de les primeres ones S, a l’exemple és de 5 minuts. Per Tant, l'epicentre es troba aproximadament a 3.400 Km.
- 9. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural
- 10. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural Cinturons sísmics
- 11. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural A Transmissió de les ones P i les ones S a través d’un sòlid. B El pas de les ones S produeix un canvi de forma sense modificar el volumen del material, donat que els líquids es comporten elàsticament quan són comprimits. Ja que els líquids no permeten els canvis de forma, les ones S només es poden transmetre per sòlids. Hipotètic planeta amb propietats uniformes i a velocitats constants
- 12. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural Capes definides per la seua composició Capes definides per les seues propietats físiques Trajectòria de les ones a través d’un planeta on la velocitat de les quals augmenta amb la fondària Unes poques de les moltes trajectòries possibles que els raigs sísmics segueixen a través de la Terra.
- 13. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural
- 14. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural
- 15. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural
- 16. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural
- 17. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural
- 18. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural
- 19. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural MAGNETOSFERA Gradient geotèrmic
- 20. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural CONVECCIÓDELMANTELL
- 21. Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural LITOSFERA NUCLI GRADIENTGEOTÈRMIC DISCONTINUITAT ESCORÇA CONVECCIÓ CONDUCCIÓ CAPA D ASTENOSFERA SISMES ONES SÍSMIQUES ZONES D’OMBRA MANTELL
Editor's Notes
- igura 12.6 Vistas de la estructura estratificada de la Tierra. El lado izquierdo de la sección transversal principal muestra que el interior de la Tierra se divide en tres capas diferentes según las diferencias composicionales: la corteza, el manto y el núcleo. El lado derecho de la sección transversal del globo representa las cinco principales capas del interior de la Tierra según sus propiedades físicas y, por tanto, su resistencia mecánica: la litosfera, la astenosfera, la mesosfera, el núcleo externo y el núcleo interno. Los diagramas en bloque encima de la sección transversal del globo muestran una vista ampliada de la porción superior del interior de la Tierra.
- Trayectorias idealizadas de las ondas sísmicas que viajan desde el foco de un terremoto a tres estaciones sismográficas. En A y B, puede verse que las dos estaciones de registro más próximas reciben primero las ondas más lentas, porque las ondas viajaron una distancia más corta. Sin embargo, como se muestra en C, después de 200 kilómetros, las primeras ondas recibidas atravesaron el manto, que es una zona de mayor velocidad.
- una hora punta. Aunque esta vía alternativa es más larga, puede ser más rápida. Registro de ondas P 105° Zona de sombra de las ondas P 140° Registro de ondas P Límite núcleo-manto Unos pocos años después, en 1914, el sismólogo alemán Beno Gutenberg estableció la localización de otro límite importante*. Este descubrimiento se basó fundamental- mente en la observación de que las ondas P disminuyen y finalmente desaparecen por completo a unos 105° desde un terremoto (Figura 12.8). Luego, alrededor de 140° más lejos, reaparecen, pero unos 2 minutos después de lo que cabría esperar en función de la distancia recorrida. Este cinturón, donde las ondas sísmicas directas están au- sentes, tiene una anchura de unos 35° y se ha denomina- do zona de sombra de las ondas P** (Figura 12.8). Gutenberg y otros investigadores antes que él se dieron cuenta de que la zona de sombra de la onda P po- dría explicarse si la Tierra contuviera un núcleo com- puesto de un material diferente al del manto supraya- cente. El núcleo, que Gutenberg calculó localizado a una profundidad de 2.900 kilómetros, debe obstaculizar la transmisión de las ondas P de algún modo similar a como los rayos de luz son bloqueados por un objeto que emite una sombra. Sin embargo, lo que realmente ocu- rre no es que las ondas P se interrumpan, sino que la * El límite núcleo-manto había sido predicho por R. D. Oldham en 1906, pero sus argumentos a favor de un núcleo central no fueron, en general, bien aceptados. ** A medida que se desarrollaron instrumentos más sensibles, se detec- taron ondas P débiles y retrasadas que entraban en esta zona mediante reflexión. 105° ▲ Figura 12.8 El brusco cambio de propiedades físicas que se produce en el límite núcleo-manto hace que las trayectorias de las ondas se desvíen notablemente, lo que se traduce en una zona de sombra para las ondas P entre unos 105° y unos 140°.
