Estructura de la Terra i Tectònica Global

Estructura de la Terra i Tectònica Global

• La part superficial del planeta Terra es compon d’una sèrie de capes concèntriques.

Capes de l'Estructura Superficial

• Litosfera: Capa sòlida més externa amb un gruix aproximat de 100 km.
• Hidrosfera: Capa que cobreix la litosfera i hi penetra fins a 10 km de profunditat; comprèn oceans, rius i glaceres.
• El conjunt de matèria viva a la superfície de la litosfera i la hidrosfera constitueix el que es coneix per biosfera.
• Envoltant totes les capes es troba l'atmosfera.

L'Atmosfera

• L'atmosfera té una composició aproximadament uniforme fins a 80 km d'altitud, formant l'homosfera.
• L'homosfera està composta principalment per N2, O2 i Ar, i components minoritaris com CO2, Ne, He, CH4, Kr, N2O, H2, O3 i Xe.
• Per sobre dels 80 km, l'atmosfera es va aprimant i forma l'heterosfera, amb estrats de gasos ordenats per massa fins als 10.000 km.
• En l'heterosfera, els gasos es distribueixen de baix a dalt en estrats formats per N2, O, He i H2.
• L'homosfera coincideix amb la troposfera, estratosfera i mesosfera.
• La troposfera disminueix amb l'altitud, l'estratosfera augmenta, i la mesosfera torna a disminuir.
• La troposfera té un gruix variable, de 17 km a l'equador a 7 km als pols, representant el 80% de la massa atmosfèrica.
• L'escalfament de la troposfera es produeix per transferència de calor des de la superfície, afavorint els fluxos verticals.
• L'estratosfera arriba fins als 51 km i té fluxos restringits per la inversió tèrmica.
• La capa d'ozó es troba a la part baixa de l'estratosfera (entre 15 i 35 km) amb concentracions d'O3 superiors (2-8 ppm).
• A la mesosfera, la temperatura torna a disminuir amb l'altitud.
• La mesosfera és on es desintegren la majoria dels meteorits que cauen a la Terra.
• La massa total de l'atmosfera s'estima en 5*10^15 tones.
• La part baixa de la troposfera és responsable del transport de vapor d'aigua i partícules en suspensió a causa de la turbulència i la variació de temperatura.

La Hidrosfera

• Els oceans cobreixen aproximadament el 70% de la superfície terrestre.
• La massa total d’aigua oceànica amb una profunditat mitjana de 3800 m és d'aproximadament 1,4·10^18 tones.
• La resta de la hidrosfera (rius, glaceres i aqüífers) és menyspreable comparada amb la massa d'aigua oceànica.
• Es calcula que la massa d'aigua dolça és de 0,5 * 10^15 tones, i el gel (sobretot en els pols) arriba als 22,8 * 10^15 tones.
• La relació entre la massa de la hidrosfera, atmosfera i biosfera és de 70.000:300:1.
• La composició mitjana de la hidrosfera és similar a la dels oceans, amb ions com Cl-, Na+, SO42- i Mg2+.
• A la hidrosfera hi ha corrents importants que actuen com a agents de transport de substàncies dissoltes i en suspensió.

La Biosfera

• La importància quantitativa de la biosfera és petita comparada amb les altres capes externes del planeta.
• Hi ha un intercanvi continu de material entre la biosfera i les capes superiors de la Terra.
• La producció estimada de compostos orgànics a la superfície terrestre és d'aproximadament 10^11 tones/any, principalment en l'oceà.
• La biosfera no sempre ha actuat com ara, ja que la seva massa total superaria la massa de la Terra si la producció actual s'hagués mantingut durant els darrers 500 milions d'anys.
• La biomassa es compon de H2O entre un 50% (boscos) i un 99% (invertebrats marins) en la que hi ha complexes molècules orgàniques.
• Els cinc elements principals de la biosfera són H, C, N, O i P.
• El paper geoquímic de la biosfera és important en l'equilibri de CO2 i O2, en la formació d'esquelets i cloques (que formen dipòsits geològics), així com en la matèria orgànica sedimentària (carbó i petroli).

