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1.6. Métodos de estudio del interior de la Tierra

Métodos de estudio del interior de la Tierra

Para conocer cómo es el interior de la Tierra se puede hacer mediante dos tipos de observaciones:

  • Observaciones directas. La superficie terrestre solo es una pequeña parte de la Tierra y es difícil saber cómo es su interior observando únicamente los materiales aflorantes presentes en sus superficie. Perforando, haciendo sondeos se puede conocer qué hay bajo la superficie, aunque los sondeos solo pueden llegar hasta la parte más superficial de la corteza. El pozo superprofundo de Kola llegó, en 1989, a una profundidad de 12262 m, la mayor a la que se ha llegado hasta ahora.
  • Observaciones indirectas. Mediante otros métodos se puede conocer cómo es el interior de la Tierra.

Métodos de estudio directos: los sondeos

Además de la observación directa de los materiales aflorantes en la superficie terrestre, para conocer qué hay en el interior de la Tierra es necesario perforar, aunque solo se pueda acceder a la zona más superficial.

Métodos de estudio indirectos

Para conocer cómo es el interior de la Tierra en profundidades a las que no podemos acceder directamente, necesitaremos utilizar métodos de estudio indirectos.

Algunos de los métodos de estudio indirectos más importantes son:

Método magnético

Se basa en el estudio de las anomalías magnéticas (campo magnético distinto al esperado) existentes en distintos lugares, lo que puede indicar, por ejemplo, la presencia de minerales metálicos en profundidad.

La Tierra se comporta como un imán, con un polo norte y un polo sur magnético que cambian con el tiempo. Esto también será muy importante cuando veamos el paleomagnetismo y expliquemos la velocidad de expansión de los fondos oceánicos y la teoría de la tectónica de placas.

    Método gravimétrico

    La diferencia entre la gravedad en un punto de la superficie terrestre y la gravedad esperada puede indicar que hay algunos determinados materiales en su interior que provocan esa variación.

    Métodos eléctricos

    La diferente resistividad eléctrica de los materiales terrestres cuando se colocan unos electrodos por los que se le hace pasar una corriente eléctrica de intensidad conocida, puede permitir detectar aguas subterráneas, petróleo, menas metálicas, domos salinos, fallas, etc.

    Estudios de meteoritos

    Como algunos asteroides no han generado suficiente calor como para fundirse, los materiales que los forman no han llegado a diferenciarse. Por eso, los meteoritos pueden contener información sobre el origen del Sistema Solar y sobre cómo es el interior de los planetas.

    Hay tres tipos principales de meteoritos:

    • Sideritos: (4% de los caídos en la Tierra), compuestos de hierro y níquel. Tendrían una composición similar a la del núcleo terrestre.
    • Litometeoritos : (95%), compuestos de silicatos. Composición similar a la de la corteza terrestre.
    • Siderolitos: (1%), mezcla de los otros dos grupos. Composición similar a la del manto.

    Estudios geotérmicos

    Aunque las temperaturas de la superficie terrestre varían aproximadamente entre los –50º y 40º C, no influyen sobre la temperatura interna de la Tierra.

    Algunas de las fuentes de calor del interior de la Tierra más importantes son:

    • La irradiación calórica del material que originó el planeta Tierra.
    • Los procesos radiactivos.
    • Los choques y deslizamientos de materiales.
    • Las reacciones químicas exotérmicas.
    • Frenado de la velocidad de rotación terrestre.
    • Mecánica de fricción de las mareas terrestres.

    La temperatura aumenta en la Tierra con la profundidad, y existe un gradiente geotérmico, cuyo promedio es un aumento de 3º C por cada 100 m de aumento de la profundidad, durante los primeros kilómetros de la corteza.

    Método sísmico

    El método sísmico se basa en el estudio de las ondas sísmicas (trayectoria y velocidad) que se producen al vibrar las partículas cuando se produce un terremoto o una explosión controlada.

    Además de mejor la calidad de los sismógrafos, hay una amplia red de estaciones repartidas por todo el mundo que captan los terremotos que se producen en la Tierra, y que han permitido conocer cómo es el interior terrestre.

    Los sismógrafos detectan tres tipos de ondas sísmicas:

    • Ondas P (primarias o longitudinales). Son las ondas más rápidas, y se producen por movimientos oscilatorios que consisten en compresiones y dilataciones de las partículas que forman las rocas en el mismo sentido que la dirección de propagación de la onda sísmica. Las ondas primarias se propagan tanto por medios sólidos como líquidos.
    • Ondas S (secundarias o transversales). Son las segundas ondas en detectarse en los sismógrafos. Se producen deformaciones de los materiales en un movimiento oscilatorio perpendicular al movimiento de la onda. Las ondas S no se propagan en medios fluidos.
    • Ondas L (largas o superficiales). Además de las ondas P y S, otras ondas llegan más tarde a los sismógrafos. Son más lentas y se restringen a la parte superficial de la Tierra. Producen una deformación compleja, que se puede descomponer en dos tipos de ondas: Rayleigh y Love. Se producen cuando las ondas P y S llegan a la superficie, y son las responsables de la destrucción de muchas construcciones.

    Ondas sísmicas P y S

    By Francisco Javier Blanco González (Own work) [Public domain], via Wikimedia Commons


    Analizando la velocidad y trayectoria de las ondas sísmicas, se observa que:
    • Cuanto mayor es la densidad de un medio, menor es la velocidad de las ondas que lo atraviesan.
    • Cuanto mayor es la rigidez de un medio, mayor es la velocidad de las ondas que lo atraviesan.
    • En los medios fluidos pueden transmitirse las ondas P pero no las ondas S.
    Observando los sismogramas del mismo terremoto generados por los sismógrafos repartidos por todo el mundo se observa que:
    • Los sismógrafos situados en un arco menor de 103º medido sobre la superficie terrestre reciben las ondas P y S. Como las ondas S no atraviesan medios fluidos, se deduce que todas las ondas se han transmitido a través de un medio sólido.
    • Los sismógrafos situados en un arco mayor de 140º registran las ondas P pero no las ondas S, por lo que se deduce que hay una esfera en el interior (núcleo) que se encuentra en estado fluido y ha impedido el paso de las ondas S.
    • Los sismógrafos situados entre los 103º y 140º reciben las ondas P muy debilitadas y no registran las ondas S. Se trata de una zona de sombra sísmica, ya que las ondas P se refractan y cambian de dirección y no llegan a esta zona.

    Zona de sombra sísmica

    By USGS, SVG by Vanessa Ezekowitz [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

    Hay un par de zonas en las que la velocidad de las ondas sísmicas baja de un modo considerable:
    • Zona de baja velocidad, anteriormente conocida como astenosfera.
    • Núcleo externo.

    Castilla La Mancha, Junio de 2019, propuesta B, bloque 3, pregunta 10 y 11

    10ª/0,75 p.) En el siguiente esquema, ¿explica por qué hay zonas donde no se registran ni las ondas P ni las S?

    11ª/0,75 p.) Indica, ¿en qué zona deberán estar estaciones de registro de las ondas sísmicas para localizar la posición del epicentro, si se basan en el retardo con que llegan de las ondas S, respecto a la llegada de las P?

    Castilla La mancha, Junio de 2017, propuesta A, bloque 1, pregunta 2

    2ª/0,5 p.) ¿De qué nos informa el estudio de la propagación de las ondas sísmica?

    Castilla La Mancha, Junio de 2021, pregunta 18

    18ª/1 p.) ¿En qué se diferencian las ondas P (primarias) de las ondas S (secundarias) que se producen en un seísmo?

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