1. Ivan Figuerola Rambla SAP 106
Biologia i geologia 1r BAT: Estructura interna de la terra
Contenido
1.-Ubicació dins del marc legal...................................................................................................... 1
2.- Ubicació dins de l’assignatura de Biologia i Geologia .............................................................. 3
2.1.- Avaluació ........................................................................................................................... 3
3.- Temporalització........................................................................................................................ 4
4.- Desenvolupament de les sessions ........................................................................................... 5
5.- Bibliografia ............................................................................................................................. 19
1.-Ubicació dins del marc legal
Segons el DECRET 102/ 2008 la estructura interna de la terra, pertany a l’assignatura
de biologia i geologia de 1r de batxillerat i es troba dins del BLOC III. Estructura interna de la
Terra. Mètodes d’investigació geològica del nucli de continguts.
En este nucli es proposa realitzar una anàlisi de les teories actuals sobre
l’estructura interna del nostre planeta partint d’aquelles que intenten explicar el seu origen.
Per a això es tractaran algunes de les propietats i característiques físiques de la Terra, la
seua estructura i composició química, i s’avançarà en la comprensió que l’evolució dels dits
coneixements està en relació amb l’avanç dels mètodes utilitzats en geologia.
També s’analitzaran aquells aspectes essencials de la Teoria de la Tectònica de
Plaques, que expliquen d’una manera unificada els processos endògens del nostre planeta. Els
continguts que corresponen a este nucli són:
- Origen de la Terra.
- Hipòtesis sobre l’estructura i la naturalesa fisicoquímica de l’interior de la Terra.
Diferents mètodes d’estudi. Diferenciació en capes.
- Interpretació de dades proporcionades pels diferents mètodes per a la
reconstrucció de models de l’estructura de la Terra.
- Les plaques litosfèriques: estructura i dinàmica. La màquina tèrmica de l’interior
terrestre. Conducció i convecció de la calor interna.
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2. Origen i evolució dels oceans i continents. El cicle de Wilson.
- Aspectes essencials i unificadors de la Teoria de la Tectònica de Plaques en la
dinàmica interna del planeta.
- Valoració de la importància dels mètodes tècnics en l’avanç del coneixement sobre
l’interior de la Terra.
- Mètodes tradicionals aplicats a la investigació de l’estructura del nostre
planeta. El treball de camp: reconeixement in situ, recol·lecció de mostres; precaucions. El
treball al laboratori: anàlisis químiques, físiques i petrològiques.
- Les noves tecnologies en la investigació geològica: satèl·lits, GPS i teledetecció.
Els Sistemes d’Informació Geogràfica (SIG).
- Interpretació de mapes topogràfics, talls i mapes geològics senzills.
Els criteris d’avaluació específics d’ aquest tema segons la normativa són els següents:
1. Aplicar les principals teories sobre l’origen i l’evolució de la Terra per a explicar
les seues característiques geològiques.
2. Aplicar les estratègies pròpies del treball científic per a la resolució de problemes
relatius a l’estructura i composició de la Terra.
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3. 2.- Ubicació dins de l’assignatura de Biologia i Geologia
En aquest cas aquest el tema s’impartiria al 1r trimestre després del tema Conèixer la
terra i descobrir el seu passat.
1r trimestre: Geologia
•
•
•
•
•
•
Conèixer la terra i descobrir el seu passat
Origen i estructura de la terra
Dinàmica litosfèrica
Manifestacions de la dinàmica litosfèrica
Magmatisme i tectònica de plaques
Els processos geològics externs i el relleu
2.1.- Avaluació
Al llarg del trimestre es realitzaran 3 proves escrites. La nota del trimestre serà la
mitjana aritmètica de les tres notes de les proves que valdrà un 80% (es pondera a partir de
3.5). S’avaluaran la llibreta on estaran totes les activitats, com els resums i esquemes realitzats
per l’alumne tant a casa com a classe amb un 10% i l’actitud enfront de la matèria i el
comportament per tal de pujar o baixar la nota trimestral en un 10%.
Si no es supera un trimestre es realitzarà una prova de recuperació després de
l’avaluació on s’avaluarà tots els continguts impartits en aquest trimestre i la nota d’aquesta
valdrà també un 80%.
Per pujar nota els alumnes podran realitzar una prova escrita d’un o més trimestres en
finalitzar el curs. El valor d’aquest examen també serà del 80% i contarà la nota més alta.
