Sumario:
Física de la Tierra
Servicio de Publicaciones de la Universidad Complutense de Madrid
Volumen 23 (2011) ISSN: 0214-4557 / ISSN-e 1988-2440
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S . U . M . A . R . I . O
Prologue ..... 9
M. Mattesini, A.M. Negredo Moreno, C. Córdoba Barbara
Artículos
UCM - Física de la Tierra, Vol. 23 (2011): 11-27 ( www.360grados.org )
Experimentos a alta presión y alta temperatura: Ventanas al universo
David Santamaria-Pérez
Resumen: A partir de los indicios sobre la composición terrestre que proporcionan los métodos indirectos, como la propagación de ondas sísmicas, es posible recrear en el laboratorio condiciones de presión y temperatura similares a las del interior de la Tierra y de otros planetas, y estudiar cómo afectan estas condiciones a un metal o mineral determinado. Estos experimentos son, por tanto, ventanas al universo. El objetivo de este capítulo es mostrar la enorme potencia de las técnicas experimentales de alta presión y alta temperatura y dar una visión de conjunto de su aplicación en distintos ambitos de la geofísica. Además, presentaremos al consorcio MALTA-Consolider, que agrupa a la mayor parte de los laboratorios españoles dedicados a la alta presión, y las instalaciones experimentales de que disponen.
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UCM - Física de la Tierra, Vol. 23 (2011): 29-41 ( www.360grados.org )
Detección de fusión mediante observación in-situ de la formación de gotas esféricas en celdas de yunque de diamante calentadas por Láser
Thomas Pippinger, Leonid Dubrovinsky, Kostantin Glazyrin, Ronald Miletich, Natalia Dubrovinskaia
Resumen: Se introduce un método sencillo para la detección del evento de fusión en las celdas de yunque de diamante calentadas por láser (DAC). El fenómeno de fusión se reconoce de forma visual a través de la formación de gotas esféricas, cuando el material bajo estudio viene calentado en un medio inerte de transmisión de presión. Se ha demostrado la factibilidad de este método a través de algunos ejemplos como los metales (hierro y oro) y oxido de hierro (Fe2O3), es decir, materiales fundidos a presiones superiores a los 40 GPa utilizando un sistema de calentamiento laser portátil.
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UCM - Física de la Tierra, Vol. 23 (2011): 43-49 ( www.360grados.org )
Perovskita MgSiO3 con hierro bajo las condiciones del manto inferior de la Tierra
Chanming Fang, Rajeev Ahuja
Resumen: Se ha investigado el comportamiento electrónico y estructural de Fe-MgSiO3 bajo presiones que llegan a la del manto inferior de la Tierra, usando la teoría de primeros principios. Los cristales de Fe- MgSiO3 experimentan cambio de fase desde una estructura perovskita ortorrómbica (OPv) hasta una fase de post-perovskita ortorrómbica (OPPv), con una disminución de la presión de transición con el aumento de la concentración de Fe. Las transiciones electrónicas tienen lugar en un rango de presión de unos 70 a 90 GPa para un cristal OPv de (Mg,Fe)(Si,Fe)O3, en el cual el momento del ion Fe4+ disminuye gradualmente a cero y el momento magnético del ion Fe2+ pasa a ser cero. Esa transición electrónica proporciona el posible mecanismo para entender los experimentos.
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UCM - Física de la Tierra, Vol. 23 (2011): 51-58 ( www.360grados.org )
Datos experimentales a alta PT y su interpretación: el papel de la teoría
A. B. Belonoshki, A. Rosengren
Resumen: Importantes experimentos para la ciencia planetaria se llevan a cabo bajo condiciones extremas de presión y temperatura. Esto hace que sean técnicamente arduos. Los resultados son a menudo difíciles de interpretar correctamente, especialmente cuando los datos experimentales son escasos y la tendencia experimental difícil de establecer. La teoría, aunque tenga normalmente una precisión inferior a los datos observados, es superior en proporcionar un panorama general y detalles que van más allá del simple comportamiento de los materiales en estudio. Considerando los experimentos llevados a cabo para el deuterio, Mo y Fe se demuestra que cuando los datos experimentales están verificados por estudios teóricos se consigue alcanzar un grado de conocimiento más alto.
