Download TEMA 8

La Composición de la Tierra
• ¿Para qué nos sirve saberla?
• ¿Cómo podemos conocerla?
• ¿Qué procesos fisicoquímicos la controlan?
1
La Anatomía de la Tierra
2
El Núcleo:
~3 400 Km. de radio
32.5% de la masa de la tierra
Aleación de Fe-Ni
Externo: líquido
Interno: sólido
Meteorito metálico
3
El Manto:
~3 000 km de radio
66% de la masa de la tierra
83% volumen total de la tierra
Minerales ricos en Fe-Mg
Rocas ultramáficas
Peridotitas
4
Composición del manto
Rocas ultramáficas
La composición promedio del manto es:
SiO2 TiO2 Al2O3 FeO MgO CaO Na2O
46% 0.2% 4%
7.5% 38% 3.2% 0.3%
El resto de los elementos < 0.5%. Contenido de H2O ~100 ppm
olivino
(Mg,Fe)2SiO4 [Mg/(Mg+Fe)~0.9]
ortopiroxeno
(Mg,Fe)2SiO6
clinopiroxeno
Ca(Mg,Fe)Si2O6
Además de un mineral aluminoso que depende de la presión:
0-1 GPa, Plagioclasa
CaAl2Si2O8-NaAlSi3O8
[Ca/(Ca+Na) ~0.9]
1-3 GPa, espinela
MgAl2O4
>3 GPa, granate
(Fe,Mg,Ca)3Al2Si3O12
5
La Corteza:
Espesor varía 6-90 Km (40 km prom)
0.5% de la masa total de la tierra
Corteza Oceánica:
6-10 km
Edad < 200 Ma
~50%:~50% ferromagnesianos:feldespatos
Composición intermedia (rocas máficas)
Corteza Continental:
10-90 km (35-40 km prom)
Edad variable (3.6 Ga-4.4Ga?)
Empobrecida en Fe-Mg, enriquecida en Al, Si, Ca y Na
Cuarzo+Feldespatos (rocas félsicas)
Granito
Granodiorita
Gabro
6
Composición de la corteza oceánica
Rocas máficas
La composición promedio de la corteza oceánica (máfica):
SiO2
TiO2
Al2O3
FeO
MgO
CaO
Na2O
K2O
50.5% 1.6%
15%
10.5% 7.6%
11.3% 2.7%
0.1%
El resto de los elementos < 0.5%. Contenido de H2O ~1000 ppm
Enriquecida en TiO2, Al2O3, CaO, Na2O, y K2O c/r manto; pero muy empobrecida en MgO.
Clinopiroxeno
Feldespatos (plagioclasa)
Ca(Mg,Fe)Si2O6
CaAl2Si2O8-NaAlSi3O8
[Ca/(Ca+Na) ~0.4-0.7]
además de Olivino, Opx, trazas de cuarzo. H2O concentrada en el
Anfíbol (hornblenda)
Ca2(Mg,Fe)4Al2Si7O22(OH)2
7
Composición de la corteza continental
Rocas félsicas
La composición promedio de la corteza continental:
SiO2 TiO2 Al2O3 FeO MgO CaO Na2O K2O
57% 0.9% 16% 9%
5%
7.4% 3.1% 1.0%
El resto de los elementos <0.5%. Contenido de H2O es muy variable,
pero puede alcanzar más de 8%
Enriquecida en SiO2, K2O con respecto al manto y corteza oceánica.
Cuarzo y feldespato dominan. H2O en micas y anfíboles.
Plagioclasa
Feldespato-K
Cuarzo
Mica: Biotita
Mica: Muscovita
CaAl2Si2O8-NaAlSi3O8
[Ca/(Ca+Na) ~0.1-0.6]
NaAlSi3O8-KAlSi3O8
SiO2
KMg3(AlSi3)O10(OH)2
KAl2(AlSi3)O10(OH)2
Las rocas volcánicas andesita a riolita.
Las rocas plutónicas diorita a granito.
8
Estructura Física de la Tierra
Capas concéntricas:
Diferentes composiciones
Diferentes densidades
Capa
Densidad (g/cm3)
Hidrosfera
1.03
Corteza
2.8
Manto
4.5
Núcleo
11
Presión=rgh
9
Estructura Física y Composición de la Tierra
(1) Métodos geofísicos
10
Velocidad  Densidad
(1)
10-12 km en océanos (30-50
km en continentes) está el
MOHO
(2)
90-200 km baja velocidad.
Litosfera-Astenosfera
(3)
400 km. Piroxeno-Granate y
Olivino-Fase B (espinela)
(4)
700 km. Fase B-Perovskita
(5)
>700 km. No hay cambios
apreciables en estructura
11
Estructura Física y Composición de la Tierra
Evidencias Petrológicas-Geoquímicas
• Estudios de los xenolitos y secuencias ofiolíticas
• Estudios de las rocas magmáticas derivadas de la
FP del manto
• Evidencias cosmoquímicas (meteoritos)
Condrita Carbonácea
Komatiita
Peridotita
12
Procesos geológicos  energía
Fuentes de Energía en la Tierra:
Energía Solar: Mueve hidrosfera y atmósfera
Energía Interna: Actividad tectónica
13
Fuentes de Energía en la Tierra
Energía Gravitacional
Acreción y Diferenciación
Decaimiento Radiactivo
238U, 235U, 232Th, 40K, 87Rb
Muy variable
50-90% del calor interno
Concentraciones (ppm)
U
Th
K
Rb
Cor. Ocean.
0.065
0.164
850
0.73
Cor. Contin
1.4
5.6
10E3
57
Manto Primit.
.021
.085
301
14
0.6
Transferencia de Calor en la Tierra
Radiación: Transmisión de energía electromagnética hacia
el medio ambiente. El sol, un foco, etc.
Conducción: Transferencia de vibraciones a nivel atómico
y molecular cuando existe contacto entre dos cuerpos con distinta
temperatura.
Grad. Térmico= T2-T1/l
Flujo calorífico=DT x kT
kT=conductividad térmica
kTCu=0.9, kTRoca=0.005
(cal/cms°C)
T1=300
l
T2=1000
Flujo calorífico=cal/cm2s=(watt/m2)
Flujo Calorífico Tierra =0.09 watt/m2
15
Gradiente Geotérmico = DT/z
Extrapolado
¡En la corteza 20-40 °C por kilómetro!
¿Por qué?
¿Mecanismo adicional?
¿Mayor calor en la corteza?
16
Transferencia de Calor en la Tierra
Convección: Movimiento de materiales con distinta temperatura
por efecto de una diferencia de densidades.
17
Tectónica de Placas y Magmatismo
La litosfera está organizada en una serie de placas rígidas que se mueven
entre sí por efecto de la convección del manto (astenosfera).
Convección→disipación de calor→Trabajo→Transferencia de energía
18
Tectónica de Placas y Magmatismo
Límites de Placas: Convergente, Divergente y Transforme
19
Límites Divergentes
Crestas Oceánicas
20
Límites Divergentes
“Rifts Continentales”
21
Límites Convergentes
22
Límites Convergentes
Colisión Continental
23
Límites Transformes
¿Magmatismo?
24
Magmatismo Intraplaca
“Plumas del Manto” o “Puntos Calientes”
Islandia
Basaltos de Columbia River
25