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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.
23. 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.
24. 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.
25. • 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.
26. 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
27. 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
28. 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
29. 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.
30. 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
31. 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
32. 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
33. 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.
34. 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
35. 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
36. 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
37. 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.
38. 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.
39. Los materiales por encima de este nivel sufrirán movimiento
isostáticos de ascenso o descenso, para llegar al equilibrio
gravitatorio.
40. 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
41. 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.
42. 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.
