[2011/2012] Tarea 1.2: Estudio del interior terrestre


DESCRIPCIÓN DE LA TAREA
(Biología y Geología · 1º de Bachillerato · Unidad 1 · Geosfera. Composición y estructura)

La misma empresa que el año pasado quería explotar los recursos geológicos de un nuevo planeta, ha seguido con su búsqueda de planetas parecidos al nuestro. Utilizando el mismo procedimiento y a partir de una sonda y un robot, han conseguido datos de interés sobre otro planeta candidato a ser explotado. Te piden ahora que realices un informe técnico para averiguar la disponibilidad de recursos y conocer la estructura interna.
La sonda espacial ha obtenido datos como el radio y masa del planeta.

depósito de contenido libre hospedado por la Fundación Wikimedia.

Gracias al robot de superficie se sabe que la geología del planeta, en su parte superficial, es muy parecida a la de la Tierra. Sin embargo, difiere en su estructura interna y gradiente geotérmico. Deberás averiguar ambos datos y, posteriormente, centrar el estudio en la parte donde va a aterrizar una sonda de prospección orientada a la extracción de minerales.

Los datos aportados por sonda y robot son los siguientes:
Datos I: Radio planeta= 8500 km ; Masa planeta= 2,87 1024 kg; densidad rocas de superficie: 3.5 gr/cm3.
Datos II: Diagrama sísmico
Recurso propio 

Datos III: Medidas de temperatura en profundidad para una zona considerada “normal” desde el punto de vista geológico:

profundidad10 m50 m90 m 130 m
temperatura4ºC6ºC8ºC
10ºC

Datos IV: Datos geológicos en puntos de propección
Se sabe que en la zona donde se va a realizar la prospección hay:
- Yacimiento rico en minerales ferromagnéticos (minerales densos)
- "Bolsa" de agua (menor densidad)
- Actividad ígnea (existe en profundidad una cámara magmática)
punto Apunto Bpunto C
Temp a 10 m4ºC4ºC4ºC
Temp a 60 m6.5ºC8ºC6.5ºC
Anomalías magnéticaspositivavalor normalvalor normal 
Anomalías gravimétricaspositivavalor normalnegativa 
 El informe técnico deberá contar con los siguientes apartados:

1. Densidad media del planeta. Conclusiones sobre densidad en el interior del planeta.
2. Modelo de estructura del planeta. Indicado número de capas, profundidad de cada una y estado (sólido o líquido). Razona las respuestas.

3. Valor de gradiente térmico. Deberás indicar los cálculos que te han llevado a obtener dicho valor.

4. Se van a realizar tres prospecciones en diferentes puntos de la zona de aterrizaje (puntos A, B y C). 

4.1. Determina en cada caso el gradiente térmico.

4.2. En uno de los puntos de prospección existe un yacimiento de plomo, en otro un depósito natural de agua y en un tercero una cámara magmática (a cierta profundidad). Determina a qué puntos (A, B, C) corresponde cada caso. Razona las respuestas.

TAREA RESUELTA

La misma empresa que el año pasado quería explotar los recursos geológicos de un nuevo planeta, ha seguido con su búsqueda de planetas parecidos al nuestro. Utilizando el mismo procedimiento y a partir de una sonda y un robot, han conseguido datos de interés sobre otro planeta candidato a ser explotado. Te piden ahora que realices un informe técnico para averiguar la disponibilidad de recursos y conocer la estructura interna.
La sonda espacial ha obtenido datos como el radio y masa del planeta.


Gracias al robot de superficie se sabe que la geología del planeta, en su parte superficial, es muy parecida a la de la Tierra. Sin embargo, difiere en su estructura interna y gradiente geotérmico. Deberás averiguar ambos datos y, posteriormente, centrar el estudio en la parte donde va a aterrizar una sonda de prospección orientada a la extracción de minerales.
Los datos aportados por sonda y robot son los siguientes:
  • Datos I:
Radio planeta= 8500 km
Masa planeta= 2,87 10^24 kg
Densidad rocas de superficie: 3.5 gr/cm3.
  • Datos II: Diagrama sísmico:

  • Datos III: Medidas de temperatura en profundidad para una zona considerada “normal” desde el punto de vista geológico:


profundidad
10 m
50 m
90 m
130 m
temperatura
4ºC
6ºC
8ºC
10ºC

  • Datos IV: Datos geológicos en puntos de prospección
Se sabe que en la zona donde se va a realizar la prospección hay:
- Yacimiento rico en minerales ferromagnéticos (minerales densos)
- "Bolsa" de agua (menor densidad)
- Actividad ígnea (existe en profundidad una cámara magmática)


punto A
punto B
punto C
Temp a 10 m
4ºC
4ºC
4ºC
Temp a 60 m
6.5ºC
8ºC
6.5ºC
Anomalías magnéticas
positiva
valor normal
valor normal
Anomalías gravimétricas
positiva
valor normal
negativa