La Litosfera

• La litosfera inclou les roques accessibles superficialment a la Terra, amb un límit inferior a la discontinuïtat de Mohorovičić, o Moho.
• La discontinuïtat de Moho es troba a una profunditat variable de 5 a 35 km i es detecta sísmicament.
• Els mètodes sísmics i les anàlisis químiques de roques són els principals mètodes d'estudi de la litosfera.
• A partir de la tectònica de plaques (finals dels anys 1960), la profunditat de la litosfera es va augmentar fins als 100 km.
• La litosfera consisteix en l'escorça i la part més superficial del mantell.
• Hi ha diferències entre l'escorça continental i l'oceànica.
• Sota els oceans, el Moho es troba entre 5 i 15 km, estudiat a través de seqüències ofiolítiques: sediments, laves basàltiques i gabres.
• L'escorça oceànica té una composició bàsica, amb menys del 50% de SiO2, i representa el 59% de la superfície terrestre.
• Sota els continents, el Moho es troba entre 30 i 80 km, estudiat per materials sedimentaris en cratons, zones orogèniques i rifts continentals.
• L'escorça continental superficial té granits i gneis en els primers 10–20 km, mentre que granulites es troben a major profunditat.
• La discontinuïtat de Conrad marca el canvi entre la part superficial i la més profunda de l'escorça continental.
• L'escorça continental té gran heterogeneïtat litològica vertical i horitzontal.
• En general, l'escorça continental és més àcida que l'oceànica, amb roques àcides predominants en superfície i canviant a intermèdia a bàsica en profunditat.
• L'escorça continental suposa un 79% del volum de l'escorça.

L'Organització Interna del Planeta

• La configuració interna de la Terra es dedueix de roques profundes, meteorits i mesures geofísiques (ones sísmiques).
• La densitat superficial és 2,69 - 3,25 g/cm3, mentre que la densitat mitjana planetària és 5,52 g/cm3, indicant materials densos interns.
• El mantell s'estén des del Moho fins a 2890 km i es divideix en mantell extern (fins a 670 km) i intern.
• La part externa del mantell és rígida, mentre que a uns 100 km el mantell esdevé la dúctil astenosfera.
• La rigidesa recuperada en la franja de 400-670 km de profunditat.
• El sostre del mantell intern augmenta la velocitat de les ones sísmiques, proporcionalment a un augment sobtat de densitat (20%).
• El mantell té una composició peridotítica (olivina i piroxens), és a dir, ultrabàsica (SiO2 inferior al 45%).
• El Nucli se li sol assigna una composició basada en Fe i Ni amb menor mesura en S i O.
• El nucli extern és líquid fins als 5150 km de profunditat.
• Es creu que el nucli intern és sòlid fins el centre de la Terra (6371 km des de la superfície).

L'Origen del Elements i la Diferenciació Terrestre Primària

• La creació de l'univers va donar lloc al procés inicial per formar els elements.

• Els elements més lleugers formats són 1H, 2H, 3He, 4He i 7Li a travès del Big Bang cosmològic.

• El procés d'alliberació d'energia i una part de matèria exterior a les estrelles gràcies a la formació de la resta d'elements lligat a processos nuclears.

• En l'estadi final d'estrelles més massives (>~1.4 masses solars), es produeix una fase explosiva anomenada supernova

• La supernova allibera bona part de la massa i hi ha la creació de nous elements.

• Es creu que els elements > 2 C es creen durant la supernova.

• Les estrelles s'enriqueixen d'H i He des del moment inicial de formació.

• El nostre Sol és una estrella de tercera generació de nucliosíntesi estelar.

• Els núclids que perduren més són els que es troben la 'vall de l'estabilitat'.

• Les forces de repulsió entre protons introdueixen una major proporció de neutrons per assolir estabilitat en núclids més màssics.

• L'anàlisi dels espectres d'emissió i absorció permeten saber la seva composició química.

• El Sol representa el 99,9% de la massa del sistema solar repartida en 71% d'H, 27% He i només un 2% d'elements.

• Les abundàncies relatives dels elements reflecteixen regles d'estabilitat i destrucció nuclear.

• L'abundància tendeix a disminuir ràpidament a mesura que el nombre atòmic creix.

• Les reaccions que alliberen energia són espontànies, les altres consumeixen energia

• Els processos de fusió nuclear estel·lars s'aturen al Fe. La progressió en la formació d'elements només va procedir per captura neutrònica.

• El Pb també presenta un cert pic d'abundància perquè és on van a parar moltes sèries de desintegració radioactiva d'elements més màssics.