- igura 12.9 Vista del interior de la Tierra que muestra las trayectorias de las ondas P y S. Cualquier punto situado a más de 105° del epicentro del terremoto no recibirá ondas S directas, ya que el núcleo externo no las transmitirá. Aunque tampoco hay ondas P después de los 105°, esas ondas son registradas más allá de los 140°, como se muestra en la Figura 12.8.
- Figura 12.11 Variaciones en la velocidad de las ondas P y las ondas S con la profundidad. Los cambios bruscos en la velocidad media de las ondas delinean las características principales del interior de la Tierra. A una profundidad de unos 100 kilómetros, un marcado descenso de la velocidad de las ondas corresponde a la parte superior del canal de baja velocidad. Se producen otros dos cambios en las curvas de velocidad en el manto superior a profundidades de unos 410 y 660 kilómetros. Se piensa que estas variaciones están causadas por minerales que han experimentado cambios de fase, antes que ser consecuencia de diferencias de composición. El descenso brusco de la velocidad de las ondas P y la ausencia de ondas S a 2.900 kilómetros marca el límite núcleo-manto. El núcleo externo líquido no transmitirá las ondas S y la propagación de las ondas P disminuye de velocidad dentro de esta capa. Cuando las ondas P entran en el núcleo interno sólido, su velocidad aumenta de nuevo. (Datos de Bruce A. Bolt.)
- igura 12.12 Comparación de las estructuras cristalinas del olivino y la espinela, un mineral que exhibe una estructura más compacta y, por tanto, una mayor densidad.
- Una de las características más interesantes del núcleo es su gran densidad. Su densidad media es de aproximada- mente 11 g/cm3, y en el centro de la Tierra se aproxima a 14 veces la densidad del agua. Ni siquiera bajo las presio- nes extremas reinantes a estas profundidades, los silicatos comunes en la corteza (con densidades superficiales de 2,6 a 3,5 g/cm3) podrían estar lo bastante compactados como para ser responsables de la densidad calculada para el nú- cleo. Por consiguiente, se intentó determinar qué mate- rial podría explicar esta propiedad. Sorprendentemente, los meteoritos proporcionan una pista importante sobre la composición interna de la Tierra. Dado que los meteoritos son parte del Sistema So- lar, se supone que son muestras representativas del mate- rial a partir del cual se desarrolló la Tierra en su origen. Su composición oscila entre meteoritos de tipo metálico, fundamentalmente compuestos por hierro y cantidades menores de níquel, y meteoritos rocosos, compuestos por sustancias rocosas que se parecen mucho a las peridotitas. Dado que la corteza y el manto de la Tierra contienen un porcentaje mucho menor de hierro del que se encuentra en los restos del Sistema solar, los geólogos concluyeron que el interior de la Tierra debe estar enriquecido en este metal pesado. Además, el hierro es, con diferencia, la sus- tancia más abundante del Sistema Solar que posee las pro- piedades sísmicas y una densidad que recuerda la medida para el núcleo. Cálculos actuales sugieren que el núcleo es fundamentalmente hierro con un 5 a un 10 por ciento de níquel y menores cantidades de elementos más ligeros, en- tre ellos, quizás, azufre y oxígeno. Figura 12.13 Gradiente geotérmico calculado para la Tierra. Las temperaturas del manto y el núcleo se basan en diversas suposiciones y pueden variar 500 °C. (Datos de Kent C. Condie.)
- igura 12.14 Modelo propuesto para el flujo convectivo del manto. Los brazos ascendentes del flujo convectivo se concentran principalmente en las plumas del manto que ascienden desde el límite núcleo-manto. El flujo descendiente de material frío se realiza mediante el descenso de la litosfera oceánica.