viernes, 18 de noviembre de 2011

En busca del epicentro





En el territorio mostrado más abajo ha ocurrido un terremoto superficial que ha sido registrado por tres estaciones sísmológicas distintas (A, B y C). A partir de los sismogramas obtenidos los científicos desean conocer la localización del epicentro ¿puedes ayudarles? (Nota: antes de realizar esta investigación debes realizar una previa "Investigando terremotos")



Sismogramas recogidos en cada estación 

Datos sismológicos: Velocidad de ondas P = 5 km/seg, Ondas S= 3 km/seg



1- ¿Qué ondas crees que están reflejadas en los sismogramas?

2- ¿Qué estación crees que está más cerca del terremoto? ¿Y más lejos?. Razona tu respuesta.

3- ¿Podrías determinar las coordenadas geográficas del epicentro?

4- ¿Crees que con dos estaciones sismológicas sería suficiente para conocer la localización del epicentro?. Razona la respuesta.

5- ¿Qué crees que ha producido el terremoto, una falla o procesos volcánicos?

jueves, 17 de noviembre de 2011

Investigando terremotos









1- ¿Por qué razón las ondas P siempre son más veloces que las S? Busca su expresión matemática en Internet (fórmula) y explica sobre ella las características investigadas (velocidad, comportamiento en líquidos..).


 - Las ondas P tienen la capacidad de propagarse tanto en líquidos como en sólidos, ya que, según el experimento de la investigación, son capaces de propagarse incluso con rigidez nula (superan la velocidad de las S en 1,73 veces su velocidad). Normalmente, viajan a 1400 m/s por el agua (aprox.) y llegan a alcanzar velocidades de 5000 m/s en el granito. Se propagan de forma paralela.




 Fórmula de la velocidad de las ondas P:



v_p= \sqrt{ \frac {K+\frac{4}{3}\mu} {\rho}}


(K es el módulo de incompresibilidad, μ es el módulo de corte o rigidez y ρ la densidad del material donde se propaga la onda).





 - A diferencia de las ondas P, las ondas S tienen una velocidad menor, son las que se desplazan por medios sólidos y las que mayot daño producen. Se propagan de forma perpendicular.



Fórmula de la velocidad de las ondas S:


v_s=\sqrt{\frac{\mu}{\rho}}








Te interesa saber...


El mayor terremoto registrado de la historia.


 - El terremoto de Valdivia o Gran Terremoto de Chile fue un terremoto registrado el 22 de mayo de 1960 cuyo epicentro fue localizado en Lumaco (Chile), y su magnitud fue de 9,5 en la escala sismológica (escala de Richter), convirtiéndolo en el más fuerte de la historia.

El propio terremoto produjo también un maremoto que afectó a diversas zonas del Océano Pacífico, como Hawai o Japón y supuso la erupción del volcán Puyehue. Más de 2000 personas fallecieron y cerca de 2 millones quedaron heridas y sin techo.




Resultados de la acción del terremoto
Zona sísmica del terremoto







Muchas personas quedaron sin hogar y heridas física y psicológicamente





2- Si realizáramos un diagrama sísmico de un planeta ¿Qué tipo de datos podríamos obtener a partir de él?


 -Cuando analizamos las ondas sísmicas de los diagramas sísmicos, éstas nos informan de la velocidad a la que se propagan en profundidad y la propiedad de los materiales existentes hacia el interior (sobre todo cuando se producen "saltos" en la velocidad por variación de la rigidez de las capas), así como su densidad y módulo de compresibilidad. Con estos datos, podemos saber si dicho planeta es denso o tienen sus materiales facilidad para comprimirse, si son lo bastante rígidos para evitar ser deformados, ...






3- A partir del análisis de dicho diagrama ¿Podríamos obtener algún tipo de prueba a favor o en contra de la presencia de un campo magnético? ¿o no tiene nada que ver un método con otro? Razona la respuesta.


 - El campo magnético terrestre es un fenómeno natural creado por el movimiento de metales líquidos en el interior de la Tierra (en el núcleo), al saber esto, con la información del diagrama observamos que la propagación de las ondas P llegan hasta el núcleo (ya que pueden desplazarse tanto por sólidos como por líquidos), y las ondas S, sólo llegan hasta el manto inferior. Al ver esta diferencia de propagación sabemos que hay algo más después del manto; el núcleo interno de metales líquidos que forman un campo magnético.





viernes, 4 de noviembre de 2011

Calor interno terrestre









1- Existe alguna anomalía térmica en la zona de estudio? ¿De qué tipo? ¿A qué crees que puede ser debida?. Razona la respuesta y demuestra matemáticamente los datos aportados.


