La Geosfera: Estructura y Dinámica Interna

La geosfera es el sistema de mayor tamaño y el soporte de los demás sistemas terrestres. Representa la parte sólida del planeta y está compuesta principalmente por minerales y rocas dispuestos en capas concéntricas.

Se encuentra en un equilibrio dinámico constante, debido a la interacción de dos tipos de energía:

Energía Interna y Externa de la Tierra

• Energía interna (Geotérmica): Proviene del interior de la Tierra. Se origina por la desintegración de materiales radiactivos (uranio, radio, torio, etc.) y el calor residual remanente de la formación del planeta.
• Energía solar: Responsable de los procesos geológicos externos que modelan el relieve terrestre, como la meteorización, erosión, transporte y sedimentación.

Estos procesos ocurren de forma continua, describiendo el Ciclo Geológico. Durante este ciclo, hay un intercambio de materia y energía entre la geosfera y otros sistemas (atmósfera, hidrosfera y biosfera), lo que convierte a la geosfera en un sistema abierto e interconectado.

Estructura Interna de la Tierra: Capas y Composición

Los materiales de la geosfera se organizan en capas concéntricas, cada una con una composición química y un comportamiento físico distintos. Se pueden clasificar según su composición química o su comportamiento físico.

Clasificación según la Composición Química

Según su composición, la Tierra se divide en:

• Corteza: Es la capa más superficial y delgada. Representa solo el 1% de la masa y el 1.6% del volumen terrestre. Está compuesta por silicatos hidratados y es relativamente poco compacta. Se divide en:
  • Corteza continental: Forma los continentes. Rica en aluminio (Al), sodio (Na) y potasio (K).
  • Corteza oceánica: Constituye el fondo oceánico. Más delgada y densa que la continental. Rica en calcio (Ca), hierro (Fe) y magnesio (Mg). Su espesor medio es de 10 km. Las rocas de la corteza oceánica no superan los 180 millones de años debido a la constante creación y destrucción de la litosfera oceánica.

  La corteza está separada del manto por la discontinuidad de Mohorovicic (Moho).

• Manto: Capa intermedia y la más extensa (68% de la masa y 82% del volumen). Compuesta por silicatos. La presión compacta los materiales. Se subdivide en:
  • Manto superior: Se extiende hasta los 700 km de profundidad. Sus rocas tienen cierta plasticidad y pueden fluir debido a la presión y temperatura.
  • Manto inferior: Llega hasta los 2900 km, donde limita con el núcleo a través de la discontinuidad de Gutenberg. El aumento de presión y temperatura provoca que los minerales adopten estructuras compactas y densas.
• Núcleo: Parte más interna. Constituye el 32% de la masa y el 16% del volumen. Compuesto principalmente por hierro (Fe) y níquel (Ni). Su alta densidad (10-13 g/cm³) es responsable del campo magnético terrestre. Se divide en:
  • Núcleo externo: Se extiende hasta los 5100 km. Líquido y fluido, con una temperatura de unos 4000 ºC.
  • Núcleo interno: Llega hasta el centro de la Tierra (6371 km). Sólido y muy denso, con una temperatura de unos 6000 ºC.

  La discontinuidad de Lehmann-Wiecher separa el núcleo externo del interno (aproximadamente a 5100 km de profundidad).

Clasificación según el Comportamiento Físico

Según su comportamiento físico, las capas de la Tierra son:

• Litosfera: Capa sólida y rígida. Incluye la corteza y los primeros 100 km del manto superior. Está fragmentada en placas tectónicas de diferentes tamaños que se mueven, chocan, se destruyen y se construyen. El espesor de las placas varía entre 10 km y 300 km.
• Astenosfera: Zona del manto superior con comportamiento semiplástico. Los materiales están parcialmente fundidos, lo que reduce la velocidad de propagación de las ondas sísmicas. Los movimientos de convección en la astenosfera son responsables del movimiento de las placas tectónicas. Su grosor es variable, extendiéndose desde la litosfera hasta unos 600 km de profundidad.
• Mesosfera: Corresponde al manto inferior y parte del manto superior. Sólida y rígida, pero permite corrientes de convección. En la zona de transición entre el manto y el núcleo (capa D), se cree que ascienden masas de materiales calientes (plumas térmicas) que pueden llegar a la superficie, creando puntos calientes.
• Endosfera: Corresponde al núcleo. Tiene una parte interna sólida y rígida, y una parte externa fluida, donde se cree que existen corrientes de convección que generan el campo magnético terrestre. Estas corrientes se originan por diferencias de temperatura causadas por la distribución desigual de elementos radiactivos.

Energía Geotérmica y Flujo Térmico

La energía geotérmica, o calor interno de la Tierra, se manifiesta en un aumento de temperatura de aproximadamente 0.03 ºC por metro de profundidad (30 ºC/km). La variación de la temperatura con la profundidad se conoce como gradiente geotérmico.

El flujo térmico (Q) se define como la cantidad de calor que la Tierra libera por unidad de superficie y tiempo. Se calcula mediante la siguiente fórmula:

Q = K * gradiente geotérmico

Donde K es la conductividad térmica de las rocas.