º

2. ESTRUCTURA I COMPOSICIÓ DE LA TERRA

Recorda

Els terratrémols són vibracions brusques del terreny que es propaguen en forma d’ones sísmiques.

Encara que en l'últim segle s'han registrat grans avenços en el coneixement del nostre planeta, encara queda molt per descobrir.

Com podem conéixer l'interior terrestre si no hi podem accedir?

2.1. Mètodes d'estudi de l'interior terrestre

Els mètodes que han permés als científics conéixer l'interior de la Terra són els següents:

Sondejos i mines. Encara que es podria pensar el contrari, són un mètode poc eficaç. Amb la tecnologia actual no s'ha aconseguit aprofundir més enllà dels 13 km, una distància insignificant comparada amb el radi terrestre, de 6371 km.
Estudi de les roques. Si bé no podem accedir a l'interior terrestre, hi ha fenòmens naturals que treuen a la superfície roques que s'hi han format. Entre aquests cal esmentar l'erosió, que desmantella les roques de la superfície i posa al descobert unes altres originades a més profunditat; i les erupcions volcàniques que, sovint, arrosseguen fragments de l'interior terrestre on es va generar el magma.
Meteorits i asteroides. Es tracta de fragments primigenis del sistema solar que no es van arribar a reunir en un planeta. Ens informen de com serien els materials que es van reunir per a formar la Terra.
Mètodes sísmics. Són, sens dubte, els més importants i es basen en l'anàlisi de les ones sísmiques produïdes en els terratrémols o en explosions controlades. Les vibracions viatgen a través de l'interior de la Terra i el seu estudi, per mitjà de sismògrafs, proporciona informació sobre les capes que han travessat. Hi ha dos tipus d'ones sísmiques internes, les P i les S que viatgen per l'interior terrestre.

Ones	Origen del nom	Velocitat	Mitjans que travessen	Moviment que provoquen
P	Primàries (són les primeres en arribar a la superfície).	Superior.	Tots. Són més ràpides en els sòlids que en els líquids.	Fan vibrar les partícules del terreny en la mateixa direcció que l'ona.
S	Secundàries (es registren en segon lloc)..	Inferior.	Només viatgen pels sòlids.	Fan vibrar les partícules del terreny en direcció perpendicular a la de l'ona.

Les discontinuïtats sísmiques

L'estudi de les ones internes P i S va descobrir l'existència de discontinuïtats sísmiques, llocs a l'interior terrestre on es produeixen canvis bruscos en la velocitat d'aquestes ones, cosa que indica que hi ha diferències en la composició o en l'estat físic dels materials travessats. És a dir, ens mostren els límits entre diverses capes de la Terra.

2.2. Capes composicionals i dinàmiques de la Terra

L'estudi de les ones sísmiques va descobrir un planeta dividit en capes concèntriques, de manera semblant a les capes d'una ceba. Aquestes capes es poden classificar atenent a dos criteris: la composició (model geoquímic) i el seu estat físic (model geodinàmic).

Capes composicionals. Es diferencien per la seua composició i estan separades per discontinuïtats sísmiques.

L'escorça i el mantell, separats per la discontinuïtat de Mohorovicic o floridura, estan compostos per roques: les de l'escorça són menys denses i més riques en silici i alumini que les del mantell, on abunden el ferro i el magnesi.

El nucli, en canvi, és metàl·lic i està format, bàsicament, per ferro. Està separat del mantell per la gran discontinuïtat de Gutenberg.

Aquestes tres capes es disposen en ordre creixent de densitat.

Capes dinàmiques. La litosfera és la capa rígida superficial i engloba tota l'escorça més una porció del mantell superior, també rígid.

Aquesta capa descansa sobre la resta del mantell, l'astenosfera i la mesosfera que, a diferència d'aquesta tenen un comportament més plàstic i dúctil. És a dir, encara que estan en estat sòlid poden fluir molt lentament, com els líquids, especialment la primera.

La majoria del nucli o endosfera està fos (nucli extern), a diferència del centre (nucli intern).

2.3. Moviments verticals: la isostàsia

Encara que els moviments dels continents en l'horitzontal van ser objecte de discussió durant dècades, els moviments en vertical, de pujada i baixada, eren coneguts i acceptats des de l'antiguitat.

