Geofísica: Flux Tèrmic, Magnetisme i Estructura Interna de la Terra
Origen i Transmissió del Flux Tèrmic Terrestre
L'origen del flux tèrmic prové de la calor produïda durant el procés de formació de la Terra i la calor alliberada per la desintegració d'isòtops radioactius.
Mecanismes de Transmissió de Calor
- Conducció: És la forma de transmissió de calor entre dos materials que estan en contacte. Transmet la calor a l'endosfera interna i a la litosfera.
- Convecció: Només és possible entre fluids. Quan un fluid s'escalfa, la seva densitat disminueix, cosa que fa que es mogui cap a la superfície (menys pressió). Aquesta forma de transmissió es troba a l'Astenosfera i al Nucli Extern.
Fractures i Formació de Magmes
Les fractures produeixen una disminució de la pressió. Això provoca que es formin magmes en profunditat, els quals fan que augmenti la temperatura de les roques. L'aigua que s'infiltra per les fractures torna a la superfície a una temperatura elevada.
El Camp Magnètic Terrestre
El camp magnètic és un camp equivalent a un imant situat al centre de la Terra, però amb una inclinació d'11° 30' respecte a l'eix de rotació terrestre.
Components per a l'Estudi del Camp Magnètic
Per conèixer el camp magnètic terrestre és necessari saber:
- Intensitat: La força del camp magnètic. La seva intensitat varia amb el temps.
- Inclinació: És el valor de l'angle que forma aquesta força amb l'horitzontal. Als pols (Nord i Sud), la inclinació és de 90°. A l'equador magnètic, és de 0°. Informa de la latitud magnètica actual.
- Declinació: Mesura l'angle que forma la component horitzontal del camp magnètic terrestre amb el Nord Geogràfic.
Conceptes Clau del Magnetisme
- Nanotesla (nT): La unitat de mesura de la intensitat del camp magnètic és el Tesla (T), però com que el valor del camp magnètic de la Terra és molt petit, s'utilitza el nanotesla.
- Punt de Curie: Temperatura a la qual un material perd el seu magnetisme. Aquesta temperatura disminueix si augmenta la pressió.
Origen del Camp Magnètic (Teoria de la Dinamo)
El camp magnètic s'origina pels processos de cristal·lització dels materials a la part inferior del nucli extern. El procés és el següent:
- El material líquid passa a sòlid, alliberant energia.
- Ascens dels materials calents (Ferro i Níquel).
- Aquests moviments generen corrent elèctric.
- Generació d'un Camp Elèctric.
- Generació del Camp Magnètic.
Diferència entre Pols Geogràfics i Magnètics
- Pol Nord Geogràfic: Punt més al nord de la superfície terrestre on creua l'eix de rotació de la Terra. Els meridians terrestres convergeixen en els pols geogràfics (Nord i Sud).
- Pol Nord Magnètic: Punt de l'hemisferi nord on el camp magnètic de la Terra té una direcció perpendicular a la superfície del planeta. L'eix magnètic de la Terra forma un angle d'11,5° amb l'eix geogràfic (Declinació).
Paleomagnetisme: El Magnetisme Fòssil
El magnetisme fòssil es produeix quan alguns minerals que contenen ferro adquireixen una magnetització en el moment de la seva formació. Aquest magnetisme es conserva amb el pas del temps i, si la roca modifica la seva posició, aquest canvi queda enregistrat. Aquestes roques també informen de la latitud a la qual es van formar respecte al camp magnètic existent en aquell moment.
Tipus de Roques amb Magnetisme Fòssil
- Roques volcàniques: Els minerals de la lava s'orienten paral·lelament al camp magnètic.
- Roques sedimentàries: Els minerals de petit diàmetre d'algunes roques sedimentàries, on la sedimentació es produeix dins de l'aigua, també es poden orientar cap al camp magnètic.
Susceptibilitat Magnètica
La susceptibilitat magnètica és la magnitud que mesura el grau amb el qual un mineral pot ser magnetitzat. Depèn de la seva estructura i de la quantitat de ferro que conté. Com més profunditat, més ferro (Exemples: Magnetita, Peridotita, Basalt).
Inversions de Polaritat Magnètica
El magnetisme fòssil de les roques d'edats diferents es pot classificar en:
- Polaritat Normal: El camp magnètic té una disposició dels pols magnètics equivalent a l'actual.
- Polaritat Invertida: Períodes en els quals el Pol Nord Magnètic passa a ser el Pol Sud i viceversa.
Deriva Polar i Anomalies Magnètiques
Les eines magnètiques utilitzades per mesurar els moviments de les roques són l'estudi de la deriva polar i l'estudi de les anomalies magnètiques del sòl oceànic.
- Deriva Polar: Trajectòries fictícies dels pols en relació amb els continents.
- Anomalies Magnètiques: Bandes magnètiques distribuïdes simètricament respecte a les dorsals.
- Anomalia Alta: Mateixa disposició (Polaritat Normal).
- Anomalia Baixa: Polaritat Inversa.
Gravimetria i Anomalies Gravimètriques
El mesurament de l'acceleració de la gravetat (gravimetria) mostra variacions entre diferents llocs de la superfície de la Terra.
Reduccions Gravimètriques
Per calcular el valor teòric de la gravetat en un punt, s'apliquen reduccions gravimètriques:
- Reducció de Bouguer: Corregeix l'atracció que exerceix el material existent entre el punt de mesura i el nivell del mar.
- Reducció Topogràfica: Corregeix l'efecte de la topografia circumdant.
Anomalia Gravimètrica
Amb un gravímetre es calcula el valor real de la gravetat. S'observa que a la majoria dels llocs, els valors teòric i real no coincideixen. Aquesta diferència s'anomena anomalia gravimètrica.
L'anomalia gravimètrica ens indica:
- L'existència en profunditat de materials densos o lleugers.
- La recerca de recursos naturals al subsòl.
- La determinació de l'estructura de les capes més externes.
Isostàsia i Estructura Profunda
Isostàsia
Les anomalies gravimètriques negatives de les grans serralades ens informen que l'excés de massa de les muntanyes ha d'estar compensat per un dèficit de massa en profunditat. Les anomalies positives indiquen que als oceans hi ha materials més densos en profunditat.
Principi d'Isostàsia
Totes les masses situades en excés o defecte per damunt o per sota del nivell del mar han de ser corregides en profunditat. El nivell de compensació, situat a l'interior de la Terra, fa que el pes del material superior sempre sigui el mateix.
La Capa "D" i les Plomes Tèrmiques
La Capa "D", amb un gruix molt variable, fa de límit entre la Mesosfera i l'Endosfera. S'hi produeixen reaccions químiques per la interacció amb les capes amb les quals limita.
De vegades, els materials pugen molt lentament per la Mesosfera i l'Endosfera en un procés que s'anomena ploma tèrmica. La ploma és la responsable de les altes temperatures superficials d'algunes zones de la Terra.