L’estudi de l’interior de la Terra (I) – INVESTIGA

Un dels mètodes utilitzats per saber com és l’interior de la Terra ha estat l’estudi dels terratrèmols, és un mètode indirecte basat amb l’observació de les ones sísmiques.

Quan els moviments lents de les roques a l’interior de la terra alliberen l’energia acumulada de forma ràpida es produeixen unes vibracions anomenades ones sísmiques, que donen lloc a un terratrèmol.

El punt o zona on es produeix la pertorbació s’anomena hipocentre, normalment a l’interior de la Terra, el punt superficial que li correspon s’anomena epicentre. Des d’aquest punt es propaguen dues tipologies d’ones diferents que es recolliran gràcies a uns aparells anomenats sismògrafs.

* Ones longitudinals: produeixen una vibració de les partícules paral·lela a la direcció de propagació de la ona. Són les ones més ràpides, també s’anomenen primàries o ones P. Es propaguen per qualsevol tipus de medi. Com més rígid més ràpides.

ones-p

OnesP

* Ones transversals: produeixen una vibració de les partícules perpendicular a la direcció de propagació de la ona. Les ones transversals també s’anomenen secundàries o ones S. Només es transmeten per medis sòlids, no es transmeten per medis fluids.

ones-s

OnesS

Gràcies a l’estudi d’aquestes ones, podem separar la Terra en diverses capes, en funció de la seva composició, és a dir, observant cada zona de la terra la tipologia d’ones que transmet i la velocitat amb la que les transmet, veiem que hi ha varies discontinuitats. Obtenim tres capes diferenciades escorça, mantell i nucli, separades per diverses discontinuitats.

 

 

 

 

Clicant aqui podràs accedir als sismògrafs que transmeten a temps real els seus registres i que estan repartits per diferents puntde la geografia catalana.

 

Informació i imatges obtingudes de “Un bloc a XTECBlocs

Les capes de la Terra

I per tant com a conseqüència del que acabem de veure, els científics van arribar a la conclusió que la Terra estava formada per capes concèntriques. Et demanem ara que cerquis informació sobre aquestes capes:

1. El nom de cada una d’elles i l’ordre en què es troben de fora cap a dins.

2. El gruix de cada una.

3. La composición básica i alguna altra característica que et sembli interessant.

4. Una imatge que resumeixi tota aquesta informació per imprimir i enganxar als apunts.

L’estudi de l’interior de la Terra (II)

Recorda que a l’interior de la Terra no hi podem accedir i que la totalitat d’estudis fets en aquest sentit es basen en proves indirectes. La que et proposem ara és una de molt simple que s’obté només utilitzant la lògica. La densitat mitjana de les roques extretes de les capes accessibles de la Terra (és a dir l’escorça) és de 2,7 (no hi ha les unitats expressament, suposem que les hauràs deduït…) i quan es clacula la densitat de la Terra globalment aquest valor és molt diferent. Això vol dir que…

Naturalment et demanem que facis l’exercici. És a dir que calculis la densitat mitjana de la Terra i comparis el resultat amb la densitat de les mostres de roca extretes. Potser necesitis alguna dada que trobaràs fàcilment.

Litosfera i astenosfera

Amb la imatge  que tens a continuació pots deduir quin és el significat d’aquests conceptes, la seva situació, el seu gruix i les seves característiques.

litosferatipos

Mapamundi – OBSERVA

Observa atentament les següents imatges i digues què hi veus que et sorprengui. Ho comentarem tot junts i ho anotarem als apunts (clica la imatge per veure-la amb més detall).

plaques1

Els límits de placa – OBSERVA

En la següent imatge pots veure tres tipus de límits. Dos de convergents i un de divergent. Observa que els convergents poden ser diferents segons si topen escorces oceàniques o continentals.

http://cassany.cat/1bat/tecto3.html

Les edats de la Terra – INVESTIGA

Estudiar els períodes de la història de la Terra és molt complicat. Però és bo començar-los a sentir per si en algun moment hi has d’aprofundir. Per això t’adjuntem una taula actualitzada el 2013 (ja saps que en ciència res és permanent) i un text del Dr. Daniel Closa publicat al seu bloc. En el text hi ha alguns espais que, amb l’ajut de la taula, hauries de completar.

Descarregar taula dels períodes geològics.