Hui sabem que la causa d'aquests moviments és que la litosfera, la capa rígida superficial de la Terra, descansa damunt de l'astenosfera que, encara sòlida, presenta un comportament plàstic.

De manera molt exagerada, podríem dir que la litosfera «sura» per damunt de la resta del mantell i experimenta moviments de pujada i baixada a conseqüència de canvis en la seua massa.

S'anomena isostàsia a l'equilibri de flotació entre la litosfera i el mantell plàstic: si n'augmenta la massa, la litosfera es tendeix a enfonsar en el mantell; si es redueix, tendeix a ascendir.

Quina causa pot tenir que Escandinàvia s'eleve diversos mil·límetres a l'any?

Aquests moviments són molt lents (de l'ordre d'1 cm/any) i, a causa de la rigidesa i el gruix de la litosfera, són necessàries grans variacions de massa perquè es produïsquen. És el cas de la formació o la fusió de casquets de gel de grans dimensions, el depòsit de gruixos de sediments enormes, l'elevació o l'erosió de grans serralades...

2.4. Escorça i litosfera

En l'esquema següent pots veure la relació que hi ha entre escorça i litosfera.

**Relació entre escorça, mantell i litosfera.**

La litosfera és la capa rígida superficial de la Terra i està formada per l'escorça i la part superior rígida del mantell. Però aquesta capa no és contínua sinó que està fragmentada en trossos, que es coneixen amb el nom de plaques. La litosfera continental té més gruix que l'oceànica perquè compta amb escorça continental, més gruixuda i lleugera que l'oceànica.

La gràfica següent mostra les suposicions actuals sobre la variació de la densitat, la temperatura i el punt de fusió dels materials de l'interior terrestre. Com s'observa, el punt de fusió augmenta amb la profunditat. Açò és així per l'efecte de la pressió, que fa possible, per exemple, que el ferro, a pressió atmosfèrica, es fonga a 1550 °C i, tanmateix, estiga sòlid al centre de la Terra, a uns 6000 °C.

Idees clares

L'anàlisi de les ones sísmiques és el mètode d'estudi principal de l'interior terrestre.
L'interior terrestre es disposa en capes concèntriques de composició i estat físic diferents.
La litosfera, que inclou l'escor-ça i part del mantell superior rígid, descansa, «surant», damunt de la resta del mantell, que presenta un comportament plàstic.

Densitat, temperatura i punts de fusió dels materials de l'interior terrestre.

Activitat 12
Molts meteorits com aquest estan formats quasi exclusivament de ferro. Quina informació ens poden donar sobre la Terra?

Activitat 13
Observa la gràfica i respon:

Activitat 14
En quin estat físic estarà la Terra a partir dels 2 900 km?

Activitat 15
Si es produira un terratrémol violent a Austràlia, quines ones detectarien els sismògrafs situats a Espanya?

Activitat 16
El mantell està format per peridotita, una roca rica en ferro i magnesi. Raona per què és més dens que l’escorça.

Activitat 17
Compara la falca de capes composicionals amb el gràfic de la pàgina anterior. Quina relació hi observes?

Activitat 18
En els dos gràfics, el gruix de la capa superficial, l’escorça i la litosfera estan molt exagerats. Quin gruix tindria realment l’escorça (30 km) en una falca de 20 cm ?

Activitat 19
Segons la isostàsia, quin pot ser l’origen de l’«arrel» litosfèrica?

Activitat 20
Explica, en vista de la isostàsia, com respondrà la litosfera (si pujarà o baixarà) en els casos següents:

Activitat 21
Distingeix entre escorça i litosfera.

Activitat 22
Quina litosfera és més gruixuda, la continental o l’oceànica?

Activitat 23
Què representa el canvi brusc de densitat que hi ha cap als 2 900 km?

Activitat 24
Quines zones estarien foses i quines properes a la fusió?

Activitat 25
Completa la següent taula sobre les discontinuïtats indicant la profunditat a la qual es troben i les capes que separen.

Activitat 26
Explica com hem descobert que la Terra té un nucli fos a partir d’una profunditat de 2 900 km.

Activitat 27
Indica, segons la isostàsia, per què a la Terra és tan difícil omplir completament de sediments una conca o erosionar una serralada per complet.