Estructura y composición de la tierra. Métodos de estudio.La tierra está formada por materiales sólidos, líquidos y gaseosos separados en capas dispuestas por orden de densidad a causa de la atracción de la gravedad. En el centro se disponen las geosferas sólidas (núcleo, manto y corteza), envolviéndolas, la hidrosfera líquida y discontinua y por encima de ella, la atmósfera gaseosa. La dificultad del estudio de estas capas aumenta al aumentar su profundidad. El ser humano sólo ha conseguido perforar en la corteza pozos de poco más de 10 km y la actividad volcánica solamente permite conocer los datos de los 200 km más externos. Sin embargo, la geofísica, constituye una gran herramienta de trabajo para obtener información; con medios de observación indirecta, entre los que destacan los sísmicos, podemos obtener hipótesis apoyadas en rigurosos cálculos matemáticos, físicos y químicos.

1. Métodos de estudio del interior de la tierra

1. 1. Métodos directosPermiten conocer los primeros kilómetros de la corteza terrestre y en el caso de los materiales volcánicos, el manto superior, pero no aportan información sobre las capas más internas.

Los pozos y sondeos: son perforaciones en zonas concretas la corteza, que se eligen en función de lo que se quiere estudiar. Para el estudio de capas superiores se eligen las más jóvenes, mientras que para el de capas profundas se buscan zonas antiguas y arrasadas. La máxima profundidad alcanzada corresponde al sondeo de Kola, en el norte de Rusia, con algo más de 12 kilómetros

El estudio de material arrojado por volcanes: incluyen lavas e inclusiones formadas a decenas de kilómetros, cuyo análisis tecnológico aporta datos sobre la composición química de las regiones profundas. Su principal limitación es que los materiales pueden estar alterados, la lava por diferenciación magmática puede no ser representativa del material original y las inclusiones están alteradas por los componentes del magma.

1. 2. Métodos indirectos. La geofísica.La geofísica es una disciplina científica que aplicar técnicas y métodos procedentes de la física a la investigación geológica. Permite deducir la composición y propiedades de los materiales profundos a partir de datos físicos. El más importante de estos métodos es el método sísmico, aunque existen numerosas aproximaciones diferentes:

Estudio de la densidad: la densidad es la masa de un cuerpo partida por su volumen el cálculo de la masa de la tierra se realiza aplicando la ley de la gravitación universal de newton (F=M.m/r2) y resulta de 5,98 × 1024.El volumen se obtiene a partir de medidas geodésicas, siendo de 1,080 × 1012 Km3 (V= 4/3 πr3). Con estos datos tenemos que la densidad es de 5,517 g/cm3. Como la densidad de la rocas superficiales es cercana a 3, deducimos que los materiales habrán de ser más densos en el interior, a causa de una composición química distinta con elementos de mayor masa atómica o por presentar estructuras cristalinas más compactas a causa de la mayor presión.

Estudio del gradiente térmico (geotermia): se ha observado que al aumentar la profundidad en el subsuelo aumenta la temperatura. Las hipótesis para explicar esta fuente interna de calor son:

o La descomposición de isótopos radiactivos en capas profundas o El calor residual de formación (por transformación de energía gravitatoria en energía térmica), que

se pierden poco a poco. Es posible que ambas fuentes colaboren en el aumento de temperatura el gradiente geotérmico medio observado es de 3 °C/100 m (1 °C/33 m), pero presenta grandes diferencias, con regiones frías como los escudos antiguos (1 °C/100 m) y regiones calientes como las dorsales o con las volcánicas, con valores

mucho mayores la causa de estas irregularidades puede ser una distribución irregular de las fuentes de calor (el material radiactivo), la diferente conductividad térmica de las diferentes rocas o la acción de mecanismos de transmisión térmica no uniformes, como corrientes de convección

Estudio del geomagnetismo terrestres: la tierra genera un campo magnético dipolar con un origen interno en un 92% (permanente y dividido en nuclear, de cobertura y cortical) y externo en un 18% (desarrollada la atmósfera y muy variable) este campo magnético se mide con magnetómetro y queda definido por sus valores de intensidad y dirección (declinación e inclinación).En la superficie terrestre existen rocas:

o Diamagnéticas, muy susceptibles a este campo y que se caracterizan por llevar impreso el existente en su momento información.