• Hi ha dos grans tipus de meteorits: els condrítics (que presenten uns agregats esferoïdals anomenats còndrules) i els no condrítics (sense còndrules).

• En comparar les abundàncies mesurades a la composició del Sol i als meteorits condrítics, hi ha bona correlació, excepte en materials volàtils.

• S'interpreta que aquest tipus de meteorits estan poc diferenciats i serien força fidels a la composició de la nebulosa solar.

• L'observació d'una forta correlació a l'escorça terrestre implica que està diferenciada químicament.

• La seqüència de condensació de la nebulosa solar (gas a 2000 K) :

  1. Els elements refractaris.
  2. Silicats de Ca i de Mg i aliatges de Fe-Ni-Co.
  3. Silicats de Mg i Fe.
  4. Silicats de Cu, Ge, Ga i elements alcalins a pressió baixa.
  5. Condensa un 70% de la matèria i elements volàtils.
  6. Reaccions de formació de sulfurs i d'òxids de metalls.

• Aquesta diferenciació es produiria en dos nivells:

  1. A escala del sistema solar.
  2. Organització de la seva corresponent composició

• Diferenciació primària del planeta en un nucli i un mantell.

• Anàlisi recolzada per meteorits no condrítics.

• Els siderits tindrien una composició similar a la del nucli dens de la Terra.

• Els sideròlits, que correspondrien a la composició del mantell i la interfase nuclimantell.

• Finalment els anomenats meteorits acondrítics, que correspondrien a superfícies A una profunditat de 400 km l'olivina es convertiría en wadsleita.

• A 520 en ringwoodita i per sota dels 670km i formant el mantell inferior les fases estables serien la perovskita.

• Hipòtesi d'una estructura químicament diferenciada en capes justificada en 4 grans grups.

  1. Elements de la familia del Fe i altres elements.
  2. Elements que tenen a finitat per a la formació de sulfurs.
  3. Elements molt abundants a l'escorça terrestre.
  4. Elements volàtils que es troben a l'atmosfera

• Una transicó de comportament fràgil-dúctil, però no pas necessàriament de composició.

• La transició entre la diferència de la línia costa de Sud-amèrica oriental fa a Àfrica occidental va la deriva continental.

• Els límits de les plaques no coincideixen amb el continent.

• Teoria de la deriva continental

• Límit de placa on les dues plaques s'allunyen.

• A una zona de rif característica per a depressió associada.

• Les plaques es mouen fregant-se de costat, paral·lelament al límit de la placa. Es coneixen per falles transformants.

• Hi ha un contacte d'aquesta mena al bloc continental a california.

• Aquest té un contacte mena que involucra dos blocs d'escorça continental.

Contactes convergents

• Els contactes convergents són límits de placa que comporta l'enfonsament d'una altra placa per efecte de xoc.
• La densitat determina la que s'enfonsa i s'estira originant fosses oceàniques de gran profunditat.
• Hi ha moltes sèries de desintegració d'elements més massics.

Evolució de l'escorça

• L'escorça oceànica es forma a les dorsals oceàniques i és destrueix a molt punts.
• Malgrat d'escorça primitiva, a través de segregació per densitat, no en tenim.
• Fragments d'escorça a 4300 Manys.
• Els processos sòn més lents que els de formació entre l'escorca oceánica, entre els actuals s'hi pot trobar. 1 per formar plateaux basàltics. 2 per col.lisió entre blocs continentals. 3 formació de complexos a partir d'escorça oceànica. 4 per acreció de plateaux.

Escales Temporals

• Per estimar l'edat de l'univers hi ha La llei de Hubble que descriu la velocitat a la qual les galàxies s'allunyen de la Terra.
• v = HOD, Ho la constant de la proporcionalitat, que vol dir que com més lluny es troba la galàxia mes de pressa es mou.
• Seria consequència de l'expansió i l'edat a l'univers seria l' invers de la constant de Hubble (1/H0 = 14 Ganys).
• Una altra manera d'estimar l'edat de l'Univers és a partir de la datació dels cossos materials més antics que conté. La datació isotòpica de les estrelles més antigues.
• L'edat del sistema i el planeta Terra a partir de tècniques radiomètriques als meteorits i dongues radio mètriques que fan uns 4.56 Ganys.
• La seqüència de condesació és una diferenciacó i processos geològics.
• S'han mesurat fins a 4.3 Ganys.
• L'establiment ha estat una tasca bàsica de la geología.
• El procés passa per la definició d'unitats. 1.litostratigràfiques. 2.biostratigràfiques. 3.geocronològiques.
• Enonotemes arqueà i proterozoic i a causa hi ha tres.
• -1. paleozoic.
• -2. mesozoic i cenozoic

