Composición y Estructura de la Tierra Profunda

La Tierra se diferencia en un núcleo metálico, un manto de silicatos y una corteza delgada, una estructura en capas inferida al combinar perfiles sísmicos con la física del comportamiento de los minerales en profundidad.

Definition

La composición y estructura de la Tierra profunda se refiere a la composición química y la organización física en capas del interior del planeta, un núcleo rico en hierro, un manto de silicatos y una corteza, según se infiere de los modelos de velocidad sísmica y densidad combinados con la física mineral y la geoquímica.

Scope

Este tema cubre la composición química y la estructura física del interior profundo de la Tierra: las capas principales y los límites entre ellas, el núcleo dominado por hierro con sus partes líquida y sólida, el manto de silicatos y sus subdivisiones por transición de fase, y el manto inferior sísmicamente distintivo. Trata los modelos de referencia de la Tierra de densidad y velocidad, la relación de Adams-Williamson y la ley de Birch que vinculan la velocidad con la densidad y la composición, y las restricciones geoquímicas y cosmoquímicas sobre la composición global. El énfasis está en de qué está hecha la Tierra profunda y cómo está organizada.

Core questions

• ¿Cuáles son las principales capas de la Tierra y los límites entre ellas?
• ¿De qué está hecho el núcleo y por qué una parte es sólida y otra líquida?
• ¿Cómo subdividen las transiciones de fase el manto?
• ¿Cómo se utilizan la velocidad sísmica y la densidad para inferir la composición?

Key concepts

• Diferenciación de la corteza, el manto y el núcleo
• Núcleo externo líquido y núcleo interno sólido
• Zona de transición del manto y cambios de fase
• Modelos de referencia de la Tierra de densidad y velocidad
• Ley de Birch y la relación de Adams-Williamson

Key theories

Modelos de referencia de la Tierra

Los modelos promediados esféricamente, como el PREM, compilan la velocidad sísmica, la densidad y la atenuación en función de la profundidad, definiendo las capas principales y sirviendo como base cuantitativa para interpretar la estructura de la Tierra profunda.

Ley de Birch y composición

La relación empírica de Birch entre la velocidad sísmica y la densidad a un peso atómico medio fijo permite que las propiedades elásticas medidas por la sismología se traduzcan en restricciones sobre la composición y el estado del interior profundo.

Mechanisms

Temprano en su historia, la Tierra se diferenció, el hierro denso se hundió para formar un núcleo mientras que los silicatos más ligeros ascendieron para formar el manto y la corteza; las velocidades sísmicas y los saltos de densidad marcan los límites entre estas capas y las transiciones de fase inducidas por la presión dentro del manto, y la coincidencia de estas con las propiedades elásticas de los minerales y metales candidatos, guiada por la ley de Birch y las composiciones de meteoritos, fija la composición probable de cada capa.

Clinical relevance

El conocimiento de la composición y estructura del interior sustenta los modelos de convección del manto, el geodinamo y la evolución térmica y química de la Tierra, y proporciona el marco de referencia para localizar terremotos e interpretar la tomografía sísmica.

History

La sismología de principios del siglo XX reveló el núcleo y el manto, Lehmann encontró el núcleo interno en 1936, Bullen subdividió el interior en capas etiquetadas, Birch relacionó la velocidad con la composición en 1952, y el Modelo Preliminar de Referencia de la Tierra de 1981 sintetizó esto en el modelo radial estándar que todavía se utiliza.

Key figures

• Inge Lehmann
• Francis Birch
• Adam Dziewonski
• Keith Bullen

Seminal works

• dziewonski1981
• birch1952
• stacey2008

Frequently asked questions

¿Cuáles son las principales capas de la Tierra?

De afuera hacia adentro, la Tierra tiene una delgada corteza rocosa, un manto de silicatos grueso que constituye la mayor parte de su volumen, un núcleo externo líquido rico en hierro y un núcleo interno sólido; estos se distinguen por su composición y por cómo las ondas sísmicas cambian de velocidad a través de los límites entre ellas.

¿Por qué el núcleo externo es líquido pero el núcleo interno es sólido?

Ambos están compuestos principalmente de hierro, pero aunque la temperatura aumenta con la profundidad, la presión aumenta aún más rápido; a suficiente profundidad, la muy alta presión eleva el punto de fusión del hierro por encima de la temperatura local, por lo que el núcleo interno es sólido mientras que el núcleo externo, algo menos profundo y más frío en relación con su punto de fusión, permanece líquido.