o Paramagnéticos: Los materiales no susceptibles a este campo.El estudio de los minerales diamagnéticos solidificados a lo largo de la historia geológica muestra que los valores del calor magnético muestran fluctuaciones en torno al valor medio. El eje magnético, que no coincide con el geográfico ha oscilado y sus polos se han invertido en diversas ocasiones. El estudio de estas variaciones es el paleomagnetismo, e informa de la composición mineralógica del subsuelo.

Estudio de la gravedad y anomalías gravimétricas. La gravedad es la fuerza con la que la tierra atrae a los cuerpos, y su valor medio superficie es de 9,8 m/s2. Este valor sufre variaciones locales causadas por la distancia del punto al interior de la tierra, y por la cantidad de masa y la densidad del material existente hasta el centro. Las anomalías gravimétricas son la diferencia entre el valor teórico calculado y el valor real obtenido para un punto concreto una vez realizadas las correcciones para eliminar el efecto de la distinta densidad al centro de la tierra (por altitud y latitud) obtenemos una anomalías gravimétricas residual atribuible a la diferente densidad del material subyacente. Estas anomalías son:

o Positivas: fondo oceánico o Negativas: en zonas continentales, especialmente cordilleras

Por todo ello, que deducimos que los primeros tienen materiales más densos que los segundos Estudio de meteoritos: los meteoritos son cuerpos celestes relativamente pequeños que quedan

atrapados por el campo gravitatorio terrestre y caen a su superficie. Se supone que provienen del cinturón de asteroides, restos de un planeta entre Marte y Júpiter que no culminó su proceso de formación o estalló tras su formación. Cuando periódicamente escapan de este cinturón y entrar en la atmósfera, pueden desintegrarse por el rozamiento; son las estrellas fugaces. Si son suficientemente grandes y llegan a la superficie. La gran mayoría cae en el mar y sólo una pequeña fracción que cae en tierra se puede utilizar como objeto de estudio. Como su composición es similar a la de los planetas internos, puede ayudar a elaborar modelos terrestres. En función de su composición se clasifican en:

o Aerolitos (93%), formados por minerales silicatados como la corteza y el manto superio.o Siderolitos (2%), un 50% de Fe-Ni y otro 50% de silicatos básicos, con olivinos y piroxenos, como el

manto. o Sideritos (5%), con un 98% de aleación de Fe-Ni, similar a la composición del núcleo.

Estudio del gradiente de presión: predice el estado plástico de algunos materiales profundos Momento de inercia terrestre: cuyo valor teórico no coincide con el calculado indicando una densidad no

constante del interior. Métodos eléctricos: pueden diferenciar capas impermeables y porosas por su diferente conductividad o

resistividad. Estudios experimentales de laboratorio, sobre el comportamiento de materiales geológicos a altas

presiones y temperaturas, gracias a celdillas de yunque de diamante, que proporcionan datos sobre el estado físico y composición mineralógica de los materiales en esas condiciones.

Los métodos sísmicos

Seísmos y ondas símicasSe basan en el estudio de seísmos naturales o artificiales y en la propagación de las ondas sísmicas en el interior de la tierra. Un seísmo es la liberación brusca de energía acumulada en un punto del interior de la tierra. Cuando la tensión a la que están sometidas las rocas sobrepasa cierto límite, se desencadena el terremoto. El origen, punto del interior de la tierra en que se liberan la energía se denomina hipocentro, y el punto de la superficie en la vertical del hipocentro es el epicentro.

El origen de un seísmo: puede ser:

Superficial : como en materiales rocosos a los lados de una falla, Profundo : por readaptaciones de materiales del manto; Causado por explosiones, magmatismo, vulcanismo o causas artificiales.