Quimica de la terra i Estat Sòlid

• L'escorça terrestre està formada per roques que al seu torn estan fetes d'un o diversos minerals, els minerals generalment es troben en forma policristal·lina.
• L'estat sòlid està caracteritzat per una reduïda energia cinètica dels seus constituents i un elevat grau d'interacció entre ells (enllaços químics).
• La simetria de la matèria cristal·lina s'aborda a dos nivells: la simetria puntual i espacial.
• Tots dos tipus de simetria s'organitzen en grups d'operacions de simetria definides en algun dels 7 sistemes.
• Les operacions de simetria consisteixen en operacions matemàtiques que relacionen punts de l'espai equivalents.
• En simetria puntual les operacions de simetria són el gir, la inversió i la reflexió que es combinen donant lloc a elements de simetria: l'eix de rotació, el centre d'inversió i el pla de reflexió
• Hi ha 7 sistemes de referència o sistemes cristal·lins: Triclínic Monoclínic Ròmbic Trigonal Hexagonal Tetragonal Cúbic
• El sistemes que tenen els tres angles de 90” s'anomenen sistemes ortogonals.
• Todos dos tipos de simetria s'organitzen en grups d'operacions i en operacions matemàtiques .
• La simetria de cristalls és molt útil
• Això porta a reduir la reprsentació.
• La reprensentació no ho fa a la superficie.
• No a la formació de la cara .
• La simetria es redueix que a 32 grups.

Minerals i les seves eines d'identificació

• Els minerals, que ja hem vist que formen cristalls, són els constituents de la pràctica totalitat de la matèria sòlida de l'Univers.
• La definició de mineral és difícil de precisar,
• Els minerals poden ser vàries coses. --1 Solid --2 Natural. --3 Inorgànic. --4 amb estructura cristal·lina. --5 amb composició química definida.
• Les propietats vectorials afecten el resultat.
• Hi ha una importància a moltes propietats per a la identificació d'un mineral, un exemple: magnetisme.
• Per a la identificació precisa i indibocable es combinen analisis químiques.
• A partir de l'analisi quimica es prové accedir a la fòrmula de mineral.

Sistemàtica Mineral

• Sistema mineral per la classe.

  1 Elements natius. 2 Sulfurs. 3 Halurs. 4 Òxids i hidròxids. 5 Carbonats. 6 Sulfats. 7 Fosfats. 8 Silicats

Elements Natius

• Pocs elements formen minerals natius de l'escorça terrestre, i la majoria són molt poc abundants.
• En els materials no metallics destaquen l'arsènic i el bismut, així com el carboni i el sofre.
• N'hi ha combinacions amb metalls o no metalls, i inclouen combinacions no oxigenades de sofre.
• Característiques comunes són , duresa elevada, estabilitat química i poca solubilitat.
• Les estructures amb oxígens substituïts es consideren hidròxids , és a dir, xarxes d'empaquetament d'hidrogen hexaogonal.
• Al classificar aquest tipus s'inclouen als iodats, rarament vistos en altres tipus.

Halurs

• En aquesta classe s'hi inclouen de sofre, Se, Te, As, Sb i Bi.
• Unes propietats amb els elements són : opacitat, conductivitat elèctrica i soluble a aigua.

Carbonats

• Classe minerals formats per carbonats que combinen metals.
• Aquests provoquen una anisotropia estructural, el que fa que hi hagi birefingència.
• els carbons a vegades són els metals son 1 CO3

Silicats

• Els silicats inclouen tots minerals de grups tetraèdrics.
• Com més gran és el nombre d'O2 menys temperatura de cristal·lització.

Nesosilicats

• Els tetràedres de [SiO4]4- es troben aïllats els uns dels altres.

Sorosilicats

• hi ha parelles aïllades de tetràedres de [SiO4]4- que comparteixen un oxigen, de manera que la fórmula general inclou el grup [Si2O7]6-.

Ciclosilicats

• La seva estructura hi tenen anells plans de tres, de quatre o freqüentment de sis tetràedres de [SiO4]4- de manera que cada tetraedres comparteix dos oxígens amb els dos tetràedres veïns, així doncs a la seva fórmula general hi ha els grups [Si3O9]6-, [Si4O12]8- o [Si6O18]12-.