Edats, èpoques, períodes, eres i eons

En que pensem quan ens parlen de la prehistòria? Doncs segurament la majoria pensem en dinosaures. Fòssils de dinosaures, extinció de dinosaures i ferotges tiranosaures barallant-se amb grans triceratops. I el més característic és que són fòssils, que ja no en queden i només trobem restes petrificades en els diferents estrats geològics. Hi ha el detall dels ocells, que no deixen de ser uns dinosaures que van sobreviure, però això normalment ho passem per alt. La prehistòria és l’època en la que vivien els dinosaures.

Per això resulta sorprenent descobrir que en realitat els dinosaures van estar molt poc temps (relativament parlant) sobre la Terra. Un exemple que m’encanta posar és que si la història de la Terra la condenséssim en un any, els dinosaures només van existir durant dues setmanes. I serien recents. Si la formació de la Terra fos el dia 1 de gener i actualment estiguéssim al 31 de desembre, els dinosaures haurien habitat el planeta només les dues primeres setmanes de desembre. Per cert, en aquest exemple els humans portaríem només trenta minuts.

En realitat és pitjor del que sembla. Els organismes més grans que un microbi només porten uns sis-cents milions d’anys existint. Els altres tres mil nou-cents milions d’anys, només hi havia bacteris i algun eucariota unicel·lular. La vida a la Terra quasi sempre s’ha limitat als microbis. Els organismes grans, animals i plantes, són uns nouvinguts.

El que passa és que, com és previsible, a mida que els períodes geològics es van fent més antics, els coneixem pitjor. Per això hi ha molts detalls, moltes classificacions i subclassificacions en èpoques recents, mentre que les corresponents a temps més llunyans resulten menys definides.

És divertit mirar les taules estratigràfiques. Hi ha les diferents edats, agrupades en èpoques, que s’agrupen en períodes, que al seu temps es reuneixen en eres que formen part d’un parell d’eons. Per exemple, l’edat actual s’inclou dins l’època de _________, que forma part del període ___________, que és l’últim dels inclosos en l’era _________ i que està dins de l’eó ____________.

Si volem trobar dinosaures hauríem de buscar per dins del Juràssic o del Cretaci, i aparentment tenim per triar i remenar. Sembla que sigui una fracció  molt gran de tots els estrats. Però si ens fixem en els anys que han passat, veiem que quasi tota la classificació fa referència a l’eó Fanerozoic, que són els últims ________ milions d’anys. La resta pintada en tons més vermells és el Precambrià, ocupa molt poc en els gràfics dels estrats però representa__________milions d’anys. Vuit vegades més temps, encara que les divisions siguin poques i més imprecises.  Simplement és un gràfic que no està fet a escala temporal.

Aquests detalls en aquests esquemes va bé tenir-los presents per entendre per quin motiu quan es busca vida extraterrestre no es pensa en animals o plantes sinó, sobretot en microbis. Pots tenir sort i trobar que ja hi ha organismes evolucionats en algun planeta, però si les coses van com a la Terra, el més fàcil és trobar comunitats de microbis. La Terra és un planeta ple de vida, i aquesta sempre ha sigut, i encara és, majoritàriament microbiana.

Si us voleu fer una idea, busqueu al gràfic. Tenim evidencies que la vida microbiana va sorgir durant l’eó Arqueà (Arcaico en castellà). En canvi, els primers organismes no apareixen fins el període Ediacarià (Ara fa ______). Si només mireu el dibuix semblaria que quasi sempre hi ha hagut organismes multicel·lulars a la Terra. No us deixeu enganyar i fixeu-vos en els anys que fa que van aparèixer els uns i els altres. Les coses no són com semblen a primer cop d’ull!

(I que pesats amb el futbol! Heu vist que hi ha un periode Messinià, o Messiniense?)

La datació amb isòtops radioactius – LLEGEIX

A continuació tens la reproducció d’un article publicat al bloc “Centpeus” que explica en què es basa un dels mètodes més coneguts de datació absoluta. Llegeix-lo i després el comenten.

Fa anys, en una de les primeres discussions que vaig tenir amb un parell de creacionistes recordo que vaig fer un comentari sobre l’edat dels fòssils. Eren molt més antics que no pas l’edat que ells atribuïen a la Terra quan comptaven els anys que havien passat des de la creació. La resposta va ser un despectiu “…va, quatre pedres a les que els posen l’edat que volen”.