Sí , existe una anomalía positiva ( mayor de 3º de gradiente geotérmico) de tipo térmica en el estudio , ya que al aumentar la profundidad, la temperatura aumenta de forma inesperada, esto podría deberse a una bolsa de magma situada en esa zona. Para saber si estos resultados son correctos aplicamos la fórmula :

100x (T2-T1) / (P2-P1)

2-¿Podríamos saber qué valor de temperatura existe en el núcleo terrestre?. Sabiendo que un valor de 20.000ºC supondría un estado gaseoso explosivo ¿Qué tipo de conclusión puedes sacar sobre la temperatura del interior terrestre?

Suponiendo que conocemos el radio y el grado geotérmico de la Tierra (3º) , podemos averiguar la temperatura en el núcleo , ya que si la temperatura estuviese a 20.000ºC , la Tierra explotaría, por lo tanto , la temperatura del núcleo es menor.


3-Islandia es un país especializado en aprovechar energía geotérmica ¿Sabes por qué? ¿Crees que en España podríamos sacarle tanto provecho a esta energía?


La energía geotérmica surge por el aprovechamiento del calor del interior de la tierra, se utiliza para generar electricidad o para calentar agua o aire. Ciertas ubicaciones permiten que la energía geotérmica sea utilizada mas fácilmente. Islandia es una de estas ubicaciones, ya que posee regiones con condiciones favorables para estos emprendimientos, en cambio España no.





GÉISER DE ISLANDIA , APROVECHADO PARA LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA GEOTÉRMICA



4-Sabes cómo podemos utilizar de forma práctica la energía geotérmica ¿Crees que puede servir para obtener electricidad?.


La energía geotérmica sirve para los siguientes usos:

  • Generación de electricidad.
  • Aprovechamiento directo del calor.
  • Calefacción y ACS.
  • Refrigeración por absorción



PLANTA GEOTÉRMICA UTILIZADA PARA LA PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD


Buscando yacimientos






 - En esta investigación se pide identificar la zona exacta de los yacimientos de magnetita, galena, y una zona volcánica debido a una bolsa de magma en profundidad. La zona no se sabe con certeza y nos dan 6 posibles puntos en el campo, de los cuáles 3 serán los que buscamos.

Con ayuda de los mapas geotérmico, gravimétrico y magnético podremos deducir la zona exacta de cada punto, ya que así relacionamos sus características según los datos ofrecidos por el mapa.


  •  Si activamos el mapa geotérmico, podemos apreciar que en la leyenda, el punto más rojo indica la zona con mayor actividad térmica, es decir, la zona con más temperatura. Al buscar en el mapa, sólo el punto 1 tiene el color rojo, lo que podemos deducir que éste punto se relaciona con la zona volcánica (hay más temperatura que en otros puntos).

  • Si activamos el mapa magnético, de nuevo en la leyenda el punto rojo indica la zona con mayor intensidad magnética. En el mapa, observamos que el punto 3 es el más rojo, por lo tanto deducimos que en ese punto es donde se encuentra la magnetita.


  •  Por último, si activamos el mapa gravimétrico, en la leyenda el color azul indica la zona sometida a mayor gravedad. La galena es un mineral muy denso (7,5 g/cm3; más masa en poco volumen) y es del tipo metamórfico, ya que está sometida a diferentes presiones hacia el interior de la tierra, por lo tanto se encuentra en zonas con mayor gravedad. Como podemos ver en el mapa, el punto 6 es de color azul, deducimos por tanto que la galena se encuentra en esta zona.







domingo, 30 de octubre de 2011

Densidad terrestre







1- ¿Qué valor tiene la densidad del interior terrestre? Razona tu respuesta.

 - La densidad en el interior terrestre es mayor a la de la superficie (+ de 5,5 g/cm3), ya que, cuanto más profundidad la masa es mayor, y como resultado la densidad aumenta.





2- ¿Existe algún planeta con mayor densidad que la Tierra?

 - No, la Tierra es el planeta del Sistema Solar con más densidad; planetas como Júpiter o Saturno, que son los más grandes, tienen densidad menor ya que su composición predominante es gas.




Para saber más...


 - Se ha descubierto el planeta con menos densidad del espacio hasta ahora.

Un grupo de astrónomos de la Universidad de Harvard han encontrado el más extraño de los planetas extrasolares. Su nombre es HAT-P-1, y es un cuerpo que orbita alrededor de un sistema binario a unos 450 años luz de la Tierra.


Su tamaño es más grande que el de Júpiter, superándolo 1,38 veces su diámetro, pero lo más interesante ha sido el estudio de su masa; no supera la mitad de la de Júpiter. Su densidad es igual a un cuarto de la del agua. Si comparáramos en flotabilidad a Saturno y a HAT-P-1, éste flotaría más cerca de la superficie.




HAT-P-1






3- ¿Existe algún planeta cuya densidad le permitiese “flotar” en el agua?