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UCM - Física de la Tierra, Vol. 23 (2011): 59-71 ( www.360grados.org )
Modelización de la función velocidad para las ondas P a partir de las fases PKiKP y PKIKP
María Ramírez-Nicolás
Resumen: La estructura interna de la Tierra está caracterizada por una serie de regiones, las cuales presentan diferentes propiedades físicas. Existen diferentes modelos como el IASPEI91 o el PREM, los cuales además de describir la estructura interna de la Tierra nos proporcionan los valores teóricos de las velocidades de propagación de las ondas que atraviesan cada una de estas regiones. Las ondas sísmicas que atraviesan el interior de la Tierra nos proporcionan información sobre la constitución de la misma. En este trabajo nos vamos a centrar en las ondas que atraviesan el núcleo interno PKIKP, y las que se reflejan en la superficie del mismo PKiKP. El objetivo de este trabajo es el de identificar los tiempos de llegada de las fases PKIKP y PKiKP en un sismograma, comparándolos son los teóricos propuestos por los modelos y obtener una expresión para la velocidad de propagación de las ondas sísmicas en la discontinuidad entre el núcleo externo y el interno a partir de la minimización de los residuos entre la llegada de la onda PKiKP y la PKIKP.Para dicho estudio se han seleccionado dos terremotos, uno ocurrido en Colombia el 26/04/1999 (Mw = 5.9) y el otro en Perú-Ecuador 16/11/2007 (Mw = 6.8), y una serie de estaciones en un rango de distancias epicentrales comprendido entre los 130º y 140º, ya que para distancias epicentrales menores de 130º existen fenómenos de interferencia entre las fases PKiKP y PKIKP.
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UCM - Física de la Tierra, Vol. 23 (2011): 73-82 ( www.360grados.org )
En las condiciones del núcleo de la Tierra, ¿tiene el hierro una estructura hcp?
Leonid Dubrovinsky, Natalia Dubrovinskaia, Vitali Prakapenka
Resumen: El hierro es el componente principal del núcleo terrestre y su estructura y propiedades son de gran importancia para interpretar las observaciones geofísicas y el modelado de dinámica del núcleo. Se argumenta que las líneas de difracción encontradas en el patrón de difracción de rayos-X registrado a alta temperatura y presión por Tateno et al., 2010 e interpretado con la sola presencia de hcp-Fe caliente, corresponde en realidad a una parte de la muestra escasamente calentada. Se demuestra que los puntos de difracción observados son, en realidad, debidos a la fase bcc-Fe o carburos.
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UCM - Física de la Tierra, Vol. 23 (2011): 83-92 ( www.360grados.org )
Deformaciones en áreas volcánicas: una aproximación numérica para su predicción en el volcán Teide (Tenerife, Islas Canarias)
María Charco, Pedro Galán del Sastre
Resumen: El estudio de áreas volcánicas activas depende tanto de la disponibilidad de observaciones físicas de los cambios que se producen en el medio natural como de la interpretación de estos cambios. Así, hoy en día, el desarrollo y aplicación de técnicas geodésicas espaciales, como el GPS (Global Positioning System) o el InSAR (Interferometry with Synthetic Aperture Radar), proporciona una visión sin precedentes de las deformaciones en zonas volcánicas. Estas deformaciones son el reflejo de distintos procesos de origen tectónico, magmático e hidrotermal, de difícil observación y registro, que se producen en el interior del medio. En este sentido, el desarrollo de modelos para la predicción de deformaciones permite establecer un enlace directo entre los procesos observados en superficie y los que se producen en profundidad, lo que podría resultar crucial para la evaluación de riesgos volcánicos. En este trabajo, nos planteamos el desarrollo de un modelo físico para estudiar las deformaciones elásticas consecuencia de una variación de presión en el medio. Este modelo lo hemos implementado numéricamente mediante el Método de Elementos Finitos (FEM). La utilización del FEM permite considerar distintas características estructurales y morfológicas del medio así como sus heterogeneidades mecánicas. La simulación de deformaciones en Tenerife (Islas Canarias), considerando diferentes hipótesis sobre el medio, nos permite concluir que las predicciones de un modelo pueden describir de forma muy precisa cualquier conjunto de datos observacionales. Sin embargo, la exactitud de estas predicciones va a depender de las hipótesis realizadas sobre el medio.
