Este documento describe los diferentes métodos para estudiar la estructura interna de la Tierra, incluyendo métodos directos como el estudio de minas y sondeos, e indirectos como métodos gravimétricos, magnéticos, eléctricos y sísmicos. Explica conceptos como las discontinuidades sísmicas, la composición de la corteza continental y oceánica, y los modelos geoquímico y dinámico de la estructura interna de la Tierra. Finalmente, aborda las nuevas tecnologías como la tomografía sí

1. Tema 1
Estructura interna de la
Tierra

2. Problema de partida
“El estudio del interior de la tierra
es una tarea difícil,”
Ha generado un gran
desconocimiento de la
estructura y dinámica interna,
provocando grandes
interrogantes durante
muchísimo tiempo
Impulso
métodos
geofísicos

3. MÉTODOS
1.Directos: con materiales extraídos del interior de la Tierra.
– Minas
– Sondeos
– Volcanes
– Orógenos
2.Indirectos: a través de otro tipo de datos obtenidos en superficie
(datos geofísicos).
– Método Gravimétrico
– Estudio de la temperatura interna de la Tierra
– Método Magnético
– Método Eléctrico
– Meteoritos
– Método Sísmico

4. 1 METODOS DIRECTOS
1.1 Los Mapas Geológicos
Es un mapa topográfico en el que las estructuras geológicas se
simbolizan mediante signos y los afloramientos rocosos se
señalan mediante colores y signos convencionales que indican
edad, tipo o composición”.
1.2 El estudio geológico de las minas
•Existen dos tipos: explotaciones subterráneas de pozos y
galerías y minas a cielo abierto.
•Su uso es eminentemente industrial no científico.
•Las más profundas se encuentran en Sudáfrica, llegan hasta
casi 4 km (minas de oro).
•En las minas ya se detecta el gradiente geotérmico de 30ºC/km.

6. 1.3 Sondeos geológicos
• Se realizan orificios muy pequeños (hasta 600 mm de diámetro).
• La finalidad es conocer el subsuelo para la extracción de
materiales o la ubicación de obras civiles.
• Se utiliza una sonda o barrena y se obtienen los testigos.
• Record: península de Kola, Rusia, 12.5 km.

8. 2. MÉTODOS INDIRECTOS
– Método Gravimétrico
– Estudio de la temperatura interna de la Tierra
– Método Magnético
– Método Eléctrico
– Meteoritos
– Método Sísmico

9. El método gravimétrico
1. El método gravimétrico fue aplicado inicialmente en
la prospección petrolífera en los Estados Unidos y
en el golfo de México con el objetivo de localizar
domos de sales, que potencialmente albergan
petróleo. Luego se buscaron estructuras anticlinales
con este método. El fin del siglo XIX el húngaro
Roland von EÖTVÖS desarrolló la balanza de torsión
llamada según él, que mide las distorsiones del
campo gravitatorio causadas de cuerpos de
densidades anómalas enterrados en el subsuelo
como de domos de sal o cuerpos de cromita por
ejemplo.
2. Una anomalía de gravedad se define como la
variación de los valores medidos de la gravedad con
respecto a la gravedad normal después de haber
aplicado las correcciones necesarias. La anomalía de
aire libre resulta de las correcciones de la
influencia de las mareas, de la derive del
instrumento de medición, de la latitud y de la altura.
La anomalía de Bouguer se obtiene aplicando todas
las correcciones mencionadas.
Polos 9.83 m/s2
Ecuador 9.78 m/s2
Anomalía +: minerales metálicos
Anomalía -: minerales poco
densos, como domos salinos.
Océano: menor que en tierra
firme, distinta densidad con la
tierra.

10. El Gravímetro (de HARTLEY)
El gravímetro de HARTLEY se constituye de un
peso suspendido de un resorte. Por variaciones
en la aceleración gravitatoria de un lugar al
otro el resorte principal se mueve y puede ser
vuelto a su posición de referencia por medio
de un movimiento compensatorio de un resorte
auxiliar o de regulación manejable por un
tornillo micrométrico. El giro del tornillo
micrométrico se lee en un dial, que da una
medida de la desviación del valor de la
gravedad con respecto a su valor de
referencia. Por la posición del espejo en el
extremo de la barra, su desplazamiento es
mayor que el desplazamiento del resorte
principal y como el recorrido del haz luminoso
es grande, se puede realizar medidas de
precisión cercanas al miligal.

12. La temperatura de la Tierra aumenta con la
profundidad, 3ºC/100metros, solo en los
primeros 30-50Km.
Estudio de la temperatura interna de la
Tierra.

