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6.1. Métodos de estudio de la Tierra

Métodos de estudio directos

Los métodos directos consisten en observar y estudiar las propiedades y estructuras de las rocas que forman la superficie de la Tierra.  
Las rocas de la superficie se pueden tocar directamente, apreciar sus propiedades y analizarlas en el laboratorio, los sondeos y minas nos permiten profundizar hasta los 15 kilómetros, una distancia insignificante comparada con el radio terrestre de 6.371 km de profundidad.  
Existen fenómenos naturales que sacan a la superficie rocas formadas en el interior, como es la erosión que pone al descubierto rocas formadas a mayor profundidad y las erupciones volcánicas, que arrancan fragmentos del interior terrestre, donde se generó el magma.

Métodos de estudio indirectos

Los métodos indirectos permiten, a través del estudio e interpretación de datos, deducir cómo es el interior de la Tierra, (su estructura y las propiedades de sus componentes) al cual no podemos acceder directamente.  
A partir del estudio de algunas propiedades (densidad, magnetismo, gravedad, ondas sísmicas) e incluso el análisis de meteoritos, podemos deducir la composición interna y características del interior terrestre.  
Los meteoritos nos informan acerca de los materiales primigenios del sistema solar, semejantes a los que se generaron en la Tierra.  
Uno de los principales métodos de estudio indirecto del interior de la Tierra es el método sísmico, basado en el análisis de ondas sísmicas producidas en los terremotos o en explosiones controladas. Las ondas sísmicas (vibraciones producidas por un terremoto) se generan en el hipocentro y viajan a través del interior terrestre. El estudio de la velocidad de las ondas y de sus trayectorias ha permitido conocer el interior terrestre (composición, estado físico y estructura), ya que el comportamiento de las ondas cambia en función de las propiedades y naturaleza de las rocas que atraviesan.  
Por el interior de la Tierra se propagan varios tipos de ondas sísmicas:  

  • Las ondas P. Son las más rápidas. Se propagan en todos los medios aunque son más rápidas en los medios sólidos que en los medios líquidos.  
  • Las ondas S. Viajan a menor velocidad que las ondas P. Sólo se propagan en medios sólidos. 
  • Ondas L y R. son ondas superficiales. Son las que causan los daños, pero no informan sobre el terremoto.
Proyecto Biosfera. (s. f.). Recuperado 26 de abril de 2016, a partir de http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/4ESO/MedioNatural1I/contenido1.htm#

Al cambiar de medio de propagación, como todas las ondas que viajan por el interior terrestre (P y S), se refractan y cambian su trayectoria y su velocidad, lo que nos permite observar cambios de material en el interior de la Tierra. Esa zona de cambio entre materiales se denomina discontinuidad. De este modo se ha podido deducir que el interior de la Tierra es heterogéneo y está estructurado en zonas concéntricas de propiedades diferentes.

Estas refracciones generan "zonas de sombra" a las que no llegan estas ondas, que permiten saber a qué profundidad se produce el cambio de material.

Proyecto Biosfera. (s. f.). Recuperado 26 de abril de 2016, a partir de http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/4ESO/MedioNatural1I/contenido1.htm#

A los cambios de material deducidos de los cambios bruscos en el comportamiento de las ondas P y S en el interior de la Tierra se les denomina discontinuidades.

Cuando a principios del siglo XIX se calcularon algunas de las propiedades de la tierra (volumen, densidad...), se pudo observar que la densidad promedio de la Tierra era mucho mayor que la de las rocas de la superficie. Esto indicaba que la Tierra no era homogénea. Si la Tierra fuera homogénea, las ondas sísmicas viajarían en línea recta, sin desviaciones en sus trayectorias.

Cuando años más tarde se estudió el comportamiento de las ondas sísmicas se pudo determinar el actual modelo del interior terrestre. De este modo se ha podido deducir que el interior de la Tierra es heterogéneo y está estructurado en zonas concéntricas de propiedades diferentes.

Las principales discontinuidades que encontramos en el interior terrestre son las siguientes:

  • Discontinuidad de Mohorovicic
    • Presenta unos límites irregulares, unas veces se encuentra a 65 Km de profundidad bajo grandes cordilleras y otras veces se encuentra a 5 Km en el fondo de los océanos.
    • Esta discontinuidad está generalizada en toda la Tierra. Separa corteza y manto.
  • Discontinuidad de Repetti
    • Se encuentra entre los 800 y 1.000 Km de profundidad. Separa el manto superior del inferior.
  • Discontinuidad de Gutenberg
    • A unos 2.900 Km de profundidad, las ondas P sufren un cambio brusco en su velocidad de propagación y las S dejan de propagarse; es ahí donde se encuentra esta discontinuidad, que separa el manto del núcleo (que debe encontrarse en un estado fluido porque no pasan las ondas S).
  • Discontinuidad de Wiechert-Lehmann
    • A unos 5.100 Km de profundidad se produce un aumento relativamente importante de la velocidad de las ondas P.
    • Separa el núcleo externo del interno, que se prolonga hasta el centro terrestre a unos 6.371 Km.