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UCM - Física de la Tierra, Vol. 23 (2011): 93-111 ( www.360grados.org )
La estructura profunda del Zagros y de la meseta de Irán: un modelo geofísico y petrológico
Lavinia Tunini, Ivone Jiménez-Munt, Manel Fernández
Resumen: El Zagros, la cadena montañosa que atraviesa todo Irán desde NO hacia SE, es el resultado de la colisión de la placa de Arabia con la placa Euroasiática durante el Cenozoico. Una anomalía de bajas velocidades sísmicas (Maggi & Priestley, 2005; Alinaghi et al., 2007) y el ajuste conjunto de elevación, campos potenciales y datos térmicos (Molinaro et al., 2005), revelan un adelgazamiento del manto superior debajo del orógeno. Utilizando un método de modelización numérica que integra datos de elevación, geoide, gravedad, flujo de calor superficial, sísmica y petrofísica (Afonso et al., 2008), se investiga la estructura del manto hasta los 400 km de profundidad a lo largo de un perfil que atraviesa el sector más occidental del Zagros, pasa por el Alborz y alcanza la costa del Mar Caspio. El resultado muestra un considerable déficit de masa en el manto litosférico debajo del Zagros, que resolvemos con variaciones del espesor del manto litosférico. La base de la litosfera, que debajo del Foreland Basin roza los 230 km de profundidad, se levanta hacia los 120 km debajo de la Sinandaj Sirjan Zone. El adelgazamiento comprende toda la zona debajo del Zagros y del Alborz, y está acompañado por una anomalía negativa de densidad y una temperatura más elevada. Para obtener un ajuste óptimo de todos los datos, ha sido necesario utilizar tres diferentes composiciones mantélicas: un Proton-6 (Griffin et al., 2008) para el manto debajo de la cuenca Mesopotámica; un Tecton Tc-2 (Griffin et al., 2008) para el manto adelgazado debajo del orógeno, y una composición diferente, procedente de la composición de las ofiolitas de Sahneh, para el manto debajo de la placa Eurasiática.
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UCM - Física de la Tierra, Vol. 23 (2011): 113-130 ( www.360grados.org )
Diferentes estilos de delaminación continental: influencia de la estructura de viscosidad y de la producción radiogénica de calor.
Juan Luis Valera, Ana María Negredo
Resumen: En este estudio se aplican algoritmos termomecánicos para modelizar la evolución asimétrica de una litosfera orogénica engrosada, con un conducto adyacente de baja viscosidad, que atraviesa la litosfera. Analizamos la influencia en la evolución de la delaminación de la estratificación de viscosidad, de la producción radiogénica de calor y de la naturaleza del material presente en el conducto de baja viscosidad. Esta evolución es muy sensible a la viscosidad del manto litosférico y, en menor grado, a la viscosidad de la astenosfera y de la corteza inferior. Un aumento de tan sólo un orden de magnitud de la viscosidad máxima permitida para la litosfera (de 1022 a 1023 Pa s) produce un cambio de una delaminación bien desarrollada, con una fuerte migración del punto de delaminación, a una completa inhibición del proceso. Los resultados muestran que la producción radiogénica de calor tiene una fuerte influencia en la geometría del manto litosférico en hundimiento. Los modelos con una elevada producción de calor en la corteza inferior predicen el ascenso astenosférico, sin que se forme una estructura de tipo slab en el manto superior. Obtenemos que la naturaleza del material que constituye el conducto de baja viscosidad, bien sea material astenosférico o bien manto litosférico de baja viscosidad, no afecta significativamente al proceso de delaminación. Sugerimos que tanto el debilitamiento litosférico por procesos de deshidratación como el adelgazamiento térmico son mecanismos plausibles para la formación de conductos de baja viscosidad capaces de desencadenar la delaminación.
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UCM - Física de la Tierra, Vol. 23 (2011): 131-147 ( www.360grados.org )
Corte litosférico al Este de la Península Ibérica y sus márgenes. Modelización de las propiedades físicas del manto superior
Alberto Carballo, Manel Fernández, Ivone Jiménez-Munto
Resumen: En el trabajo que se presenta se ha realizado una transecta que cruza de norte a sur la cuenca de Aquitania, la cordillera Pirenáica, la cuenca del Ebro, la Cadena Costero Catalana, el Surco de Valencia, el Promontorio Balear, la Cuenca Sudbalear, y ya en África los Kabylies, el Tell, el Atlas y la Plataforma Sahariana a través de unos 1700 km de longitud. El objetivo consiste en la caracterización geofísica y composicional del manto litosférico de esta región, usando la metodología LitMod que integra elevación, gravedad, geoide, flujo de calor superficial y datos petrológicos y sísmicos. A lo largo de este perfil se han identificado diferencias en la composición del manto, derivadas de análisis geoquímicos globales en rocas aflorantes y/o xenolitos. Los resultados obtenidos con la metodología LitMod muestran diferencias considerables en la geometría y profundidad del límite litosfera-astenosfera con el modelo anterior. En este estudio, hemos propuesto cuatro diferentes mantos litosféricos con el fin de ajustar mejor el modelo.