Suposo que eren uns alumnes poc entrenats, perquè els sistemes que tenim per datar les coses funcionen força be. Però encara hi ha moltes vegades que topes amb errors quan algú parla de com s’ha determinat l’antiguitat d’un objecte.

Un dels més freqüents i divertits és el de dir que s’han datat estàtues de pedra amb el mètode del carboni 14. Això és impossible, perquè aquest mètode sols pot aplicar-se a material biològic i les pedres no entren en aquesta categoria! Amb el carboni 14 podem mesurar l’edat d’una estàtua de fusta, uns ossos, una tela o unes restes de menjar, però no una pedra, un fragment de vidre o una punta de fletxa de ferro.

Curiosament, la gràcia del mètode del carboni 14, (o 14C) es troba a les capes exteriors de l’atmosfera. Allà arriben radiacions còsmiques que poden causar algunes reaccions interessants que finalment fan que un àtom de nitrogen es converteixi en un àtom de carboni. Però aquest carboni és diferent de la resta. El carboni “normal” és el carboni 12, mentre que el generat pels rajos còsmics té 2 neutrons de més i per això el nom de carboni 14.

El cas és que el carboni 14 és inestable, cosa que vol dir que té tendència a perdre aquests neutrons i quedar-se en carboni 12 normal i corrent. I això ho fa a un ritme molt ben determinat. Sabem que si avui ajuntem una certa quantitat de carboni 14, d’aquí a 5.730 anys tant sols en quedarà la meitat. I 5.730 anys més tard ens quedarà la meitat de la meitat. I així successivament.

Una altra dada que sabem és el percentatge de14C que hi ha a l’atmosfera. Tant sols un 0.0000000001%. És molt poc, però el podem mesurar. I el carboni, en forma de CO2 el capten les plantes i l’incorporen a la matèria viva. Per tant, un 0.0000000001% del carboni que hi ha en qualsevol ésser viu, inclosos nosaltres, és 14C. I aquesta quantitat es manté constant, almenys mentre anem menjant, ja que el menjar sempre acaba provenint de les plantes que han captat el CO2 de l’atmosfera.

Però que passa quan morim?, o quan una branca es talla per fer una escultura? o quan s’arrenca una fibra de llana per fer un teixit? o quan serrem un arbre per fer una biga? Doncs que deixem d’incorporar nou carboni al cos, o a la fusta o a la llana. De manera que aquell 0.0000000001% que està en forma de 14C començarà a disminuir a mida que els àtoms es vagin convertint en carboni 12.

De manera que si agafem una fusta i quantifiquem amb precisió quin percentatge de14C conté respecte del total, podrem calcular quan temps fa que va morir l’arbre. L’exemple més fàcil és quan trobem just la meitat del 14C esperat. Aleshores podem concloure que l’arbre va morir fa 5.730 anys. I si el que trobem és una quarta part vol dir que va morir fa 11.460 anys. Un sistema enginyós i que va merèixer el premi Nobel de química l’any 1960.

Però tot té límits. Arribarà un moment en que ja no quedarà prou 14C a les restes. Simplement tot s’haurà convertit en carboni 12, però molt abans deixarà de ser detectable pels instruments de mesura. Per això també és ridícul quan diuen que s’ha mesurat algun objecte amb el carboni 14 i han trobat que té uns quants milions d’anys. Amb la tècnica del 14C sols s’arriba a mesurar fins als 60.000 anys d’antiguitat. Més enllà hi ha altres sistemes similars però menys famosos, com ara el del potassi/argó o la família de l’urani.

De totes maneres, el que s’intenta fer sempre que es pot és datar les coses amb un parell de sistemes diferents, com ara els anells dels arbres o els estrats geològics. Perquè ja sabem que tots els mètodes estan subjectes a errors. Però malgrat els errors, els fòssils no són “quatre pedres a les que els posen l’edat que volen”. Ni molt menys.

La informació dels estrats – OBSERVA I PREN NOTA

A partir de la següent animació podrem estudiar com ho fan els geòlegs per interpretar com s’ha format un territori. Veuràs que tot té lògica… Fem-hi un cop d’ull i a continuació en resumirem els principals fenòmens als apunts.

Clica aquí (Animació feta per Alfonso de Mier i Ros Leva)

Veuràs que això que acabes d’aprendre es pot complicar molt. I per interpretar la història d’un terreny a vegades cal molta pràctica. Aquí en tens un exemple, i aquí un altre.