13. Se denomina Gradiente geotérmico a la variación de temperatura, que aumenta
con la profundidad en la corteza terrestre. El valor promedio de este gradiente
es de 3 ºC/100m de profundidad, considerando que se avanza desde la
superficie hacia el centro de la esfera terrestre.

14. El Método Magnético
La Tierra se comporta como un gran imán.
Crea un campo magnético a su alrededor.
Sus polos no coinciden con los geográficos, se
mueven irregularmente y cambia su polaridad.
La declinación magnética: ángulo entre el
meridiano magnético y terrestre.

15. Anomalías del campo magnético terrestre.
-Relacionado con la rotación terrestre.
-Origen: el núcleo terrestre:
- Externo: fluido y metálico.
- Interno: sólido y metálico.
-La corteza terrestre compuesta por diferentes materiales.

17. MAPA DE DECLINACIONES
MAGNÉTICAS.
Las zonas donde las isógonas están más cercanas entre sí nos
informan sobre la existencia, en profundidad, de yacimientos
metálicos ricos en hierro.

18. Mapa de líneas isógonas (puntos de igual declinación magnética )
La figura representa los valores de declinación magnética para el año 2000.

19. Anomalías magnéticas: en rojo por encima de lo normal, en azul por debajo.
Mapa Digital de Anomalías Magnéticas del Mundo, en la corteza terrestre que, lejos de
ser homogénea, presenta múltiples variaciones y peculiaridades.
Este mapa ayudara a conocer la composición de la corteza o a encontrar yacimientos de
hierro.

20. Anomalía de Kursk: sobre el mar negro

21. Variación de la declinación de 180º.
INVERSIÓN DE LA POLARIDAD. ¿Origen?
Desde el Jurásico 300 veces.
En los últimos 4 Ma 12 veces.
La expansión del fondo oceánico y las inversiones de polaridad: claves
para la tectónica de placas.

22. MÉTODO ELÉCTRICO
• Las rocas poseen baja conductividad. Se estudia la
resistividad que presentan al paso de la corriente.
• Se crea un campo eléctrico con una fuerte diferencia
de potencial.
• Consta de :
– 2 electrodos unidos a una pila y se crea un campo
eléctrico.
– 2 electrodos unidos a un voltímetro que mide la
diferencia de potencial entre los 2 electrodos de
corriente.
• Al desplazar los electrodos aumentan en profundidad,
preciso hasta 1000 metros.

23. MÉTODO ELÉCTRICO

24. Método eléctrico
-Con los datos obtenidos se dibujan gráficas que permiten saber
tipos de rocas y profundidades.
-Útil en prospección de aguas subterráneas y yacimientos metálicos.

25. Estudio de meteoritos
• Cuerpos sólidos que entran en la órbita de la
Tierra (impactan o se desintegran en la
atmósfera, estrellas fugaces).
• Proceden del cinturón de asteroides (Marte-
Júpiter).
• Informantes de la composición terrestre: origen
planetoide que no formaron planeta terrestre por
interferencias gravitatorias entre Marte-Júpiter.
• 9% acondritas= silicatos de hierro, calcio y
magnesio muy parecidos al basalto.
• 86% condritas= silicatos de magnesio muy
parecidos a las peridotitas.
• 4% sideritos: Fe y Ni, muy parecido a la
composición del núcleo
• 1% siderolitos: Fe y silicatos parecido a la
composición del núcleo.

27. Método Sísmico
-Importante por la cantidad de información suministrada.
-Importante la cooperación entre países.
-Años 60: inicio de la red internacional de sismógrafos.
-Estudio de ondas sísmicas que se originan al producirse un
terremoto.
ONDAS SUPERFICIALES

28. Las ondas sísmicas
La velocidad de propagación de las ondas depende de : la densidad, rigidez y
compresión de los materiales que atraviesa la onda.
Tipos de ondas:
1. Ondas P: Son las más rápidas, con una velocidad de 6-13 km/s, son ondas
longitudinales, dependen de la compresión(tensión), rigidez y densidad de
la materia que atraviesa. Su velocidad es mayor en rígido que en fluido.
Por tanto, cambios en la velocidad de propagación de las ondas suponen
cambios en el estado físico y/o composición de las capas.
2. Ondas S:con una velocidad de 3-8 km/s es menor que la de las ondas P.
No se transmiten por líquidos ya que la rigidez es 0. Son ondas transversales.
Las zonas de cambios bruscos delimitarán las discontinuidades.