Las ondas sísmicas son las ondas de naturaleza elástica mediante las cuales la energía liberada se propaga en todas direcciones. Existen varios tipos:

Las ondas P, primarias o longitudinales : las más veloces y las primeras en llegar a superficie. Se transmiten por vibración distensivo-compresiva unidireccional en la dirección del rayo sísmico. Su velocidad viene dada

por: Vp=√k+4 /3 μρ

o K: el módulo de incompresibilidado μ : el coeficiente de rigidez o ρ: la densidad del medio.

Como todos los materiales tienen K (son susceptibles de ser comprimidos), deducimos que se propagan por todo tipo de medios.

Las ondas S, secundarias o transversales : (o de cizalla) son las segundas en llegar a superficie. Se transmiten por radiación perpendicular al rayo sísmico. Su velocidad es Vs¿√ μ/ ρ .Como los fluidos tienen μ=0 (no son rígidos); deducimos que sólo se propagan por medios sólidos.

Otras conclusiones que podemos obtener a partir de las fórmulas de la velocidad de propagación son:

A mayor ρ del medio, menor velocidad de las ondas A mayor μ, más velocidad: la posición de las partículas es más fija y la recuperan absorbiendo menos energía

al cesar la vibración. Además conociendo la relación Vp/Vs (aproximadamente 1,73), podemos calcular la distancia del punto al

hipocentro.

Ondas superficiales: cuando las ondas P y S llegan a la interfase tierra-aire o tierra-agua, se generan ondas más lentas que se propagan en todas direcciones del epicentro. Son las causantes de los efectos catastróficos de los terremotos. Se distinguen:

Ondas Rayleigh: orbitales . Ondas Love: transversales en el plano Horiz.

Reflexión y refracción de las ondas sísmicas.Las ondas sísmicas cambian de dirección al incidir sobre una superficie de separación de dos medios con diferente densidad. La Ley de Snell predice el comportamiento de la onda, que es: sin isin r

= vivr

=cte. Siendo

i el ángulo de incidencia r el de refracción vi y vr las velocidades de propagación en cada medio.

Llamamos ángulo crítico al valor de i al cual le corresponde una r de 90°. Según esto existen tres posibilidades:

Si i > ángulo crítico, la onda atravesará la superficie penetrando en el otro medio y prosiguiendo su campo con diferente u velocidad. Es la refracción.

SI i = ángulo crítico, la onda recorrerá la superficie de separación entre ambos medios. Es la refracción total. Si i > ángulo crítico, la onda no atraviesa la superficie de separación y continua en el mismo medio con igual

velocidad. Es la reflexión.

Los sismógrafos son aparatos que detectan y registran las ondas sísmicas. Los registros gráficos que realizan se llaman sismogramas. Las ondas sísmicas de un mismo seísmo pueden llegar a diferentes sismógrafos con intervalos que varían según la longitud del trayecto y la velocidad de propagación de la onda en distintos materiales. A partir del estudio de los datos aportados por estos aparatos se llegó a una serie de conclusiones:

Se dedujo la presencia de una capa fluida en el interior de la tierra, que genera una zona de sombra de ondas S (a partir de 105°) en los sismógrafos del lado de la tierra opuesto al hipocentro.

El estudio matemático integrado de los datos de un seísmo para todos los sismógrafos permitió la deducción de la velocidad de propagación de cada tipo de onda en las diferentes profundidades del interior terrestre:

o La gráfica resultante es la base para cualquier modelo plausible de la estructura interna del planeta.o Los cambios bruscos de la velocidad a determinadas profundidades indican que su constitución es

heterogénea. o Las superficies de separación entre materiales de diferente naturaleza son las superficies de

discontinuidad sísmica. Las discontinuidades sísmicas pueden dividirse en función de la variación de la velocidad:

o De primer orden: variación de velocidad de gran magnitud. Indica un cambio muy importante en la naturaleza de los materiales (las dos primeras).

o De segundo orden: variación menor. Indican cambios menos acusados (las tres últimas)o Discontinuidades:

Mohorovicic: a 40-60 km en los continentes y 5-10 en los océanos. Se produce un gran aumento de velocidad las ondas p y s.

Guttemberg: a 2900 km. La velocidad de las ondas de baja repentinamente y las S se detienen.

Conrad: muy discutida porque sólo existe en algunos puntos de la corteza continental. Es un ligero aumento de la velocidad de las ondas a unos 15 km.

