07 Estructura Interna

8/18/2019 07 Estructura Interna

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Universidad de Buenos AiresUniversidad de Buenos Aires

DE LADE LA

TIERRATIERRA

Fundamentos de GeotectónicaFundamentos de Geotectónica(Primer Cuatrimestre(Primer Cuatrimestre 2010)2010)

ESTRUCTURA INTERNA

Cambios conceptuales con el tiempo:• Antes se pensaba en una estrati fi cación pr imigenia• Ahora se dudad de cuánto de esa estructuraoriginal se ha preservado

• La tectósfera !!

Primer Cuatrimestre de 2010 Clase 7: Estructura Interna


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VELOCIDAD VERSUS PROFUNDIDAD

ESTRUCTURA INTERNAESTRUCTURA INTERNA::

•• Definición sismológicaDefinición sismológica

•• Definición rheológicaDefinición rheológica

Tectonósfera:Tectonósfera:“ Zona de la Tierra“ Zona de la Tierra

donde actúan losdonde actúan losprocesos tectónicos”procesos tectónicos”

Litósfera:Litósfera:--IsostáticaIsostática-- RheológicaRheológica-- TérmicaTérmica

Astenósfera AstenósferaMesósferaMesósfera



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ESTRUCTURA INTERNA

Corteza oceánicaDelgada: 7 a 10 km

Estratigrafía uniforme =

suite ofiolita

• Sedimentos

• pillow basalt

• sheeted dikes

• more massive gabbro

•

Corteza continentalMás potente: 20-90 km promedio ~35 km

Composición altamente variable

– promedio ~ granodioritaJohn Winter (2001)

Manto superior:Manto superior:

Peridotita (ultramáfica)Peridotita (ultramáfica)

ESTRUCTURA INTERNA

Hasta 410 km (olivina a espinelo )Hasta 410 km (olivina a espinelo )

Zona baja veloc idad 60Zona baja velocidad 60--220 km220 km

Zona de transición : incremento rápido de laZona de transición : incremento rápido de lavelocidad ~ 660 espinelo a perovsk itavelocidad ~ 660 espinelo a perovsk ita

SiSiIVIV a Sia SiVIVI

Manto inferior: incremento gradual de laManto inferior: incremento gradual de la

velocidadvelocidad

Winter (2001)



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CAMBIOS DE FASEMINERALÓGICA

YVELOCIDAD DE LAS

ONDAS SÍSMICAS

410 km

660 km

Núcleo:Núcleo:

Aleación metálica de Fe Aleación metálica de Fe--NiNi

ESTRUCTURA INTERNA

Núcleo externo es líquidoNúcleo externo es líquido

No lo atraviesan las ondas SNo lo atraviesan las ondas S

Winter (2001)



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GRADIENTE DE PRESIÓN

• P increases = kgz

• Nearly linear through mantle

– ~ 30 MPa/km

– » 1 GPa at base of ave

crust

• .

since alloy more dense

And erson (1981)

ESTRUCTURA SÍSMICAESTRUCTURA SÍSMICA

Dicontinuidadde Gutenberg

DE LA TIERRADE LA TIERRADicontinuidadde Lehman



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TERREMOTO DE COQUIMBO

Magnitud 6,8; Prof. 33,0 kmViernes 20 de Junio de 2003, 10,30 Hs.

Mecanismos focalesMecanismos focales Picos de aceleración en m/sPicos de aceleración en m/s

U.S.G.S. Nat. Earthq. Inform. Cent.

20102010

Ré imenRé imen

19601960

Al tamente Al tamentecompresivocompresivo



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DE LA TIERRADE LA TIERRA



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FUENTES DEL CALOR EN LA TIERRA• Calor procedente de la acreción in icial ydiferenciación de la Tierra.

todavía alcanza lentamente la su erficie de la Tierra)

• Calor liberado por la radioactividad através del breakdown de los núcleosinestables.

TRANSMITADAS POR:

• Radiación

• Conducción

• Convección

GRADIENTE GEOTÉRMICO

Gradientes estimados de cortezaoceánica (azul) y escudoscontinen tales ro o hasta una profundidad de 300 km. La curvade corteza oceánica madura(> 100 Ma) es entrecortada.

Datos de Green and Falloon ((1998), Green &

Ringwood (1963), Jaupart and Mareschal (1999),

McKenzie et al. (2005 and personal communication),

Ringwood (1966), Rudnick and Nyblade (1999),

Turcotte and Schubert (2002).



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GRADIENTE

GEOTÉRMICO

Flujo calórico

Diseño del flujo c alórico compil ado de más de 20.000observaciones (Hurter y Johnson 1993).

Sección del manto basada en tomo grafía sísmica. Lasflechas indican movimientos de las placas y fl ujos en elmanto. (EPR =- East pacific Rise, MAR = Mid-Atlantic Ridge,CBR = Carlsberg Ridge. Plates: EA = Eurasian, IN = Indian,PA = Pacific, NA = North American, SA = South Amer ican,

AF = Afri can, CO = Cocos ). ( Li and Romanow icz 1996).

ESTRUCTURA TERMAL

• Radiación

• Conducción

• Convección

Isacks (1988)Isacks (1988)

Crustal Rocks Melt!