Fem un perfil topogràfic – PRACTICA

Entrada reproduïda del bloc “Ciències Naturals” de Cristina Pineda.

Un mapa topogràfic és la representació, en pla, del relleu d’una zona concreta.

Però, com es fa? A partir de centenars de mesures de les alçades del terreny es dibuixen les anomenades corbes de nivell. Aquestes indiquen quines zones del mapa estan a la mateixa altura respecte el nivell del mar, de manera que si una corba te una cota de 100m, vol dir que per on passa aquella corba està tot a 100m d’alçada.

Aquesta representació sorgeix de la idea de tallar el relleu per una sèrie de plans paral·lels a alçades equidistants, és a dir, mantenint sempre la mateixa distància, tal i com podem veure en el dibuix de sobre.

Com dos corbes de nivell representen dos alçades diferents, aquestes mai es poden creuar, ja que això voldria dir que en un punt del relleu tenim dos alçades diferents.
D’altra banda les corbes ens poden donar molta informació de com és el relleu sense haver de realitzar un alçat.
Com podem veure en la imatge de la dreta, si les corbes estan molt separades entre sí, voldrà dir que el relleu és molt planer. Així mateix, si estan molt juntes, vol dir que el relleu és molt escarpat.

Però en un mapa topogràfic no sols trobem corbes de nivell. Sense una llegenda, l’escala i la situació del nord, aquest mapa no tindria cap sentit ni significació.

  • Escala: Indica a quant equival 1cm del mapa respecte de la realitat. Per exemple, si tenim una escala de 1:25000 voldrà dir que 1cm del mapa equival a 25000cm a la realitat.
  • Llegenda: Descriu què significa cada símbol representat en el mapa. Aquí és on veurem com es representaran rius, carreteres, camins, pics, zones mineres, cases, etc.
  • Nord: Tots els mapes estan orientats al nord i normalment s’indica amb una fletxa. En el cas que no aparegui la orientació, es pressuposarà que està en la part alta del mapa.

Un cop sabem que és un mapa topogràfic, cal explicar què és i com es fa un perfil topogràfic.

Un perfil topogràfic es la representació en dos dimensions dels canvis d’alçada que fa un recorregut determinat d’un mapa. És a dir, es tracta de posar altura a un camí en línia recta entre dos punts tallant les corbes transversalment.

I cóm es fa?
Bé, el primer hem de marcar una línia recta en el mapa que vagi del punt A al punt B.

Un cop tenim la línia marcada, posem un paper sobre la línia que ens servirà per copiar les dades, tal i com podem veure en el dibuix.

Sobre aquest paper auxiliar, marcarem per on les corbes de nivell tallen la línia dibuixada, procurant marcar també a quina alçada es troba cada corba.

Un cop les tinguem totes marcades, posarem el paper en la línia horitzontal d’uns eixos que prèviament haurem dibuixat en un paper mil·limetrat.
Ara, haurem de copiar tant la posició de les corbes com l’alçada de cadascuna en l’eix horitzontal del nostre gràfic. D’aquesta manera podrem relacionar l’alçada amb la posició.

Ara només ens queda graduar l’alçada del nostre gràfic en l’eix vertical i relacionar cada alçada amb la seva corba corresponent.

Per últim, haurem d’unir els punts situats en el gràfic per tal d’obtenir el perfil de la zona estudiada.

Com veieu realitzar un perfil topogràfic és molt fàcil i mecànic.

Qui s’anima a intentar-ho?

Us proposem que us descarregueu i imprimiu els dos mapes següents i feu el perfil de Vidrà a Bellmunt i de Bellmunt a St. Pere de Torelló.

Una vegada fet veureu el què ens permet la tecnologia. En qüestió de segons reproduirem el mateix perfil amb el google earth.

El mapa geològic – PRACTICA

El mapa geològic és una representación que indica de quina tipas de roca està format el subsol. A part de la composición s’indica també quines eón les inclinaciones de cada capa i moltes altres informacions. Tal i com pote veure en les següents exemples la seca interpretación i anàlisi no és fácil.

Mapa geol
Mapa geològic complex
CCI05022011_00001
Mapa geològic senil
04
Tall o perfil geològic

No obstant a continuació en tens un de més senzill que et demanem que descarreguis, imprimeixs i el passis a tall geològic. Un tall geològic es fa de la mateixa manera que un tall topogràfic només que hi podem afegir la informació sobre els estrats de roca existents.