El informe técnico deberá contar con los siguientes apartados:

1. Densidad media del planeta. Conclusiones sobre densidad en el interior del planeta.
  • Radio planeta= 8500 km
8500 · 100000 = 850000.000 cm

  • Masa planeta= 2,87 . 10^24 kg
2,87 . 10^24 · 1000 = 287 . 10^25 g

  • V= 4 π · R³ / 3
V= 4 · 3,1416 · 850.000.000³ / 3
V= 4 · 3,1416 · 614125 / 3
V= 12,5664 · 614125 . 10^21 / 3
V= 77173404 . 10^20 / 3
V= 25724468 . 10^20 cm³

  • ρ = m / V
    ρ = 287 . 10^25 / 25724468 . 10^20 = 1,1156693308487468040155388247485
    ρ = 1,12 g/cm³

  • Conclusión: Al contrario que en la tierra o en los planetas cercanos a ella, donde la densidad aumenta según aumenta la profundidad, en este planeta la densidad debe disminuir al aumentar la profundidad, ya que en las rocas de la superficie encontramos una densidad de 3.5 gr/cm3, mientras que la densidad media del planeta es de 1,12 g/cm³.

2. Modelo de estructura del planeta. Indicado número de capas, profundidad de cada una y estado (sólido o líquido). Razona las respuestas.

  • El planeta está estructurado en 5 capas, 4 solidas y una liquida.
  • Las tres primeras capas tienen una profundidad parecida, de unos 2000 km la primera y segunda y de algo más de 2000 la tercera capa.
  • Hasta este punto la velocidad de las ondas sísmicas van aumentando progresivamente con evidentes aumentos de velocidad en cada discontinuidad.
  • Es al llegar a la 4ª capa donde se aprecia una pequeña subida de velocidad, la cual se mantendrá estable durante los 1000 km que tiene la capa de espesor.
  • A partir de este punto, a unos 7200 km de profundidad desaparecen las “Ondas S” y se aprecia que las “Ondas P” disminuyen en su velocidad bruscamente para seguidamente volver a aumentarla progresivamente..
  • Por lo que se puede suponer que la 5ª capa que abarca desde los 7200km hasta los 8500km se trata de una capa liquida, al ser el punto donde desaparecen las “Ondas S”.
    (El aumento constante de velocidad en el diagrama indica una disminución de la densidad y un aumento en la rigidez según se va profundizando.)

    3. Valor de gradiente térmico. Deberás indicar los cálculos que te han llevado a obtener dicho valor.
    Gradiente geotérmico de 5ºC/100m
    Por cada 100 metros de descenso supone un aumento de 5ºC en la temperatura.
    40 -------- 2º
    100 -------- X
    100 · 2 = 200 / 40 = 5

    4. Se van a realizar tres prospecciones en diferentes puntos de la zona de aterrizaje (puntos A, B y C).


    4.1. Determina en cada caso el gradiente térmico.


  • PUNTO A: 5ºC/100m
    50 -------- 2,5º
    100 -------- X
    100 · 2,5 = 250 / 50 = 5

  • PUNTO B: 8ºC/100m
    50 -------- 4º
    100 -------- X
    100 · 4 = 400 / 50 = 8


  • PUNTO C: 5ºC/100m
    50 -------- 2,5º
    100 -------- X
100 · 2,5 = 250 / 50 = 5

4.2. En uno de los puntos de prospección existe un yacimiento de plomo, en otro un depósito natural de agua y en un tercero una cámara magmática (a cierta profundidad). Determina a qué puntos (A, B, C) corresponde cada caso. Razona las respuestas.

  • PUNTO A: Yacimiento de plomo. Existen anomalías magnéticas positivas por lo que es posible la presencia de metales de hierro cerca de la superficie. También en este punto dan lugar anomalías gravimétricas positivas lo que aumenta la posibilidad de minerales metálicos en el subsuelo.
  • PUNTO B: Cámara magmática. El gradiente térmico es mayor del esperado, las anomalías térmicas se pueden deber a la presencia de masas fundidas (magma).
  • PUNTO C: Deposito natural de agua. Aparecen anomalías gravimétricas negativas que suelen deberse a la presencia de materiales poco densos.
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Soy diseñador gráfico y web freelance residente en sevilla. Creador y editor de Josantonius, un blog multitemático que posee contenidos en los que se abordan temas variados de interés general; Ciencia, Historia, Salud, Tecnología, Biología, Amor...

 

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