29. ONDAS INTERNAS

30. sismograma
sismógrafo

33. Discontinuidades sísmicas.
• Discontinuidades de primer orden: Cambios bruscos en la velocidad
y cambios de material.
D. Mohorovicic (Corteza-Manto)
C.C 35-70 Km.
C.O 8-10 Km.
D.Gutenberg (Manto- Núcleo) 2900Km.
• Discontinuidades de segundo orden: Cambios poco en la velocidad y
cambios del estado físico del material.
D. Conrad (Zona transición de Corteza) 37 Km.
D. Repetti (Zona transición de Manto) 700-800 Km.
D. Lehmann-Wiechert (Zona transición de Núcleo) 4900-5150Km.
La estructura interna de la Tierra según un modelo básico se divide en 3
capas concéntricas.

35. D. Mohorovicic
D. Gutenberg
D. Lehmann
Wiechert

36. Andrija Mohorovicic
Gutenberg

37. El Método sísmico
Uso: explotación y detección de yacimientos minerales
Método: explosiones controladas generan seísmos de escasa
energía. Se estudian las ondas producidas, tanto de refracción
como de reflexión. El aparato empleado es el geófono.

38. 3. Las nuevas tecnologías aplicadas
a la investigación geológica.
1. El sistema de posicionamiento global (GPS)
Se creó como sistema de posicionamiento militar.
Fines no militares existe un error de 30 metros.
2. Teledetección y sistemas de información geográfica (SIG)
2.1.Teledetección: Obtención de imágenes fotográficas del planeta por
sensores (aviones o satélites).
Satélites artificiales: Obtención de imágenes en 3D.
2.2. Sistemas de información geográfica: Recogen gran cantidad de datos
de diferente naturaleza y los organizan según criterios geográficos.
Utilizando objetos gráficos de un mapa digital.

39. Las nuevas tecnologías aplicadas a la
investigación geológica.
3.Tomografía sísmica
Estudio de la velocidad de las ondas sísmicas dentro de la misma capa.
- Método novedoso: Un conjunto de ordenadores conectados con una red de
sismógrafos digitales generan imágenes en 3D.
- El fundamento es el análisis de pequeñas variaciones de la velocidad de las
ondas sísmicas, con aparatos de gran sensibilidad.
- A mayor velocidad, mayor rigidez (+frías) Corrientes descendentes
- A menor velocidad, menor rigidez (+calientes) Corrientes ascendentes

40. Tomografía sísmica
Fuentes del calor interno de la Tierra
- Calor remanente: el calor residual del proceso de formación de la Tierra.
-Frenado de mareas: la atracción de la Luna sobre la Tierra hace que el Núcleo
interno, al estar rodeado por el Núcleo externo líquido, tenga un movimiento
ligeramente distinto al de rotación del conjunto del planeta. Esto genera un
rozamiento en el Núcleo externo que origina calor .
-Anomalías geotérmicas: El gradiente térmico no es homogéneo en toda la Tierra
- Reacciones nucleares: se supone que en el Núcleo se producen reacciones
nucleares de desintegración de elementos radiactivos (U238, K40…).

41. Estructura interna de la Tierra
• Las ondas sísmicas cambian su velocidad y dirección al
recorrer los materiales terrestres, el interior de la
Tierra es heterogéneo.
• Surgieron dos modelos:
– MODELO GEOQUÍMICO
– MODELO DINÁMICO

42. MODELO GEOQUÍMICO MODELO DINÁMICO

43. MODELO GEOQUÍMICO
•Antecedentes: modelo SIAL/SIMA (válido hasta la década de 1970).
•La corteza se dividía en dos capas: superior o SIAL (silicio y aluminio)
en los continentes y SIMA (silicio y magnesio) que formaba los fondos
oceánicos y se extendía debajo del SIAL.
•Hoy día se desestima esta visión y se sabe que la Tierra está formada
por varias capas: corteza, manto y núcleo.

44. La corteza
Espesor de 8 a 70 km, desde la superficie hasta la discontinuidad de Mohorovicic.
• Corteza continental: Muy heterogénea en composición.
– Grosor 35-70 km
– Rocas más antiguas (3800m.a.) y menos densas que C. oceánica.
– Tres zonas :
1. Zona superficial (3 tipos de rocas)
2. Zona media (metamorfismo intenso y rocas ígneas ácidas)
3. Zona profunda (metamorfismo muy intenso y rocas ígneas básicas)
- Zona transición entre rocas ígneas ácidas y básicas a 37 Km, D Conrad?
• Corteza oceánica: Composición homogénea.
– Espesor entre 8-10 km.
– Tres capas :
1. Capa de sedimentos( mayor grosor cerca continentes y menos en la dorsal)
2. Capa de basaltos (forma rocas almohadilladas)
3. Capa?? de gabros (composición química igual al basalto, solidifica más lento).