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UCM - Física de la Tierra, Vol. 23 (2011): 149-171 ( www.360grados.org )
Movimientos de la corteza y la gravedad.
Enrique Rodríguez Pujol
Resumen: Las tasas intersísmicas de variación temporal de la gravedad en los ámbitos global, regional y local difieren si se miden en zonas sismotectónicamente activas y en zonas sismotectónicamente estables. La gravedad en la superficie terrestre varía de forma temporal secularmente debido principalmente a los movimientos verticales lentos de la corteza terrestre, en fallas tectónicas y especialmente, en las regiones cercanas a los bordes de las placas tectónicas. En zonas estables las variaciones son del orden de 0-0,4 microGal/año (0-1,2mm/año) y en zonas activas se ha cuantificado en tasas de 0,6-4 microGal/año (1-12 mm/año). Las medidas gravimétricas absolutas pueden proporcionar información valiosa sobre los movimientos verticales intersísmicos de la corteza terrestre.
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UCM - Física de la Tierra, Vol. 23 (2011): 173-197 ( www.360grados.org )
¿Tsunamis en Cuba?
Mario Octavio Cotilla Rodríguez
Resumen: Cuba como estructura neotectónica del sur de la placa de Norteamérica ha tenido tres tsunamis. Uno de ellos [local] ocurrió en la zona centro-septentrional [1931.10.01, falla Nortecubana], el otro fue un teletsunami [1755.11.01, del suroeste de la Península Ibérica] que afectó a la bahía de Santiago de Cuba, y el tercero aconteció en 1867.11.18 [M=7,5], por la fuente regional de Islas Vírgenes, que produjo oleaje en la región oriental cubana. Este tsunami se originó al nordeste de Puerto Rico que en 1918.10.11 produjo, con otro terremoto de igual magnitud y en unas coordenadas similares, un tsunami que no afectó a Cuba. Las informaciones sobre la influencia del tsunami regional de 1946.08.08 del noreste de la República Dominicana [Matanzas] en Cuba Occidental-Norte [playas Guanabo-Baracoa] son contrarias a lo esperado con la propagación de las ondas. El evento local de 1939.08.15 que se atribuye a Cuba Centro-Septentrional [Cayo Francés con M=8.1] no se corresponde en lo absoluto con la magnitud máxima de los terremotos de esta región y la potencialidad de la falla Nortecubana. Los tsunamis atribuidos a eventos como los de 1766.06.11 y 1932.02.03 en la bahía de Santiago de Cuba no están recogidos en los documentos originales de expertos y testigos presenciales. Los tsunamis de Jamaica no han afectado a las costas de Cuba, a pesar de su cercanía. No hay influencia de fuentes tsunamigénicas de las partes meridional y occidental del Caribe, ni del Golfo de México, en Cuba. Se exponen las dudas sobre la no influencia de los tsunamis de Haití y República Dominicana en Guantánamo, bahía que está más cerca y en la misma latitud, e idéntica orientación espacial que la homóloga de Santiago de Cuba, que se dice ha tenido afectaciones. Las cifras de víctimas mortales en el Caribe son diferentes y contradictorias.
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UCM - Física de la Tierra, Vol. 23 (2011): 199-229 ( www.360grados.org )
Peligro Sísmico en el Bloque de Jalisco, México.
Francisco Javier Núñez Cornú
Resumen: En la región del Bloque de Jalisco en el occidente de México se han registrado históricamente grandes terremotos muy destructivos, acompañados en algunos casos de tsunamis. En este trabajo se hace una revisión y reevaluación de la localización de los terremotos a partir los datos históricos disponibles. Así mismo se revisan los principales estudios sismológicos realizados recientemente. Como resultado se concluye que el Peligro Sísmico es muy alto en toda la región y esto requiere de un estudio continuo y sistemático. Aunque aparentemente la zona de más Peligro Sísmico al presente es la Costa Norte de Jalisco, no se pueden descartar la ocurrencia de terremotos de magnitud media (6.9<M<7.4) en el corto y mediano plazo en el resto de la región.
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