Aquest tema s’avaluarà conjuntament amb el tema anterior Conèixer la terra i
descobrir el seu passat.
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4. 3.- Temporalització
Per al desenvolupament d’aquest tema es requeriran 5 sessions de 55 minuts. Els
continguts que es donaran en cada sessió seran els següents:
SESSIÓ 1
•
Origen del sistema solar
o Teoria planetesimal
o Formació de la terra
o Origen de la lluna
•
Com és l’interior de la terra? Algunes dades directes
o Mines i sondatges
o Volcans
Massa i densitat de la terra
o L’interior és més dens
•
SESSIÓ 2
•
Sismes i ones sísmiques
o Registre de terratrèmols
o Propagació de les ones sísmiques
o Per què canvia la direcció de les ones sísmiques?
•
•
Quina informació aporten els terratrèmols
o Discontinuïtats principals. Interpretació
o Altres discontinuïtats
Altres dades indirectes
o Temperatura de l’interior terrestre
o Magnetisme terrestre
o Meteorits
•
•
Una terra estructurada en capes
Unitats dinàmiques
SESSIÓ 3
SESSIÓ 4
SESSIÓ 5
Proba escrita
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5. 4.- Desenvolupament de les sessions
SESSIÓ 1
10’ test de coneixements previs (activitats d’introducció). Mitjançant aquest test podrem saber
quin és el nivell inicial de la classe sobre aquest tema
20’ introducció del tema i explicació teòrica de l’origen del sistema solar, com és l’interior de la
terra? Algunes dades directe i la massa i la densitat de la Terra
25’ Realització d’esquemes o resums de l’explicació del dia i activitats de consolidació.
Activitats consolidació:
1) Penses que un magma format per fusió parcial té la mateixa composició química que la
roca originària? Per què?
No, perquè el magma originat per fusió parcial només posseeix els minerals amb punt de fusió
més baix de la roca originària.
2) En vista del gràfic de densitats, a quina profunditat ocorre el canvi més gran en la
classe de materials?
2900 km
SESSIÓ 2
10’ Breu repàs del temari impartit el dia anterior preguntant als alumnes el que vam donar i
correcció de les activitats.
20’ Explicació teòrica de Sismes i ones sísmiques
5’ Visualització d’un vídeo on els alumnes podran veure quins són els efectes que provoquen
les diferents ones dels terratrèmols i resolució d’algunes preguntes de tipus test relacionades
amb el text: http://www.youtube.com/watch?v=o_9XHnvyUJU&feature=related. Amb aquest
vídeo es pretén que els alumnes interioritzen els coneixements teòrics que acaba d’impartir el
professor.
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6. 1-. Quines son les primeres ones que es manifesten en un terratrèmol?
a. Les primàries
b. Les secundàries
c. Les superficials
2-. Quines són les segones en arribar?
a. Les primàries
b. Les secundàries
c. Les superficials
3.- Quines ones porten la major part de l’energia del terratrèmol?
a. Les primàries
b. Les secundàries
c. Les superficials
4.- Quins perills té un terratrèmol que es produïx en ciutats properes a la mar?
a. Allaus
b. Volcans
c. Tsunamis
20’ Realització d’esquemes o resums de l’explicació del dia
Activitats per a realitzar a casa (consolidació):
1.- En todos los terremotos hay una zona de la superficie terrestre en la que no se reciben
ondas de ese sismo; se llama zona de sombras. ¿Qué deducciones se extraen de su existencia?
La zona de sombras se explica debido a la existencia de un núcleo externo fundido. Cuando las
ondas S llegan a esa profundidad dejan de propagarse, como se ha visto en las gráficas de
velocidades de propagación, y las P sufren una brusca bajada de velocidad y, además, se
refractan acercándose a la normal según la ley de Snell; cuando salen de nuevo del núcleo
externo, vuelven a refractarse, en este caso alejándose de la normal, por eso abren un ángulo
en el que no se propagan. En la figura siguiente se esquematiza el fenómeno.
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7. 2. Las velocidades de propagación de las ondas sísmicas P y S vienen reflejadas en
las siguientes fórmulas.
En las que:
E es el coeficiente de rigidez de los materiales por los que atraviesan las ondas, y que en los
fluidos vale cero.
K es el coeficiente de incompresibilidad que tiene siempre valor positivo, mayor en los sólidos,
menor en los líquidos y menor aún en los gases.