Existe también una discontinuidad "menor", pero de sumo interés, la zona de baja velocidad para las ondas sísmicas, corresponde a una zona comprendida entre 100 y 250 km de profundidad en la que se origina un descenso en la velocidad de las ondas P y S.

Proyecto Biosfera. (s. f.). Recuperado 26 de abril de 2016, a partir de http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/4ESO/MedioNatural1I/contenido1.htm#

Actividad interactiva: Características de las capas de la Tierra según la velocidad de las ondas sísmicas.

Movimientos sísmicos

Un movimiento sísmico es un movimiento vibratorio producido por la pérdida de estabilidad de masas de corteza. Cuando el movimiento llega a la superficie y se propaga por ésta le llamamos terremoto.

Falla en la que se produce un terremoto.

falla.gif (Imagen GIF, 275 × 218 píxeles) - Escalado (0 %). (s. f.). Recuperado a partir de http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/MedioNatural2/imagenes/falla.gif

Estas pérdidas de estabilidad se asocian, generalmente, a los límites de placas tectónicas.

Ondas sísmicas

El movimiento sísmico se propaga concéntricamente y de forma tridimensional a partir de un punto en la Corteza profunda o Manto superficial (en general, en la Litosfera) en el que se pierde el equilibrio de masas. A este punto se le denomina hipocentro.

Cuando las ondas procedentes del hipocentro llegan a la superficie terrestre se convierten en bidimensionales y se propagan en forma concéntrica a partir del primer punto de contacto con ella. Este punto llama epicentro. Según nos alejamos del hipocentro se produce la atenuación de la onda sísmica.

Proyecto Biosfera. (s. f.). Recuperado 30 de abril de 2016, a partir de http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/MedioNatural2/contenido2.htm

Las ondas sísmicas son similares a las ondas sonoras y, según sus características de propagación, las clasificamos en:

  • Ondas "p" o primarias: llamadas así por ser las más rápidas y, por tanto, las primeras que se registran en los sismógrafos. Son ondas de tipo longitudinal, es decir, las partículas rocosas vibran en la dirección de avance de la onda. Se producen a partir del hipocentro y se propagan por medios sólidos y líquidos en las tres direcciones del espacio.
  • Ondas "s" o secundarias: algo más lentas. Son ondas de tipo transversal, es decir, la vibración de las partículas es perpendicular al avance de la onda. También se producen a partir del hipocentro y se propagan en forma tridimensional, pero únicamente a través de medios sólidos.

Velocidad de las ondas sísmicas p y s.

cuadro1.gif (Imagen GIF, 485 × 404 píxeles) - Escalado (0 %). (s. f.). Recuperado a partir de http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/MedioNatural2/imagenes/cuadro1.gif
  • Ondas "R" y "L": se propagan sólo por la superficie, por lo que también se les llama ondas superficiales. Se propagan a partir del epicentro. Éstas son las verdaderas causantes de los terremotos.

Actividad interactiva: Ondas p y s.

Tipos de terremotos

Aunque la mayor parte de los movimientos sísmicos, los que podríamos llamar seísmos verdaderos, se producen por causas tectónicas, algunos de ellos se pueden producir por otras.

  • Microsismos: pequeñas vibraciones en la Corteza terrestre provocadas por causas diversas. Entre las más frecuentes se encuentran grandes tormentas, hundimiento de cavernas, desplomes de rocas, etc.
  • Sismos volcánicos: a veces los fenómenos volcánicos pueden generar movimientos sísmicos. Tal es el caso del hundimiento de calderas volcánicas, destape de las chimeneas en una erupción u otras.
  • Sismos tectónicos: son los verdaderos movimientos sísmicos y los de mayor intensidad. Generalmente asociados a fracturas (fallas). Se producen por formación de fallas, movilización de fallas preexistentes o por movimiento de fallas asociadas.

Actividad interactiva: Tipos de seísmos.

Intensidad de los terremotos. Las escalas sísmicas

La intensidad de los terremotos se refiere a la magnitud del movimiento sísmico y, por tanto, está en relación con la energía liberada por la Tierra en dicho movimiento.

