EL CALOR DE LA TIERRA

La mayor parte del calor de la Tierra es producida por la radioactividad natural de las rocas que constituyen la corteza terrestre: es la energía nuclear producida por la desintegración del uranio, del torio y del potasio.

Estructura y composición de la Tierra:

La Tierra esta formada por tres capas concéntricas: la corteza, el manto y el núcleo.

contiene hasta mas de 70% de sílice en la corteza continental y no mas de 50% en la corteza oceánica.

- El manto es la capa situada entre la corteza (delimitada con la discontinuidad de Mohorovicic) y el núcleo (delimitada con la discontinuidad de Gutemberg). El manto es solidó exceptuando una zona parcialmente fundida, situada entre los 100 y 700 kilómetros de profundidad. Esta formando por una roca llamada peridotito, pobre en sílice (30%) y rica en magnesio.

- El núcleo es la parte central de La Tierra. Está separado del manto por la discontinuidad de Gutemberg (-2900m) y se caracteriza por una alta densidad. No se conoce la composición química pero su elevada densidad (superior a 8 g/cm3) y el estudio de los meteoritos hacen pensar que se trata de hierro asociado con níquel. La parte superficial del núcleo (llamado núcleo externo) es líquido y la parte central (llamado núcleo interno) es sólida debido a la enorme presión que reina a esa profundidad

El gradiente geotérmico:

Hay dos definiciones del gradiente geotérmico, una popular que le define como una elevación de la temperatura a medida que la profundidad es mayor, y una secunda menos popular que le define como un flujo térmico. Este último es una expresión de la cantidad de calor que constantemente sale de desde nuestro planeta al exterior y suele medirse en calorías que llegan a la superficie por unidad de superficie. El flujo de calor promedio en La Tierra es de 60mW/m².

El gradiente se puede medir determinando cuidadosamente, mediante perforaciones, las temperaturas del interior de la Tierra, en dos puntos a diferentes profundidades situados fuera de la zona más extensa de la Tierra (donde las temperaturas están influenciadas por las condiciones climáticas y solares. El flujo calórico no puede determinarse directamente, pero si en una perforación se determina el gradiente y la conductividad térmica de las rocas que allí existen, se puede calcular el flujo mediante con la formula sencilla siguiente:

Gradiente= flujo / conductividad

Los gradientes térmicos observados varían mucho de un lugar a otro, llegando hasta un nivel bajo de alrededor de 10°C por kilómetro en algunos lugares; pero un promedio representativo en las regionales no termales de la Tierra seria del orden de 25°C a 30°C por Km. En unos cuantos lugares favorecidos especialmente por la naturaleza, pueden encontrarse gradientes mucho mayores, por ejemplo, gradientes de 200°C a 800°C por km., como los que se han observado en Larderello en Italia.

Figura 1.17: Grafica de la temperatura de la Tierra en función de la profundidad

Manifestaciones hidrotérmicas:

- Manantiales calientes:

Aunque comúnmente se dice que los manantiales calientes están relacionados con las etapas declinantes de la actividad volcánica ellos son en promedio menos numerosos en los cinturones volcánicos que en otros sitios.

La mayoría de las aguas termales caen adentro de uno de los tres tipos más comunes: - aquellas que contienen grandes cantidades de carbonato de calcio en solución.

- aguas acidas, usualmente ricas en sulfatos.

- aguas alcalinas, las cuales tienden a tener altos contenidos de cloruros. - Geiser:

Un géiser es un tipo de fuente termal que erupciona periódicamente, expulsando una columna de agua caliente y vapor en el aire.

La actividad de los géiseres es causada por el contacto entre el agua superficial y rocas calentadas por el magma ubicado subterráneamente. El agua calentada geotérmicamente regresa a la superficie por convección a través de rocas porosas y fracturadas. Los géiseres se diferencian de las demás fuentes termales por su estructura subterránea; muchos consisten en una pequeña abertura a la superficie conectada con uno o más tubos subterráneos que conectan con las reservas de agua.

A medida que el géiser se llena, el agua más superficial se va enfriando, pero debido a lo estrecho del conducto, el enfriamiento conectivo del agua en la reserva es imposible. El agua fría de la superficie es presionada bajo el agua caliente, asemejándose a la tapa de una olla a presión, haciendo que el agua de reserva se súper-caliente, manteniendo el líquido a temperaturas superiores a su punto de ebullición.

Por último, la temperatura del fondo del géiser comienza a subir alcanzando el punto de ebullición; las burbujas del vapor ascienden hasta la punta del conducto. Al atravesar el cráter del géiser, algo de agua se desborda y salpica hacia afuera, reduciendo la anchura de la columna y la presión del agua que hay debajo. Con este escape de presión, el agua súper-caliente se mezcla con el vapor, ebulliendo violentamente por la columna. La espuma resultante entre el vapor y el agua caliente es expulsada fuera del géiser.

Los más conocidos se encuentran en Islandia, Nueva Zelanda, Estados Unidos (Parque de Yellowstone), Japón y Chile.

- Lagos cráter:

El agua localizada en el cráter de un volcán activo actúa como un gran condensador que absorbe el calor y las emanaciones volátiles producidas por los orificios sobre el piso del cráter.

- Fumarolas:

Las fumarolas son emisiones de vapor de agua y otros gases que se producen en los volcanes una vez terminada la fase de mayor actividad de la erupción y en las grietas asociadas

emiten. Corresponden a diversos tipos, cuyos nombres se refieren a los gases que abundan más: Cloruradas (cloruros), Ácidas (ácido clorhídrico) o Solfataras (sulfuros). Estas fumarolas emiten sus gases a temperaturas superiores a 100 ºC, por lo que suele estar presente el vapor de agua.

- Mofetas:

Tipo de fumarolas cuyas emisiones son relativamente frías (unas 90°C). Los gases que desprende son especialmente ricos en dióxido de carbono.

Figura 1.18: Esquema de los diferentes tipos de manifestaciones hidrotérmicas