Des la densidad.
a) ¿Explica esta fórmula por qué la velocidad de propagación de las ondas P es siempre mayor
que la de las S?
Sí. Se debe a que el numerador de la ecuación de la velocidad de las ondas P es siempre
mayor, ya que4/3 E > E y, además, existe un coeficiente positivo adicional que es K.
b) ¿En qué tipo de medios no se propagan las ondas S?
Las ondas S no se propagan en medios fluidos porque en ellos E = 0 y, por tanto, Vs =0.
c) ¿Por qué si la densidad de los materiales aumenta en profundidad y es inversamente
proporcional a la velocidad de propagación de las ondas, esta también aumenta
en profundidad?
Porque también aumentan, en mayor proporción que lo hace la densidad, E y K, de forma que
el cociente es progresivamente creciente.
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8. SESSIÓ 3
10’ Breu repàs del temari impartit el dia anterior preguntant als alumnes que vam donar i
correcció de les activitats.
25’ Explicació teòrica de Quina informació aporten els terratrèmols i Altres dades indirectes
20’ Realització de les següents activitats de consolidació i correcció:
1.- ¿Qué discontinuidades se establecen en el interior terrestre a la vista de los datos sísmicos?
¿Cuáles son las principales? ¿Y las secundarias? ¿Qué capas separan? ¿A qué profundidad se
encuentra cada una de ellas?
PRINCIPALES:
–Mohorovicic: separa la corteza del manto y se encuentra a 30 km de profundidad media.
–Gutenberg: separa el manto del núcleo y se encuentra a 2900 km de profundidad.
SECUNDARIAS:
–Lehmann: separa el núcleo externo del interno y se encuentra a una profundidad de 5150 km.
–La de los 670 km: separa el manto superior del inferior
2.- La estructura interna de la Tierra es el resultado de los datos aportados por diferentes
métodos de estudio. ¿Podrías decir qué datos aporta cada método? ¿Por qué los métodos
sísmicos son los que más datos aportan?
Los principales datos que aportan los diferentes métodos son:
DIRECTOS:
–Sondeos y minas: características y composición de los materiales más superficiales de la
corteza y valor del gradiente geotérmico superficial.
–Volcanes: temperatura de zonas del manto y composición de las rocas de la corteza y de
algunas del manto.
INDIRECTOS:
–Sísmicos: estructura interna de la Tierra y estado físico de los materiales.
–Térmicos: distribución de la temperatura en profundidad.
–Magnéticos: existencia de un núcleo metálico fluido.
–Meteoritos: composición de las capas del interior terrestre.
Los métodos sísmicos son los que más datos aportan porque las ondas sísmicas atraviesan
todo el interior terrestre y modifican su comportamiento ante los cambios en la composición o
el estado físico de los materiales.
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9. 3.- Si el gradient geotèrmic fóra en tota la terra el que existeix a les zones superficials, quina
temperatura hi hauria al centre del planeta?
Radi Terra = 6370 Km
30o
1 Km
Al centre de la Terra hi hauria una temperatura de (6370 x 30) 191100oC
SESSIÓ 4
5’ Breu repàs del temari impartit el dia anterior preguntant als alumnes que vam donar.
25’ Explicació teòrica de Una terra estructurada en capes i Unitats dinàmiques.
25’ Realització de les següents activitats i correcció:
1.- Llegeix el text i contesta les següents preguntes:
-
Resum l’experiment descrit, explicant què faria avançar el ferro cap a l’interior de la
Terra.
L’experiment consisteix en enviar una sonda a l’interior de la Terra a través d’alguna falla
existent. La sonda s’enviaria juntament amb una gran quantitat de ferro fos. Aquest ferro
podria avançar,a 18Km/h, cap a l’interior de la Terra degut a que el nucli de la mateixa és
magnètic. La sonda es comunicaria amb l’exterior per mitjà d’ones de so i ens aportaria dades
sobre la temperatura, la conductivitat elèctrica i la presència de determinats elements químics.
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10. -
Indica 3 dificultats que trobes a aquest projecte i indica l’interès d’aquesta
investigació.
1. La quantitat de ferro fos que es necessita és enorme.
2. La sonda haurà de ser d’un material que tinga la capacitat d’aguantar les altes
temperatures i les pressions de l’interior de la Terra.
3. L’alt cost econòmic que suposaria l’execució d’aquest projecte.
Aquesta investigació té molt d’interès degut a que per mitjà d’aquesta podrem conèixer
realment com és l’interior de la Terra i de què està constituït.
