Prospección y Sondeos: Se trata de perforaciones taladradas en el subsuelo que se utilizan para la extracción de petróleo, prospección minera, investigación, etc. El sondeo más profundo se encuentra en Siberia (Rusia) y tiene 12 km de profundidad. Aunque son poco significativos para el estudio del interior de la Tierra, apenas suponen un rasguño sobre su superficie.
Estudio de los materiales arrojados por los volcanes: Los materiales pueden haberse formado a una cierta profundidad del subsuelo. El análisis petrológico de estas rocas nos puede dar una idea de la composición química de las regiones más profundas en donde se han formado estos magmas. Existen dos limitaciones:
Procesos de diferenciación magmática: Hacen que la composición de la lava arrojada no sea representativa de la del magma original.
Inclusiones y contaminación de magmas: Pueden aportar datos más importantes para el estudio del interior, pues son fragmentos de rocas profundas que han sido arrancadas e incorporadas por el magma que circula en su ascensión.
Métodos Indirectos
Estudio de la densidad: Para calcular la densidad de un cuerpo se necesita la masa (M) y el volumen (V). El volumen de la Tierra se puede conocer por métodos geodésicos y la masa se calcula matemáticamente a partir del valor de la gravedad. La densidad media de la Tierra es de 5,5 g/cm3. Esta densidad resulta más alta que la de las rocas superficiales a las que tenemos acceso de modo directo (granito, basalto, etc.). Por tanto, en el interior de la Tierra debe de haber materiales y rocas de mayor densidad.
Ensayos en laboratorio: Se realizan estudios geoquímicos de minerales, rocas, meteoritos y fluidos. También se reproducen a escala las condiciones que se cree existen en diversos procesos geológicos, mediante bancos de pruebas y modelos simulados.
Estudio de meteoritos: Son pequeños cuerpos planetarios que cruzan la órbita de la Tierra y, debido a su atracción gravitatoria, pueden llegar a caer en su superficie. Tienen edades de 4.500 millones de años (igual que la Tierra) y también derivan de la materia a partir de la que se formó el Sistema Solar. En función de su composición, hay varios tipos:
Metálicos: Aleación de Fe y Ni.
Mixtos: Aleación Fe-Ni y silicatos en la misma proporción.
Rocosos: Los más abundantes y ligeros.
Métodos Geofísicos
Geotérmico: La temperatura de la Tierra aumenta con la profundidad. Se denomina gradiente geotérmico al aumento de temperatura que se produce cada 100 metros. Su valor medio en la corteza terrestre es de 3ºC. Este valor puede variar de unas zonas a otras. Las fuentes de calor interno que se barajan serían dos: calor residual o primitivo y la descomposición de isótopos radiactivos.
Geomagnético: La Tierra genera un campo magnético en su entorno de carácter bipolar. Es como un gigantesco imán. La intensidad de este campo se puede medir en la superficie mediante instrumentos específicos. La unidad de medida que se utiliza para la intensidad magnética es el oersted. Dicho valor puede variar. El campo magnético fósil presente en las rocas puede ser semejante al actual o de sentido contrario, lo que nos indica que a lo largo de la historia de la Tierra ha habido cambios en la polaridad magnética.
Método Gravimétrico: El valor medio de la gravedad en la superficie de la Tierra es de 9,8 m/s2. El valor de g puede sufrir cambios de unos puntos a otros. Si las rocas del interior son muy densas, el valor de g será mayor del esperado, y si son poco densas, los valores de g serán menores.
Método Eléctrico: Se basan en la medición de la resistividad de las rocas o en su inversa, la conductividad. Se utilizan tanto para investigar el interior de la Tierra como por su aplicación a la prospección de recursos minerales.
Método Sísmico: El estudio de la velocidad de propagación de las ondas que se producen en terremotos o en explosiones controladas sirve tanto para el estudio de la corteza como para el conocimiento del interior de la Tierra. La velocidad de las ondas depende de las características elásticas del medio por el que se propagan. Con estos datos se pueden realizar perfiles sísmicos profundos u otras técnicas como la reflexión sísmica vertical o la tomografía sísmica. Las ondas que generan los seísmos y que se propagan por el interior de la Tierra son diversas. Las más interesantes para el estudio del interior terrestre son las ondas internas P y S. Las ondas P son más veloces que las S y se propagan en todos los medios; las S sólo lo hacen sobre medios sólidos. Estudiando cómo varían las velocidades de las ondas sísmicas P y S en su propagación por el interior terrestre, diversos científicos fueron identificando una serie de discontinuidades que venían a confirmar la esperada heterogeneidad de la parte interna de nuestro planeta.
Discontinuidades Sísmicas
Discontinuidad de Mohorovicic: Presenta unos límites irregulares, unas veces se encuentra a 65 km bajo las cordilleras y otras a 5 km en el fondo de los océanos. Esta discontinuidad está generalizada en toda la Tierra. Separa la corteza y el manto.
Discontinuidad de Repetti: Se encuentra entre los 800 y 1.000 km de profundidad. Separa el manto superior del inferior.
Discontinuidad de Gutenberg: Sobre 2.900 km las ondas P sufren un cambio brusco en su velocidad de propagación y las S dejan de propagarse; es ahí donde se encuentra esta discontinuidad que separa el manto del núcleo.
Discontinuidad de Wiechert-Lehmann: A unos 5.100 km de profundidad se produce un aumento relativamente importante de la velocidad de las ondas P. Separa el núcleo externo del interno, que se prolonga hasta el centro terrestre a 6.371 km.
Existe una discontinuidad menor, la capa de baja velocidad, una zona entre 100 y 250 km de profundidad en la que se origina un descenso en la velocidad de las ondas P y S.
Modelos de Estructura y Composición de la Tierra
Modelo Geoquímico: Divide a la Tierra en capas concéntricas basándose en su composición: corteza, manto (superior e inferior) y núcleo (externo e interno).
Modelo Dinámico: En este modelo se ha tenido en cuenta el estado físico y la dinámica de las capas:
En la zona más superficial existe una capa rígida de 100 km de espesor llamada litosfera, la cual incluye a la corteza y al manto litosférico que forma parte del manto superior.
Entre 100 y 250 km se halla una zona plástica, que corresponde con el canal de baja velocidad. Esta zona se considera que está formada por materiales parcialmente fundidos. Se llama astenosfera, y en ella se originan corrientes de convección que determinan la dinámica de la litosfera.
A partir de 250 km hasta 2.700 km se sitúa la mesosfera, con una dinámica de corrientes de convección.
Por último, la endosfera coincide con el núcleo del modelo geoquímico.