 - Sí, Saturno. Su composición es de un 90% de hidrógeno, un 5% de helio y el resto son variedades de gases. Al ser más ligero y menos denso que el agua, podría flotar en ella.





Saturno en el Sistema Solar



Demostración hecha a ordenador de la flotabilidad de Saturno en el agua como consecuencia de su pequeña densidad








4- Realiza un gráfico que permita ver cómo varia la densidad de los planetas con la distancia al Sol. ¿Hay algún hecho qué te llame la atención?

 - Como podemos observar, la densidad de los planetas es cada vez menor cuanto más alejados estén de él, excepto algunos casos, como es el de la Tierra (5,5 g/cm3, el más denso del Sistema Solar) y Urano y Neptuno que son los más alejados y sus masas son mayores a las de Saturno (más cercano).

Además, los 4 primeros planetas cercanos al sol (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) presentan una densidad mucho mayor a la de los más alejados (los primeros rondan de 4 a 5 g/cm3 llamados planetas rocosos, mientras que los demás no superan los 2 g/cm3, llamados planetas gaseosos).













miércoles, 26 de octubre de 2011

En busca de magnetita







Nuestro protagonista, junto a un grupo de expertos geólogos, acude al campo a buscar magnetita. Se trata de un material con valor económico:

1- ¿Sabes de qué material se trata? (es un mineral, roca, aleación artificial..)


a) Indica los datos mínimos necesarios para definir correctamente dicho material.

 - La magnetita es un minerla de hierro, por lo tanto, para  identificarlo necesitamos conocer su composición química y estructura:


Composición:  Fe3 O4 

Estructura: Cúbica




 b) ¿Por qué razón es valioso?

 - Es importante porque es uno de los minerales con más contenido de hierro en su composición. Sirve para la fabricación de imanes, brújulas y materiales de construcción debido a su dureza y resistencia.  



c) Se te ocurre alguna prueba rápida que te permita saber si un determinado material es magnetita o no.

 - Si la acercamos a un metal y tiende a "pegarse", significa que tiene propiedad magnética.




d) Busca imágenes de la magnetita e inclúyelas en la entrada de tu blog.



Propiedad magnética de la magnetita






















El poder magnético supera incluso la oposición de atracción por un sólido

















La magnetita se usa también para la fabricación de instrumentos como la brújula, que sirve de orientación





2- ¿Crees que el método 3 que aparece en la investigación es de tipo directo o indirecto? Razona la respuesta.


 - El método 3 es de tipo directo, ya que la información que obtenemos sobre el subsuelo es una muestra de una roca que está compuesta por minerales de magnetita, y este dato nos indica la composición presente en esta zona. Lo sabemos con certeza porque podemos ver y analizar la roca.





3- Los sondeos son los métodos más fiables y precisos para conocer el interior terrestre. De cara a investigar la estructura de la Tierra serían los candidatos idóneos, sin embargo, se recurre a otros métodos indirectos. ¿Por qué razón?



 -  Los sondeos son métodos directos para determinar la composición de la Tierra, ya que se realizan perforaciones (entre muchas otras actividades) para conocerla con certeza. Sin embargo, sólo proporcionan información de los primeros kilómetros, por lo que la información es muy limitada y no nos deja poder investigar con más profundidad. Por eso se utilizan los métodos indirectos y aparatos como los sismógrafos, que detectan y registran las vibraciones producidas por los terremotos; sugieren hipótesis sobre la composición y estructura de la tierra, a muchos más kilómetros de los que podemos alcanzar, aunque puede que no sean del todo ciertas.


Sismógrafo






¿Sabías qué...?


 - El sondeo más profundo que se ha hecho en la historia de la investigación lo llevó a cabo la antigua URSS, en la península de Kola, entre los años 1970 y 1992. Este sondeo llegó a alcanzar los 12.262 m de profundidad (menos de un 0,2% del radio de la Tierra). 



 - El agujero más grande del mundo se encuentra en Rusia. Su nombre es Gaint y en realidad es una mina de diamantes en el Este de Siberia. Cuenta con 525 metros de profundidad y 1,25 km de diámetro. Varios helicópteros de expedición han sufrido accidentes por capturar imágenes desde su interior, por lo que actualmente está prohibida cualquier actividad de investigación.



Profundidad de la mina

Localización de Gaint

















 -Se ha descubierto el núcleo más profundo de la Tierra. Mediante ondas sísmicas se ha mostrado que existe otra capa de 1.180 km de diámetro, gracias a un hallazgo hecho por geólogos de la Universidad de Illinois. Para el hallazgo utilizaron las ondas naturales que atraviesan la Tierra después de que los terremotos sacudan la superficie y, el resultado fue que encontraron la existencia de un núcleo todavía más profundo y más duro de lo que se creía. Los geólogos dicen que esta zona tiene miles de kilómetros de roca maciza.  




miércoles, 19 de octubre de 2011

Origen y clasificación de rocas







1- Las rocas plutónicas se caracterizan por presentar texturas cristalinas, sin embargo, las rocas volcánicas presentan textura microcristalina o incluso llegan a formar sólidos amorfos (textura vitrea) ¿Por qué crees que ocurre ésto?