Inosilicats

• Són silicats caracteritzats per cadenes simples (piroxens) o dobles (amfíbols).
• En un afiblò important se inclou Ca2Mg.
• Hi ha el OH important en amfifibòls.

Fillosilicats

• Perquè contenen capes bidimensionals, de manera que conté el grup general inclou el grup 2.
• Sòn tous, poc densos, flexibles i allàstic.
• A part els tal i caolinita.

Tectosilicats

• Són silicats creats amb el tetràedres.
• Si part es substitueixen entren els àtoms o alcalins les zeolites. L'estructura es el tetràedes, quars es un mineral.

Petrología

• Les roques tenen una mitjana homogenia
• El procés va d'acord en roques ignées i tot allò.

Roques Ignees

• Les roques es creen a partir de la solidificació de magma d'elevada temperatura.

Roques sedimentàries

• Roques que forma part de processos geològics.

Roques metamòriques

• roques que es transformen des d'elebades pressions.
• Depenent dels processos es classifiquen per compressió textura, etc...
• El procés al final afecta extenses àrees.

Roques ígnies i llar classificació

• Dependiendo del lloc de cristallizació al magma,es distingeixen:
• -1 Roques ignees puntotoniques.
• -2 Roques ignees efusives
• -3 roques ignées hipotrabissals
• Es classifiquen en les roques pel volum de minerals màfics, si no hi ha més d'un 90% es diu roques ultramàfiques.

Roques Sedimentaries

• Estan constituïdes per elements de altres roques.
• Els sedimentàries es diferencien pels criteris( composició origen.)

Rocs Metamòrfics

Transformaven a altes pressions i temperatura un roca convertint -les a mineroloica.

Estabilitat del minerals

• La termodinàmica explica els fluxos energètics.
• Per caracteritzar la irreversibilitat d'algunes reaccions apareix un cert concetrpo en alguna reacció amb energia.
• Diagrama de fases i representació gràfica de les fonts

Polimorfisme, dissolucions i Diagrames de faeses

• En termodimaica hi ha fases.
• Diagram de fases amb relacions. Un exemple a la temperatura superficial amb l'aigua e els 3 continents mar a venus.
• Diagrames de fase monocomponent -
• Diagrama fases P vs T con el calcul monocomponent
• Les dades ajuden en sistemes termodinàmics.

Els diagrames de fase tricompont: Cal.cul de línies l'equilibris

• Són diagrames complexos.
• Poden ser ternali o ortogonal .
• Cal veurer l'esquema de simestria a l'espai .

Equilibris de fase a la litosfera.

• Equilibri metamòrfics i que s'han format a al superfície en pressió temperatura.

La formación de Granits

• El sistema albita que formen té una solució sòlida.

El sistema Quars

Com que els dos elements són immiscibles hi una cristal·lització de ambdues espècies pels minerals. Les roques volcàniques han de contenir quars pel medi.

-Sistema ternalis

• Les roques redueixen Al sistema en Binari. -Hi ha molt poc reciclatge al sistema d'aquesta roca. -Es va trobar tot al Sistema de Roca.

La Formació de Basalts

• Hi ha diagrames que involucren fases diferents en el procés .
• Es pot veure un evolució de magma.

Tectònica de Plaques

• La teoria de la tectònica postula que la litosfera està fracturada en plaques tectòniques rígides que es mouen independentment sobre l'astenosfera.
• Aquests límits no necessàriament han de coincidir amb els continents.
• Els contactes produiexen diversos escenaris: s'allunyen, friccionen o convergeixen.
• Les plaques es mouen a traves de processos de convecciò de material en el mantell.
• Processos de destrucció o construcció es troben a zones de subsidencia o convergents.

L'Edat de L'univers

• Llei de Hubble, que descriu que com mes llluny es troba una galaxia, mes depressa es mou.
• L'equació és v = HOD, H0 és la constant.
• Si no es prenen en compte la inversió de de la constant e Hubble el total serà 1/H0.
• Per exemple el sol representa la vida de l'univers i té : 71%- 27% ell llum es molt massa.

Sistemàtica Mineral

• Tipus en classes. 1.Natius. 2.Sulfurs. 3.Halurs. 4 a 8 altres minerals.