Índice de sismicidad

Se refiere a la susceptibilidad de una región a sufrir terremotos. Se suele medir  por el número de sacudidas sísmicas habidas en un año en un territorio de 100  km2.

Son zonas con índice de sismicidad alto las comprendidas en los dos cinturones activos. Están localizadas en los dos cinturones  activos; es decir, las costas pacíficas, el Mediterráneo oriental,  etc.

En España no hay regiones con índice alto, sólo con índice medio. Dentro de ellas están la Región Bética (Granada - Almería), Galicia y el sur de los Pirineos (Valle del Ebro y costa oriental catalana).

Índice de sismicidad de la Península Ibérica
sismicidad.png (Imagen PNG, 450 × 294 píxeles) - Escalado (0 %). (s. f.). Recuperado a partir de https://www.ign.es/ign/img/actividades/sismologia/sismicidad.png
Las ondas sísmicas se registran en aparatos denominados sismógrafos, En ellos quedan registradas las ondas correspondientes a los tres tipo de ondas. Las líneas que describen estas ondas nos aportan la información sobre la intensidad del terremoto.
  Sismograma

Proyecto Biosfera. (s. f.). Recuperado 30 de abril de 2016, a partir de http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/MedioNatural2/contenido2.htm

Las dos escalas sísmicas más utilizadas son la de Mercalli y la de Ritcher. Aunque la primera ha sido muy utilizada, en la actualidad va perdiendo importancia en favor de la segunda.

  • Escala de Mercalli: es una escala subjetiva y mide la intensidad de un terremoto. Tiene 12 grados establecidos en función de las percepciones y de los daños provocados por el terremoto a los bienes humanos. 
ESCALA DE MERCALLI MODIFICADA:
Grado Intensidad Efectos

I

Instrumental

Registrado sólo por sismógrafos.

II

Muy débil

Percibido por algunas personas en pisos altos.

III

Ligero

Perceptible en interiores, los objetos suspendidos se balancean, similar al paso de un camión.

IV

Moderado

Percibido por la mayoría de las personas en la calle y en interiores, oscilación de objetos colgantes, ventanas y cristalería crujen.

V

Algo fuerte

Despiertan las personas dormidas, algunos objetos caen, cuadros, puertas y contraventanas se balancean.

VI

Fuerte

Los muebles se mueven, los cuadros se caen, los platos y la cristalería se rompen, las campanas suenan solas y algunas chimeneas se derrumban, los tabiques se resquebrajan.

VII

Muy fuerte

Es difícil mantenerse en pie, se caen los aleros de los tejados, tejas chimeneas y cornisas de edificios, se forman olas en los estanques. Suenan todas las campanas.

VIII

Destructivo

Caen algunas estatuas y muros, torres y edificios son deteriorados. Aparecen grietas en suelos húmedos y en taludes abruptos. Cambian los niveles de los acuíferos.

IX

Ruinoso

Pánico general, las casas comienzan a caer, grietas en el suelo, raíles de tren deformados, puentes y conducciones subterráneas rotas.

X

Desastroso

Pánico general. Muchos edificios destruidos, graves daños en presas. Desprendimientos de tierras, desbordamientos de ríos, canales, lagos, etc.

XI

Muy desastroso

Pánico general. Pocos edificios en pie, raíles muy deformados, conducciones subterráneas inservibles. Aparecen fallas en el terreno de salto apreciable.

XII

Catastrófico

Destrucción total, los objetos son lanzados al aire, desplazamiento de grandes masas rocosas. La topografía queda cambiada.
  • Escala de Ritcher: es una escala matemática y, por tanto objetiva. Mide la magnitud del terremoto y está relacionada con la energía liberada en el sismo. Teóricamente no tiene límite, pero un 9 en esta escala equivaldría a un Grado XII de Mercalli, es decir "destrucción total". Se basa en la amplitud de la onda registrada en un sismógrafo situado a menos de 100 km del epicentro.

Determinación del epicentro y de la magnitud.

La determinación del epicentro del terremoto requiere de la triangulación de los datos de tres estaciones símicas que lo hayan registrado.

triangulation.gif (Imagen GIF, 416 × 239 píxeles) - Escalado (0 %). (s. f.). Recuperado a partir de http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/MedioNatural2/imagenes/triangulation.gif

La determinación de la magnitud o escala Richter se realiza combinando los amplitud de la onda medida en el sismograma y la distancia al epicentro de la estación que registra el terremoto.

La tectónica de placas. (s. f.). Recuperado 30 de abril de 2016, a partir de http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esobiologia/4quincena4/4q4_contenidos_5a.htm

 

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