Estructura i Composició de la Geosfera: Mètodes d'Estudi i Models

La Geosfera: Estructura i Composició

La geosfera és l'esfera sòlida que concentra gairebé tota la massa del planeta Terra, amb un radi de 6374 km i una antiguitat de 4500 milions d'anys. L'accés directe als materials i condicions del seu interior és impossible. Les propietats físiques i l'aplicació de nous mètodes d'investigació ajuden a interpretar la seva estructura i composició.

Mètodes d'Estudi de l'Interior Terrestre

Mètodes Directes

L'observació directa dels materials proporciona informació dels primers quilòmetres. Les roques de la superfície inclouen roques sedimentàries i roques formades a l'interior (metamòrfiques i volcàniques). Les mines i els sondejos són exemples d'aquests mètodes.

Mètodes Indirectes

Càlculs i deduccions mitjançant mètodes geoquímics o geofísics proporcionen gràfiques que, interpretades, permeten suggerir hipòtesis sobre la composició i estructura.

Estudi de Meteorits

Aporten informació sobre els elements químics del sistema solar, la composició de les capes internes i l'edat del sistema solar.

Estudi de la Densitat Terrestre

Els materials de l'interior de la Terra han de ser més densos per compensar la baixa densitat de l'escorça, indicant una composició heterogènia. L'augment de la densitat es deu a una major massa molecular i compressió, augmentant des de la superfície cap al centre.

Estudi de la Propagació d'Ones Sísmiques

Els terratrèmols o explosions provoquen moviments bruscos que alliberen energia mitjançant ones sísmiques. Aquestes ones poden rebotar (reflexió) o desviar-se (refracció) a l'interior. Les ones superficials (Rayleigh i Love) causen catàstrofes. Les ones internes tenen una velocitat que depèn de la rigidesa del medi. Les discontinuïtats sísmiques (Moho, Gutemberg i Lehman) indiquen canvis en la velocitat i estructura. Les ones P depenen de la incompressibilitat, rigidesa i densitat, mentre que les ones S depenen de la rigidesa i densitat.

Temperatura Interior de la Terra

La temperatura augmenta amb la profunditat, degut a l'acumulació de calor durant la formació del planeta i a les reaccions radioactives. Els processos interns es basen en la transferència de calor, que manté en moviment les roques de l'interior. La Terra es va refredant, originant capes concèntriques. La calor arriba a la superfície per conductivitat i corrents de convecció. Les anomalies geotèrmiques són diferències de temperatura respecte a l'esperat. Els punts calents són responsables de l'activitat tectònica i els processos geològics interns.

Mètode Gravimètric

La gravetat és la força amb què la Terra atrau qualsevol massa. Les anomalies gravimètriques són diferències entre els valors teòrics i reals, aportant dades sobre l'interior de la Terra. Els valors negatius a les muntanyes i positius als oceans arriben fins a una profunditat determinada, i si aquest equilibri s'altera, es recupera.

Mètode Magnètic

La magnetosfera és el camp magnètic al voltant de la Terra, originat per la rotació diferencial del nucli intern i l'escorça. Ha experimentat variacions al llarg de la història. L'estudi del paleomagnetisme a l'escorça oceànica ha permès descobrir els processos de formació i eixamplament del fons oceànic.

Pressió a l'Interior de la Terra

La pressió augmenta progressivament cap al centre, on la gran pressió resulta en un estat físic sòlid amb àtoms de poc volum.

Models de l'Interior de la Terra

Model Geoquímic

Basat en les discontinuïtats de Moho (escorça-mantell) i Gutemberg (mantell-nucli). Les capes són: escorça, mantell i nucli (amb subdivisions).

Escorça

És la capa més superficial, menys densa, heterogènia i més coneguda. Es divideix en oceànica (més densa i prima, d'origen volcànic) i continental (menys densa i més gruixuda, d'origen per col·lisions continentals).

Mantell

Té una densitat major que varia amb la profunditat. Es divideix en mantell superior (litosfera) i inferior. A la base del mantell hi ha la capa D, origen de les plomes.

Nucli

Es divideix en extern (sense ones S i amb corrents de convecció) i intern (amb major velocitat d'ones P i origen del camp magnètic).

Model Dinàmic

Litosfera

Inclou l'escorça i la part superior del mantell, tant oceànica com continental. És la capa més externa i rígida.

Mesosfera

Es divideix en superior (amb fluctuacions de velocitat i corrents de convecció) i inferior (amb corrents de convecció i diferències de temperatura i densitat). A la seva base hi ha la capa D. El vulcanisme de punt calent es deu a les plomes que, en contacte amb la litosfera, provoquen fusió i generen vulcanisme.

Endosfera

Es divideix en exterior (en part líquida, amb corrents de convecció i generadora del camp magnètic) i interior (molt densa i sòlida però plàstica). La dinàmica entre les dues capes sembla ser l'origen del camp magnètic terrestre i del flux de calor al mantell.

Tomografia Sísmica

Gran part del coneixement sobre l'interior de la Terra prové de l'anàlisi de les ones sísmiques. La tomografia sísmica proporciona imatges que permeten conèixer les propietats i composició de les capes, i determinar amb precisió les anomalies sísmiques.