Repetti: a unos 800 km. Se produce una disminución del ritmo de crecimiento de P y S. Wiechert- Lehman: a 5100 km, con un aumento de velocidad de P.

El estudio de la variación de las propiedades físicas en el interior de la tierraEl método sísmico permite conocer el estado físico de las capas, pero no su composición química o mineralógica, por lo que necesita el apoyo de otras fuentes adicionales como: comportamiento de la Tª, gradiente de presión o la densidad. Modelos fiables sobre la variación interna de estas propiedades sirven para contrastar hipótesis sobre la composición química y mineralógica de las distintas capas reveladas por el método sísmico.

El comportamiento de la temperatura : no se conoce con precisión. Si el gradiente geotérmico superficial fuera constante, el interior se encontraría a cientos de miles de grados, lo cual es incompatible con las características de la tierra. Este gradiente debe decrecer progresivamente hasta hacerse mínimo en las capas más internas, donde la temperatura se supone de 3600-3900 °C.

El gradiente de presión : permanece constante hasta la discontinuidad de Guttemberg, a partir de la cual aumenta para de caer de nuevo enWiechert- Lehman. El valor de presión en el interior terrestre es de aproximadamente 3500 kb.

La densidad : sufre un ascenso irregular hacia el interior, desde 2,7 hasta 14 g/centímetros cúbicos. El mayor salto se produce en Guttemberg, posiblemente a causa de un cambio importante en la composición química de los materiales.

Schematic view of the interior of Earth. 1. continental crust - 2. oceanic crust - 3. upper mantle - 4. lower mantle - 5. outer core - 6. inner core - A: Mohorovičić discontinuity - B: Gutenberg Discontinuity - C: Lehmann discontinuity

Variación de Tª Velocidade das ondas (Km/s)

2. La estructura de la tierra

2. 1. Modelos de estructura terrestre

Modelo geoquímico, estructural o de BullenEstá basado en la existencia de discontinuidades sísmicas, que separan capas internas de diferente composición o estado de agregación. Las discontinuidades de primer orden divide la tierra en tres grandes capas: corteza, manto y núcleo, mientras que las de segundo orden indican subdivisiones en estas capas.

La corteza: capa externa comparativamente fina, se extiende entre la interfase con la hidrosfera o atmósfera (capas fluidas y la discontinuidad de Mohorovicic, con una profundidad que varía entre 3 (en las dorsales) y 70 km (en algunas cordilleras). La corteza continental se divide en superior e inferior por la discontinuidad de Conrad, a unos 15 km de profundidad.

El manto: capa intermedia de casi 3000 km de espesor, se extiende entre Mohorovicic hasta Guttemberg, a 2900 km de profundidad. Queda dividido en superior e inferior por la discontinuidad de Repetti, a 400 km de profundidad.

El núcleo: la capa más internas, se extiende entre Guttemberg y el interior la tierra, a unos 6400 km de superficie. La discontinuidad de Wiechert-Lehmann lo divide en núcleo externo e interno, a 5100 km.

Modelo dinámico.Basado en el estado físico de los materiales, tiene gran importancia en la explicación del funcionamiento dinámico de la tierra. El perfeccionamiento del método sísmico ha permitido detectar en el manto superior una zona donde la velocidad de las ondas P y S. disminuye volviendo luego recuperarse esta zona es la astenosfera, sus materiales están en un estado físico especial, pastoso o semifundido. Su existencia permite explicar los procesos geológicos producidos por los agentes internos. Según este modelo, las capas de la tierra son:

La litosfera, que comprende la corteza y parte del manto superior, hasta unos 70-150 km de profundidad. Se trata de material rígido dividido en placas móviles, y se diferencia una litosfera continental y otra oceánica, más delgada.

La astenosfera, entre los 70-150 km y con un límite superior peor definido, entre los 250-800 km de profundidad. Está en un estado de semi-fusión y tiene gran trascendencia en la teoría de la tectónica de placas, ya que gracias a su naturaleza plástica es donde se generan las corrientes de convección.