-
Explica en què consisteix el període de desintegració de les substàncies radioactives i
posa un exemple
És el temps necessari per a que es desintegren la meitat dels nuclis d’un material radioactiu.
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Urani-235
7,038·10 anys
Rubidio-87
9
Urani-238
4,468·10 anys
4,88·10 anys
Calci-41
Radio-226
1620 anys
Estroncio-90
Iode-131
9
Potasi-40
1,28·10 anys
1,03·10 anys
Carboni-14
5760 anys
Cesi-137
30,07 anys
Bismut-207
31,55 anys
28,90 anys
Cobalt-60
5,271 anys
Cadmí-109
462,6 dies
8,02 dies
Radó-222
3,82 dies
Oxígen-15
122 segons
10
5
2.- ¿A qué se debe el estado físico de las capas de la Tierra? ¿Podrá cambiar este en el futuro?
¿Por qué?
A la composición y las condiciones de presión y de temperatura de su interior. La presión
tiende a mantener cercanas las partículas materiales mientras que la temperatura hace vibrar
esas partículas que pueden llegar a romper sus enlaces y fundirse.
Este estado puede variar en el futuro, ya que, aunque existen en su interior elementos
radiactivos que generan calor, se produce una emisión de dicho calor por irradiación al espacio
exterior. Cuando se consuma el combustible radiactivo, las temperaturas del interior no serán
suficientes para mantener fundidos los materiales.
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11. 3.- ¿Crees que otros planetas del sistema pueden tener una estructura interna parecida a la de
la tierra? ¿Por qué?
Sí, porque la materia es universal y al formarse el sistema solar, los cuerpos que tuviesen una
masa parecida atraerían gravitacionalmente materiales semejantes en composición
y densidad. El estado fundido inicial de esos planetas favorecería la zonación por gravedad de
sus materiales constituyentes y, por tanto, su estructuración en capas de densidad creciente
como ocurre en la Tierra.
Activitats per a realitzar a casa (síntesi):Aquestes activitats son molts útils de cara a l’examen ja
que tracten gran part del contingut del tema.
1.- Ompli els buits de l’esquema següent:
Solució:
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12. 2.- Activitats d’autoavaluació:
1. Señala la respuesta correcta:
Las ondas S no se transmiten en líquidos.
Las ondas P son las más rápidas.
Las ondas superficiales son muy destructivas.
Todas son correctas.
2. ¿Qué parte de la Tierra se encuentra en estado líquido?
Ninguna. Toda la Tierra es sólida.
El Manto, pues los continentes flotan en él.
Todo el Núcleo, debido a la temperatura que posee.
Sólo el Núcleo Externo.
3. ¿Dónde se encuentra la Astenosfera?
Justo bajo la Corteza.
Es una parte del Manto.
Se corresponde con el Núcleo Externo.
En ningún sitio. No existe.
4. En general, ¿qué parte de la Corteza es más antigua?
La Oceánica.
La Continental.
Son, más o menos, de la misma edad.
No se puede llegar a saber con exactitud.
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13. 5. Y ¿cuál es más heterogénea?:
La Oceánica.
La Continental.
Son similares.
Depende de la región geológica a que nos refiramos.
6. ¿Cuál es más gruesa?
La Oceánica.
La Continental.
Son aproximadamente del mismo grosor.
En unas zonas la Oceánica y en otras la Continental.
7. ¿En qué capa se origina el campo magnético terrestre?
Justo bajo la Corteza.
En una parte del Manto.
En el Núcleo.
En la Astenosfera.
8. Las peridotitas son:
Un tipo de rocas que son similares a las de Manto superior.
Un tipo de meteoritos.
Unas rocas que aparecen en la corteza oceánica.
Un tipo de volcán muy raro.
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14. 9. La coordinación tetraédrica significa:
Es un tipo de roca del Manto inferior.
Que un átomo se rodea de otros 4.
Que un átomo se rodea de otros 6.
Algo referido a la corteza continental.
10. La convección es:
Un tipo de transmisión de calor con movimiento de materia.
Un tipo de transmisión de calor sin movimiento de materia.
Un tipo de transmisión de calor por ondas sísmicas.
Algo exclusivo del Manto terrestre.
11. El motor interno terrestre funciona debido:
A la radiación solar y sus mareas gravitacionales.
A los elementos radiactivos acumulados en el Núcleo terrestre.