 - Las rocas volcánicas, como su nombre indica, proceden de zonas de volcanes. Aquí, los sedimentos procedentes del magma del volcán son expulsados directamente al exterior cuando el volcán entra en erupción. En el momento en el que los sedimentos se encuentran en el exterior, comienzan a enfriarse muy rápido y no da tiempo a que los átomos se ordenen correctamente, dando lugar a una estructura interna desordenada; esto es lo que caracteriza a un sólido amorfo.






2- Explica y justifica qué razones te han llevado a identificar las rocas de la investigación "Mapa geológico".

 - Lo primero de todo, observamos las características que presentan cada una de las rocas ejemplares de cada zona. Usando una enciclopedia o con ayuda de internet, buscamos información de cada una de las rocas que piden que relacionemos con cada zona del mapa, y, cuando ya conocemos las características de esas rocas, las relacionamos con las definiciones que nos dan de los ejemplares de cada zona.
Así es más fácil identificar las rocas propuestas.

También se puede conocer, aunque con menos precisión, conociendo la zona geográfica de cada tipo de roca; si están más cercanas a una montaña, probablemente pertenezca una roca ígnea o volcánica, mientras que si se encuentra en zona llana o en la parte más baja de la montaña, podría ser sedimentaria, ya que ha habrá adquirido sedimentos del exterior presentes ahora en su composición.





Con los resultados obtenidos averiguamos que:

  • Roca A:  Evaporita (Roca sedimentaria)
  • Roca B:  Caliza (Roca sedimentaria)
  • Roca C:  Basalto (Roca ígnea volcánica)
  • Roca D:  Esquisto (Roca metamórfica)
  • Roca E:  Granito (Roca plutónica)





Esquisto
Basalto







Caliza
Evaporita



 A estas alturas ya debes ser un experto en mineralogía y petrología (ciencia que estudia las rocas). Por ese motivo, los técnicos del instituto de petrología te han pedido que utilices el difractor de rayos X para resolver varios problemas que tienen con distintas rocas, ¿te atreves?. Más abajo tienes un simulador de difracción de rayos X, utilízalo para resolver las distintas cuestiones que te plantean.



3- Al analizar dos rocas (A y B) mediante difracción de rayos X se han obtenido los dos diagramas inferiores ¿Cuál es la composición mineralógica de cada roca?






Tras utilizar el difractor de rayos X , hemos obtenido los siguientes resultados:

- El diagrama A presenta un 100% de anfíbol en su composición. La roca ejemplar es la anfibolita.


Para ampliar...

Se trata de la anfibolita, una roca metamórfica considerada de las más antiguas encontradas hasta ahora, ya que, conociendo que la Tierra tiene una edad aproximada a 4.500 millones de años, se prevee que este tipo de roca ronde entre los 4.000 y 4.300 millones de años.




Anfibolita en estado puro




- El diagrama B presenta un 40% cuarzo , 40% feldespato y 20% mica (aproximadamente). Se trata del granito, roca ígnea plutónica.







EN PROFUNDIDAD.

 - Algunas rocas de Marte podrían ser restos de vida anterior. Se cree que son señales dejadas por organismos en la región marciana de Nili Fossae en Marte hace 4.000 millones de años.

Precisamente, estas rocas marcianas son muy parecidas a las que existen en un punto de la Tierra, la región de Pibara en el noroeste de Australia, donde se han encontrado importantes restos de vida de hace 3.500  millones de años. Los científicos creen que el mismo proceso hidrotermal que ha conservado esas marcas de vida en la Tierra podría haber sucedido también en Marte.

Con la ciencia de hasta hoy día y descubrimientos como éste, se demuestra que la existencia de vida en Marte en épocas pasadas es cada vez más cierta.



Imagen obtenida por un satélite de la NASA con una cámara incorporada de alta resolución en Marte





4- Analizando en un diagrama de difracción la posición de los picos podemos averiguar qué minerales hay presentes ¿Qué información se obtiene analizando la altura de dichos picos?

La altura de los picos nos indica lo siguiente:

-Si la altura de los picos es alta , significa que hay una mayor composición de un determinado mineral en la roca.

-Si la altura de los picos es baja , significa que hay una menor composición de un determinado mineral en la roca.



5- El diagrama inferior representa una roca compuesta por cuarzo y anfíbol ¿Qué mineral es mayoritario de los dos?





El mineral mayoritario en este diagrama es el anfíbol con un 80% de composición (el número 5) , frente al cuarzo con tan solo un 20% (número 8).