La mesosfera, que comprende el resto del manto bajo la astenosfera. La endosfera, capa más interna que abarca todo el núcleo. A partir do nivel

“D”

2. 2. Estructura de las capas terrestres.

Corteza (0-70 km)Es la capa superficial, proporcionalmente muy delgada. Junto con la atmósfera y la hidrosfera es el lugar donde se da la actividad geológica externa y donde se desarrolla la vida (biosfera). Su espesor medio es de 20 km, aunque es muy

diferente en zonas continentales (60-70 km en cordilleras jóvenes) y oceánicas (5-10 km). Puede dividirse en corteza continental, corteza oceánica y, según algunos autores, corteza de transición.

La corteza continental forma masas continentales que se encuentran sometidas a deformaciones orogénicas que hacen que su espesor varíe. Incluye las áreas emergidas, la plataforma continental y la zona del talud.

SU ESTRUCTURA VERTICAL ES:

Superior: Capa sedimentaria: con sedimentos y rocas sedimentarias (principalmente arcillosas, areniscas o carbonatadas). Es una película irregular que recubre la superficie y puede faltar en determinados lugares. Los materiales están afectados por deformaciones tectónicas.

Medio: Capa granítica: con rocas ígneas y metamórficas ácidas con composición similar al granito. Su transición con la siguiente capa puede quedar bien definida por la discontinuidad de Conrad o ser más gradual. Antiguamente esta capa junto con la sedimentaria se denominaba sial.

Inferior: Capa basáltica: formada por rocas básicas o ultrametamórficas. Antiguamente recibía el nombre de sima.

Actualmente hay autores que en lugar de hablar de las tres capas prefieren distinguir tres zonas afectadas por distinto grado de metamorfismo:

Nivel superior o de metamorfismo leve, formado por rocas sedimentarias casi sin sufrir metamorfismo, con intrusiones graníticas y rocas volcánicas.

Nivel intermedio o de metamorfismo fuerte: rocas ácidas que han sufrido fuerte metamorfismo, como el gneis y rocas plutónicas como el granito.

Nivel inferior o de ultrametamorfismo, con rocas ultrametamorficas y plutónicas básicas, de gran densidad.

LA ESTRUCTURA HORIZONTAL INCLUYE LAS SIGUIENTES ZONAS:

Cratones: geológicamente estables y topográficamente llanos. Sus antiguos cordilleras precámbricas arrasadas por la erosión, por lo que la capa sedimentaria no existe o es muy fina. Ocupan las partes centrales de los continentes.

Cordilleras geológicamente activas y topográfica mente elevadas y escarpadas. Tienen un origen posts precámbrico, en las orogénicas Caledoniana, Herzínica o Alpina. Se originan por esfuerzos compresivos y presentan un gran espesor de la corteza y una gran deformación de la cobertera sedimentaria suelen estar en zonas periféricas. En continua formación.

Rifts continentales: zonas donde la corteza se desgarra por la distensión que provoca el ascenso de material caliente desde la astenosfera. En estas zonas la corteza se adelgaza y forma un sistema de fallas, provocando el hundimiento de bloques y la aparición de presiones. La evolución de estas zonas lleva a la formación de nueva corteza oceánica y un nuevo océano. Esta corteza adelgazada puede considerarse corteza de transición.

Los márgenes continentales: representan la transición entre la corteza continental y la oceánica. Se dividen en dos tipos fundamentales, (pero también existen los transformantes):

Pasivos o atlánticos: el paso de la corteza continental a la oceánica se produce en una misma placa litosfera. Se distingue una plataforma continental, ligeramente inclinada, estable y con gran acumulación de sedimentos transportados por ríos, un talud de gran pendiente y relieve escarpado, surcado de cañones submarinos que representa el paso de 200 a 4000 m de profundidad y un glacis, pendiente suave que conecta con la llanura abisal.

Activos o pacíficos: donde entran en contacto placas diferentes. El glacis es sustituido por una fosa marginal, de hasta 11 km de profundidad, resultado visible de la subducción de la placa oceánica bajo la continental a lo largo del llamado plano de Benioff, donde se sitúan los focos sísmicos característicos de

estas zonas. Si la subducción se da entre dos porciones de corteza oceánica se forman un arco insular y una cuenca marginal.