Al calor interno del Manto.
Al calor interno del Núcleo y a los elementos radiactivos del Manto.
12. Las corrientes convectivas del Manto se deben a:
Disminución de volumen de las rocas con el aumento de temperatura.
Aumentos en la densidad.
Cambios en la densidad con la temperatura y la acción de la gravedad.
Disminución de densidad.
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15. SESSIÓ 5
55’ Realització de la proba escrita dels temes: Conèixer la terra i descobrir el seu passat (3p) i
Origen i estructura de la terra (7p).
Preguntes de la part d’Origen i estructura de la terra:
1.- Interpreta la siguiente gráfica (1p)
¿Qué relación encuentras entre las conclusiones de la gráfica y el descenso de velocidad de las
ondas sísmicas registrado en la astenosfera?
La gráfica representa la relación entre la temperatura de fusión parcial de las peridotitas en
profundidad y la temperatura del interior de la Tierra. Indica que entre los 100 y los 250 km la
temperatura del interior de la Tierra es suficiente para fundir, al menos parcialmente,
las peridotitas, rocas constituyentes del manto en esa profundidad. Esta fusión parcial
explicaría la disminución de rigidez e incompresibilidad de los materiales y, por tanto, el
descenso en la velocidad de propagación de las ondas sísmicas.
El descenso de velocidad de las ondas sísmicas en la astenosfera está explicado porque a partir
de los 100 km de profundidad las peridotitas están parcialmente fundidas, lo cual disminuye su
rigidez y su incompresibilidad y, por tanto, la velocidad de las ondas sísmicas que dependen
directamente de esos dos factores
2.- ¿Qué datos sobre el interior terrestre aporta la existencia de un campo magnético en la
Tierra? Razona la respuesta. (0.5p)
Que nuestro planeta posee un núcleo metálico en permanente agitación.
Mayoritariamente se acepta que la Tierra se comporta como una dinamo autoinducida: el
hierro fundido circula por el núcleo externo. El movimiento de este fluido metálico en
presencia del campo magnético galáctico origina una corriente eléctrica que produce a su vez
un campo magnético que refuerza al anterior en la Tierra
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16. 3.- En la figura se representa la estructura de un planeta imaginario, el estado de los
materiales que integran sus capas y sus comportamientos al paso de las ondas sísmicas. Dibuja
la gráfica de velocidades de propagación de las ondas P y S en el interior de ese planeta
imaginario. Explica los resultados (1p)
– Corteza sólida. – Manto inferior parcialmente fundido. – Núcleo fundido.
–En la corteza, que es sólida, se propagan las ondas P y las S con velocidades progresivamente
crecientes.
–En el manto, parcialmente fundido, ocurrirá algo similar a lo que ocurre en la astenosfera
terrestre y las ondas experimentarán un descenso de velocidad.
–En el núcleo, que está fundido, las ondas P sufrirán un brusco descenso en su velocidad y las S
dejarán de propagarse.
4.- Hoy día se admite que el manto tiene una composición homogénea. ¿Por qué, entonces,
existen discontinuidades sísmicas en su interior? (0.5p)
Aunque la composición química sea la misma, no lo es la composición mineralógica. Esta
última varía al aumentar la presión y la temperatura. La aparición de fases minerales
diferentes, estables en las nuevas condiciones de presión y temperatura reinantes, son las que
determinan la aparición de discontinuidades.
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17. 5.- Rellena los huecos adecuadamente: (2p)
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18. 6.-Ompli els espais en blanc amb les característiques de cadascuna de les capes de l’interior
terrestre: (2p)
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19. 5.- Bibliografia
http://rincones.educarex.es/byg/index.php/1-bachillerato/biologia-y-geologia
http://es.scribd.com/doc/116560239/Biologia-y-geologia-1%C2%BA-Bachillerato-Solucionarioactividades-complementarias-SM
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/1bachillerato/estrucinternatierra/index.htm
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/1bachillerato/estrucinternatierra/autoevaluaci
on.htm?17=1&calificacion=Calificaci%F3n
Ciencias para el Mundo Contemporáneo. Guía de recursos didácticos. F. Martínez Navarro y J.C.
Turégano García. Edita Gobierno de Canarias
Biologia i geologia 1r batxillerat. E. Pedrinaci, C. Gil y J.M. Gómez de Salazar. Editorial SM
Vídeo 2ª sessió: http://www.youtube.com/watch?v=88HS-4f94-I
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