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VARIACIONES DE TEMPERATURA EN EL MANTO

TEMPERATURA

VS.PROFUNDIDAD



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PRINCIPIO DE MACKENZIE:PRINCIPIO DE MACKENZIE:•• Litósfera no atenuadaLitósfera no atenuada

gteT° = T°/ z

PRINCIPIO DE MACKENZIE:PRINCIPIO DE MACKENZIE:•• Litósfera atenuadaLitósfera atenuada

teT° = T°/ z

•• Factor de estiramientoFactor de estiramiento ..•• Incremento del flujo térmicoIncremento del flujo térmico•• Ascenso isostát ico Ascenso isostát ico



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PRINCIPIO DE MACKENZIE:PRINCIPIO DE MACKENZIE:•• Litósfera recuperadaLitósfera recuperada

° °

•• Corteza se atenúaCorteza se atenúa•• El flujo térmico se normalizaEl flujo térmico se normaliza•• Subsidencia por enfriamientoSubsidencia por enfriamiento

LEVANTAMIENTO TERMALLEVANTAMIENTO TERMAL

EN LOS ANDES:EN LOS ANDES: Modelo de Isacks (1988)Modelo de Isacks (1988)

•• La litosfera se atenúa, se incrementa el flujo térmico y asciende la PunaLa litosfera se atenúa, se incrementa el flujo térmico y asciende la Puna



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DEFINICIÓN RHEOLÓGICA DE LA LITÓSFERA

“ Zona superficial de características móviles y signi ficativamenteresistente a la deformación por cizalla que tiene un comportamien-to más o menos rígido”Limitada por la zona de baja velocidad (Transición frágil-dúctil)

Isacks y Oliver (1969)Isacks y Oliver (1969)

RESISTENCIA A LA DEFORMACIÓN

0° 1000°

(Con incremento de la temperatura)Parks (1988)Parks (1988)



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DEFORMACIÓN DE LA CORTEZA

(En función del tiempo)

Parks (1988)Parks (1988)

TRANSICIÓN FRÁGILTRANSICIÓN FRÁGIL--DÚCTILDÚCTIL

Park (1988)Park (1988)

45 mWm45 mWm--22 60 mWm60 mWm --22 80 mWm80 mWm --22 90 mWm90 mWm --22

ESFUERZO CONSTANTEESFUERZO CONSTANTE

FLUJO TÉRMICO CRECIENTEFLUJO TÉRMICO CRECIENTE



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TRANSICIÓN FRÁGILTRANSICIÓN FRÁGIL--DÚCTIL:DÚCTIL:

Parks (1988)Parks (1988)Esfuerzos extensionales

FLUJO CALÓRICO Y ESTRUCTURA:FLUJO CALÓRICO Y ESTRUCTURA:

100mWm100mWm--22

40 mWm40 mWm--2260 mWm60 mWm--22

80 mWm80 mWm--

Springer y Föster (1998)Springer y Föster (1998)



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MODELO CORTICAL

Basado en sísmica de reflexión profundaBasado en sísmica de reflexión profunda

(Inexistencia de la discontinuidad de Conrad)(Inexistencia de la discontinuidad de Conrad)

Smithson (1979)Smithson (1979)

ESTRUCTURA CORTICAL

Perforación de Kola



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SEISMIC REFLECTION MOHO

Cook (2002)Cook (2002)

SEISMIC REFLECTION MOHO

Cook (2002)Cook (2002)



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DISCONTINUIDAD DE MOHOROVICIC

Cook (2002)Cook (2002)

Dietz (1961)Dietz (1961)



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CORRIENTES CONVECTIVAS

Sclater et al. (1980)

• Geometría del Geoide también

GEOIDE

n uenc a a por s r uc n e masas“ anómalas” en profundidad



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GEOIDE Al tos de gran longi tud de onda

Alto ravimétrico

http://www.csr.utexas.edu/grace/gallery/animations/world_gravity/world_gravity_wm.html

africano Alto gravimétrico

pacífico

CORRIENTES CONVECTIVAS



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COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA TIERRA

ABUNDANCIA RELATIVA:DE LOS ELEMENTOS MÁS COMUNES EN LA TIERRA

Winter (2001)



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CARACTERÍSTICAS DE LOS ELEMENTOS :

• Incompatibles: Sus iones no son facilmente acomodables en la estructurade los minerales de las rocas ígneas y metamórfica.

• Compatibles: Son aquellos que se acomodan facilmente y son formadoresdominantes en los minerales de esas rocas.

• Large ion lithophile: Aquellos con potencial iónico menor que 2. Ej. Rb y

Ba que son excuidos de las estructuras minerales por ser demasiado grandes

para acomodarse en los sitios disponibles.

• High field strength: Aquellos con potencial iónico mayor que 2, que como

el Th+4 tiene un radio similar al Ca+2, pero su mayor radio iónico no le permiteocupar el lugar del Ca. Gill (1989)Gill (1989)

ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRAESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA

•• Magmas ricos y empobrecidosMagmas ricos y empobrecidos Al legre (1988) Al legre (1988)



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COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CORTEZA

Perdotita: presentanempobrecimiento deelementos incompatibles

Ringwood (1966)Ringwood (1966)

(residuos que quedandespués de originar los magmas basálticos)

Mantos enriquecidos y empobrecidos

TECTÓNICA DE PLACASTECTÓNICA DE PLACAS


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