La corteza oceánica: es más estrecha, más simple y de mayor densidad. Su principal componente es el basalto, que se origina por enfriamiento de material del manto que alcanza la superficie en las dorsales. Su edad máxima es de 180 millones de años.

SU ESTRUCTURA VERTICAL CONSTA DE:

Superior: Capa sedimentaria, de espesor variable, inexistente en las dorsales y máxima cerca de los continentes, con un valor medio de 300 m. No está deformada y los sedimentos no están consolidados.

Media: Zócalo marino: formada por basaltos en coladas laminares y lavas intercaladas con diques volcánicos. Están muy fracturada y alterada por circulación de aguas termales. Alcanza hasta 2 km de espesor.

Inferior: Zócalo marino: formada por gabros y peridotitas. Su espesor llega a 5 km. Representa la transición con el manto superior.

LA ESTRUCTURA HORIZONTAL POR SU PARTE INCLUYEN:

Dorsales oceánicas, cordilleras volcánicas submarinas con miles de kilómetros de longitud, cuya parte central es un profundo valle denominado rift, lugar donde asciende el magma procedente de la astenosfera. Están divididas en fragmentos por fallas transformante. La corteza aquí es más fina casi no tiene sedimentos.

Fondos oceánicos o llanuras abisales, a una profundidad de aproximadamente 4000 m y con una topografía llana. Pueden existir elevaciones como mesetas oceánicas, volcanes marinos, montes submarinos o gullots, con forma de conos truncados.

Existe cierto debate sobre la posible continuidad entre la corteza oceánica y la corteza continental basáltica, pero actualmente se tiende a pensar que no existe tal continuidad.

Manto (60-2900Km); (Discontinuidades: Mohorovicic-Guttemberg)Es la capa intermedia situada entre las discontinuidades de Mohorovicic (60 km) y Guttemberg (2900 km). Representa el 83% del volumen y el 65% de la masa de la tierra. En los últimos años se han acumulado evidencias de que no es homogéneo, distinguiéndose desde la periferia al interior:

Manto superior : hasta la discontinuidad de Repetti a unos 700 km de profundidad y con una densidad de 3’5 g/cm3. Su componente principal es la peridotita. En él se incluye la astenosfera, capa plástica de límites imprecisos en la que se dan procesos convectivos de gran importancia en la dinámica terrestre. Dentro del manto superior se han identificado una subdivisión a los 410 km, profundidad a la que se produce un aumento de velocidad sísmica. Se cree que no se debe a un cambio de composición sino a un cambio de fase de mineral olivino (uno de los principales componentes de la peridotita) en espinela, más denso y compacto.

Manto inferior : entre 700-2900 km con densidad igual a 5’6 g/ cm3. A esta profundidad la espinela se transforma en perovskita, lo que explica el aumento de densidad. En su parte inferior, justo por encima del núcleo, hay una zona de 200 o 400 km de espesor, conocida como nivel D en la que las ondas que experimentan un notable descenso de velocidad, por lo que se cree que está parcialmente fundida. Allí la temperatura aumenta bruscamente, y se cree que es una zona geotérmica mente muy activa, con importancia en la modulación de los movimientos convectivos que por tanto no se limitan a la astenosfera. Con respecto a esto existen dos hipótesis principales: a) que se dé una convección generalizada en todo el manto o b) que los procesos convectivos sean independientes del manto superior e inferior, c) siendo también posible una situación intermedia.

El núcleo (2900-6370) (Guttemberg-cento da Terra)Es la capa más interna, mayor que el manto con un radio de 3485± 3 km entre Guttemberg (2900 km) y el centro de la tierra (6370 km). Representa el 14% del volumen y el 22% de la masa del planeta aproximadamente. La naturaleza metálica del núcleo y la dualidad de las fases líquida y sólida lo convierte en el generador del campo magnético terrestre a modo de dínamo gigantesca. Del estudio de las ondas se deduce que se divide en dos partes:

Núcleo externo : de naturaleza líquida ya que no transmite ondas S. Alcanza los 5100 km de profundidad, donde se sitúa la discontinuidad de wiechert-Lehman.

