Composição e Estrutura da Terra Profunda

A Terra é diferenciada em um núcleo metálico, um manto de silicato e uma crosta fina, uma estrutura em camadas inferida pela combinação de perfis sísmicos com a física do comportamento dos minerais em profundidade.

Definition

A composição e estrutura da Terra profunda refere-se à constituição química e à organização física em camadas do interior do planeta, um núcleo rico em ferro, um manto de silicato e uma crosta, conforme inferido a partir de modelos de velocidade sísmica e densidade combinados com a física mineral e a geoquímica.

Scope

Este tópico abrange a composição química e a estrutura física do interior profundo da Terra: as principais camadas e os limites entre elas, o núcleo dominado por ferro com suas partes líquida e sólida, o manto de silicato e suas subdivisões de transição de fase, e o manto mais profundo sismicamente distinto. Ele trata de modelos de referência da Terra de densidade e velocidade, a relação de Adams-Williamson e a lei de Birch que ligam velocidade à densidade e composição, e as restrições geoquímicas e cosmoquímicas sobre a composição global. A ênfase está no que a Terra profunda é feita e como ela está organizada.

Core questions

• Quais são as principais camadas da Terra e os limites entre elas?
• De que é feito o núcleo e por que parte dele é sólida e parte líquida?
• Como as transições de fase subdividem o manto?
• Como a velocidade sísmica e a densidade são usadas para inferir a composição?

Key concepts

• Diferenciação da crosta, manto e núcleo
• Núcleo externo líquido e núcleo interno sólido
• Zona de transição do manto e mudanças de fase
• Modelos de referência da Terra de densidade e velocidade
• Lei de Birch e a relação de Adams-Williamson

Key theories

Modelos de referência da Terra

Modelos com média esférica, como o PREM, compilam velocidade sísmica, densidade e atenuação em função da profundidade, definindo as principais camadas e servindo como base quantitativa para interpretar a estrutura da Terra profunda.

Lei de Birch e composição

A relação empírica de Birch entre a velocidade sísmica e a densidade em peso atômico médio fixo permite que as propriedades elásticas medidas pela sismologia sejam traduzidas em restrições sobre a composição e o estado do interior profundo.

Mechanisms

No início de sua história, a Terra se diferenciou, com o ferro denso afundando para formar um núcleo, enquanto os silicatos mais leves subiram para formar o manto e a crosta; as velocidades sísmicas e os saltos de densidade marcam os limites entre essas camadas e as transições de fase induzidas pela pressão dentro do manto, e a correspondência destas com as propriedades elásticas de minerais e metais candidatos, guiada pela lei de Birch e composições de meteoritos, fixa a provável composição de cada camada.

Clinical relevance

O conhecimento da composição e estrutura do interior sustenta modelos de convecção do manto, o geodínamo e a evolução térmica e química da Terra, e fornece o quadro de referência para localizar terremotos e interpretar a tomografia sísmica.

History

A sismologia do início do século XX revelou o núcleo e o manto, Lehmann encontrou o núcleo interno em 1936, Bullen subdividiu o interior em camadas rotuladas, Birch relacionou a velocidade à composição em 1952, e o Modelo Preliminar de Referência da Terra de 1981 sintetizou estes em um modelo radial padrão ainda em uso.

Key figures

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

Seminal works

• dziewonski1981
• birch1952
• stacey2008

Frequently asked questions

Quais são as principais camadas da Terra?

De fora para dentro, a Terra possui uma fina crosta rochosa, um manto de silicato espesso que constitui a maior parte de seu volume, um núcleo externo líquido rico em ferro e um núcleo interno sólido; estes são distinguidos por sua composição e pela forma como as ondas sísmicas mudam de velocidade através dos limites entre eles.

Por que o núcleo externo é líquido, mas o núcleo interno é sólido?

Ambos são principalmente de ferro, mas embora a temperatura aumente com a profundidade, a pressão aumenta ainda mais rapidamente; em profundidade suficiente, a pressão muito alta eleva o ponto de fusão do ferro acima da temperatura local, então o núcleo interno é sólido enquanto o núcleo externo, um pouco mais raso e mais frio em relação ao seu ponto de fusão, permanece líquido.