46. rocas almohadilladas

47. La corteza continental emergida:
 Estructura horizontal de la corteza
 En las zonas continentales emergidas:
1.Escudos o cratones (estables, sin actividad Sísmica al menos desde el
Paleozoico) de rocas ígneas y metamórficas las antiguas de 3500 Ma. y relieves
suaves por la erosión.
Ej. Escudo de El Congo,
Siberiano, Báltico o canadiense.
2.Orógenos o cordilleras: Zonas de actividad Sísmica, relieves visibles de los
continentes, todo tipo de rocas.
Ej. Pirineos, Himalaya...
3.Plataforma interiores: entre los cratones y orógenos, en zonas de depresión
con sedimentos de la erosión de cordilleras.
Ej. Cuenca del Ebro.

48.  En márgenes continentales:
1. Plataforma continental: sumergida en el océano, hasta los 200 m,
sedimentos variados y pendiente suave.
2. Talud continental: entre plataforma continental y fondos oceánicos, con
pendiente acusada formada por sedimentos depositados en la plataforma. Se
observan cañones, surcos submarinos por corrientes de contacto.
La corteza continental sumergida
Estructura horizontal de la corteza

50.  Estructura horizontal de la corteza:
 En fondos oceánicos:
1.Llanura abisal: A 4 Km con pocos sedimentos. Aparenen edificios volcánicos que
darán islas volcánicas o guyot.
2.Fosa submarina: Son depresiones largas y profundas, 11 Km. Asociados a zonas de
subducción.
3.Dorsal oceánica: Con 1-4 Km de altura, 1500 Km de anchura y 65000 km de
longitud. Localizadas en fondos oceánicos y una depresión central estrecha (rift).
4.Fallas transversales: son fracturas transversales que rompen las dorsales, se
originan al mismo tiempo que la dorsal.
La corteza oceánica

51. La corteza oceánica

52. El manto
• Hasta los 2900 km.
• 83% del volumen del planeta.
• 65% de la masa del planeta.
Se cree que los materiales son silicatos
de Fe y Mg.
• La roca predominante es la peridotita,
rocas plutónicas ultrabásicas, color
verdoso y mineral dominante el olivino.
• Manto Superior:
D. Mohorovicic hasta los 700 km.
• Zona de transición:
De 700 a 800 km. D. Repetti.
Variación de gradiente
(espinela-perovskita)
• Manto Inferior:
Desde 800 a 2900 km.
PERIDOTITA

53. Peridotite: Much of the Earth's mantle is made of peridotite like this, though it is
less common to find such rocks at the Earth's surface. This peridotite is made of
irregular interlocking crystals of olivine (bright colours) and magnesium-rich
pyroxene (large grey crystals). Field of view 6 mm, polarising filters.

54. CORRIENTES
DE
CONVECCIÓN
Celdas de
convección

55. El núcleo
•Núcleo externo:
hierro + niquel en estado líquido, se
extiende desde los 2900-5150 km.
•Zona de transición: desde 4900 a
5100 km
•Núcleo interno: principalmente
hierro, en estado sólido, las ondas P
se transmiten a mayor velocidad,
desde los 5150-6371km.
•Composición: a partir del estudio
de los siderolitos.
•Es la capa más interna de la Tierra
•Ocupa 14%de volumen y 32%de
masa del planeta.

56. MODELO DINÁMICO
LITOSFERA
•Capa más superficial de nuestro planeta.
•Capa rígida, de espesor variable , se encuentra fracturada en PLACAS
LITOSFÉRICAS
•Abarca la corteza y la parte del manto superior.
•Litosfera continental (100-300 km) de espesor/Litosfera oceánica (50 km) .

58. ASTENOSFERA Hasta los 400 km. Espesor aprox. 100 km.
•El material esta parcialmente fundido.
•Rocas en estado próximo a la fusión, penachos calientes.
•Las ondas se propagan a menor velocidad que zonas adyacentes.
•Se cuestiona su existencia en la actualidad.
MESOSFERA Hasta 2900Km.
•Material sólido.
•Estudios de tomografía sísmica muestran la
existencia de celdas de convección.
•En contacto con el núcleo y en estado de
semifusión aparece la denominada “capa D’’.
Capa D:entre el límite manto- núcleo de
200 Km de espesor, sobre D. Gutenberg.

59. ENDOSFERA
Equivale al núcleo del modelo geoquímico.
•Núcleo externo:
•Desde 2900 a 5150 km.
•Fluido, gira a distinta velocidad.
•Origen del campo magnético
terrestre al desplazarse el hierro
fundido.
•Núcleo interno:
•Desde 5150 a 6370 km (centro
geográfico de la Tierra)
•Es sólido.
•Motivo: las altas presiones, que
disminuyen el punto de fusión.
Aurora austral originada por el
campo magnético generado por
el núcleo de la Tierra.