Núcleo interno : sólido a causa de la gran presión (se deduce por el aumento de velocidad de las ondas tengan, que indica una mayor rigidez en los materiales)

3. La composición de la tierra

3. 1. Composición química globalEl análisis directo de las zonas accesibles y la estimación indirecta de las zonas profundas llevan a resultados que indican que los elementos más abundantes de la tierra con sus porcentajes en masas aproximadas son:

Hierro oxígeno, magnesio níquel calcio aluminio40% 28%, 9%, 3%, 2, 5% 2%.

Pero la tierra no es químicamente homogénea: la atmósfera, la hidrosfera y las diferentes geosferas sólidas tienen diferentes distribución de elementos. Según Goldsmith, los elementos constituyentes de la tierra pueden dividirse atendiendo a su distribución estadísticamente mayoritaria en las geosferas, en los siguientes grupos:

Elementos siderófilos : con baja afinidad por el oxígeno y solubles en hierro fundido. Son frecuentes en rocas básicas y en el manto y el núcleo: hierro, cobalto, níquel, oro...

Elementos calcófilos : con gran afinidad por el oxígeno y el azufre, se concentran en sus agudos se encuentran en corteza, manto y núcleo: cobre, plata, cinc, cadmio, plomo...

Elementos atmófilos : los componentes de la atmósfera, en estado puro o combinados. Hidrógeno, nitrógeno, carbono, oxígeno, gases nobles (agua, dióxido de carbono,)

Todos estos elementos químicos se combinan y forman minerales, de los cuales los más abundantes son los silicatos (81%) y el cuarzo (12%). Los otros minerales representan el 7% restante.

3. 2. Composición química y mineralógica de las capas

CortezaLa corteza continental es posiblemente la zona más heterogénea, coexistiendo rocas de diferentes orígenes y composiciones. Aún así la inmensa mayoría está formada por pocos elementos: el O representa el 50% del peso de la rocas sólidas, el Si 25% y el resto es Al, Fe, Mg, Ca, Na y K. Mineralógicamente los principales componentes: son silicatos alumínicos y ferromanganesicos, de carácter más básico a medida que aumenta la profundidad, además de los óxidos. Las rocas sedimentarias son menos importantes que las metamórficas y magmáticas.

La corteza oceánica es más densa. La capa de sedimentos es escasa y se reduce a precipitaciones químicas, acumulaciones de esqueletos inorgánicos y fangos transportados por corrientes marinas. Por debajo, la rocas más comunes son lavas basáltica y gabros, junto con rocas cristalinas más pobres en sílice.

MantoCasi no existe información directa sobre su composición, pero el material que asciende a superficie en forma de lavas es ultrabásico, formados por minerales máficos como olivinos o piroxenos (silicatos de hierro, magnesio y calcio). Se cree que son residuos no fundidos del manto, que se suponen formados por peridotita en su zona más externa, que a medida que aumenta la presión local a causa de la profundidad sufre cambios de fase para convertirse en espinela y posteriormente perovstita, progresivamente más compactos y densos. Además se han planteado otras hipótesis, como el predominio de dunitas, aunque éstas tienen un contenido en potasio demasiado bajo. Aademás, tampoco se puede descartar la hipótesis de que los cambios en la velocidad de propagación de las ondas se deban a cambios en la composición química de los materiales.

NúcleoEl hierro es el candidato ideal para la composición del núcleo debido a varios indicios:

El aumento de densidad la composición de los meteoritos sideritos la abundancia cósmica de hierro.

La hipótesis tradicional : sugiere un núcleo compuesto por una aleación de hierro y níquel, con un contenido en níquel del 6% para explicar la alta densidad que predice los modelos. Los últimos datos de densidad informan de que es algo menor que la calculada, por lo que se supone que además de hierro y níquel, existen elementos más ligeros como el azufre (de gran abundancia cósmica y escaso en otras capas, forma sulfuro de hierro), el sílice metálico o el carbono en forma de carburos metálicos.

La naturaleza metálica del núcleo explica su alta densidad y el origen del campo magnético terrestre.