Geodesia Física y
Geofísica
I semestre, 2014
Ing. José Francisco Valverde Calderón
Email: [email protected]
Sitio web: www.jfvc.wordpress.com
Prof: José Fco Valverde Calderón
Geodesia Física y Geofísica
I semestre de 2014
Tectónica de placas
•En 1915, Alfred Wegener,
“padre” de la tectónica de placas,
mientras trabajaba cerca del Polo
Norte, vio que su aguja de la
brújula no señalaba al PN.
•Esto quería decir que el norte
verdadero y el norte magnético
estaban en dos lugares separados.
Wegener teorizó que los polos
(norte y sur) “vagaban” con
tiempo. Él lo llamó “deriva polar”
•También
notó
como
los
continentes se armaban como un
rompecabezas muy notorio entre
la costa occidental de África y la
costa del este de América del sur.
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I semestre de 2014
Tectónica de placas
•Además, las rocas en estos
lugares son del mismo tipo,
misma edad y con igual
tipo de fósiles.
•Su teoría revisada se
conoce
como
“deriva
continental
•Wegener murió de un
ataque al corazón durante
un viaje donde estudiaba
los glaciares cerca del Polo
Norte a principios de 1930 y
su trabajo fue olvidado
virtualmente por varias
décadas.
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I semestre de 2014
Tectónica de placas
•Evidencia adicional usada
por Wegener para apoyar
la hipótesis de la deriva
continental:
•Las montañas se alinean
en el hemisferio norte
•América
del
Norte,
Europa, América del Sur, y
África se agrupan.
•Otra
explicación
de
Wegener era que África,
América del sur, la India, y
Australia sufrieron una
glaciación
al
mismo
tiempo.
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Tectónica de placas
•Se parte de dos postulados:
•Que la Tierra consiste en una “litosfera”, fría
y por tanto rígida y la “astenósfera”, caliente y
por tanto dúctil.
•La litosfera consiste en un conjunto de placas
(casi) rígidas, que se mueven sobre la
astenósfera.
•La energía interna de la Tierra es disipada en
los márgenes de placa por medio de
terremotos (mecánicamente) y vulcanismo
(térmicamente).
•Los movimientos de las placas rígidas son
gobernados por leyes matemáticas que rigen
los movimientos en una esfera.
•El movimiento entre dos placas puede ser
definido por un polo de rotación (polo de
Euler) y por la velocidad angular relativa.
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Tectónica de placas
Fosa oceánica
Cadena montañosa
Zona de
subducción
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Leyes de la tectónica de placas
•La superficie de la Tierra está
dividida en placas rígidas
(segmentos esféricos de aprox.
100 Km. de espesor) que forman
la litosfera.
•Las placas se crean en las
dorsales oceánicas
•Las placas se mueven sin
deformación en un medio
viscoso.
•Las placas se destruyen en las
zonas de subducción
•La parte continental de una
placa no es sumergible
•Los límites de placas se definen
por métodos sísmicos.
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I semestre de 2014
Zona de subducción “frente” a Costa Rica
Estación ISCO
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Zona de subducción (gravimetría)
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Tectónica de placas
•La teoría de la tectónica de placa propone que las placas rígidas se mueven a través
de la superficie de la Tierra. Hay aproximadamente 12 placas importantes y 8 de
menor importancia que se mueven una con otra.
•Algunas se separan, otras se empujan y algunas se mueven horizontalmente.
•El movimiento de la placa se da por uno o más de los mecanismos siguientes:
•Convección: calor transferido por el movimiento de un líquido
•Conducción: calor transferido por la fricción de las placas.
•Push-Pull Slab (movimiento reciproco de las placas): placas densas van hacia abajo y
el magma genera fuerzas ascendentes.
•Varios procesos geológicos ocurren en los límites o márgenes de las placas:
1. Los volcanes tienden a entrar en erupción en los márgenes de placa como
resultado de la subducción.
2. Los terremotos ocurren donde las placas se oponen unas contra otras.
3. El cinturón montañoso ocurre mientras que una placa es empujada sobre otra.
4. El “seafloor” (suelo oceánico) ocurre donde dos placas oceánicas se separan.
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Zonas de colisión
Continente vs. Oceánica
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Zonas de colisión
Oceánica vs. Oceánica
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Zonas de colisión
Continente vs. Continente
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Ejemplo de colisión Continente vs.
Continente: India vs. Asia
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Colisión de la Placa Índica con la placa
Euroasiática
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Limites entre placas, divergente
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Limites entre placas, Convergente
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Limites entre placas, transforme
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Limites entre placas, transforme
Prof: José Fco Valverde Calderón
Geodesia Física y Geofísica
I semestre de 2014
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Geodesia Física y Geofísica
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Tectónica de placas
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Geodesia Física y Geofísica
I semestre de 2014
Modelo NNR-Nuvel-1A
Tomado de: http://www.dgfi.badw.de/fileadmin/platemotions/index.html
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I semestre de 2014
Modelo PB2002 (52 placas)
Tomado de: http://www.dgfi.badw.de/fileadmin/platemotions/index.html
Modelo APKIM2005
Tomado de: http://www.dgfi.badw.de/fileadmin/platemotions/index.html
Estructura interna de la Tierra
Clasificación de las capas en función de su composición:
Corteza
Corteza Oceánica
Corteza Continental
Manto
Núcleo
Clasificación de las capas en función de sus propiedades
físicas:
Litosfera
Astenosfera
Manto
Núcleo
Corteza
•La corteza oceánica tiene un espesor aproximado de 7 km y esta
conformada en su gran mayoría por basaltos.
•La corteza continental tiene un espesor aproximado de 30 km a 60 km y
esta conformado por rocas de tipo ígneo, sedimentario y metamórfico.
Estructura interna de la Tierra
•Manto: Capa entre la corteza y el núcleo de la Tierra.
•Esta conformado por silicatos ferro-magnesianos.
•La astenosfera es parte del manto terrestre.
•Esta tiene una viscosidad suficiente baja como para generar el lento
movimiento de las placas tectónicas.
•Núcleo externo: Es una capa liquida conformada por Hierro y Níquel
fundido.
•Núcleo interno: Se sabe que esta conformado por Hierro, Níquel y
otros metales, sin embargo, no se sabe a ciencia cierta porque se
encuentra en estado sólido.
•La teoría mas fuerte referente al porque la Tierra tiene un campo
magnético, indican que esta composición del núcleo terrestre es la
responsable de este fenómeno.
Estructura interna de la Tierra
Corteza
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Manto
Núcleo externo
Geodesia Física y Geofísica
Núcleo interno
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Estructura interna de la Tierra
Geodinámica
•El poliedro fundamental
•La rotación de la Tierra en el espacio es una función complicada,
dependiente del tiempo, que puede ser representado como una
combinación de :
•rotación variable
•movimiento del polo,
•nutación y precesión
•(todos ellos variando con el tiempo)
•Para el TRS, las posiciones de las estaciones se definen una época
arbitraria de referencia.
•Las posiciones se determinas a partir de observaciones de SLR, VLBI y GPS
•Estas posiciones definen un "poliedro fundamental".
•Implícitamente en las coordenadas de los vértices tenemos los ejes
cartesianos convencionales que definen el TRF (Terrestrial Reference Frame,
Marco de Referencia Terrestre)
Geodinámica
•El mantenimiento del marco de referencia implica relacionar el poliedro,
rotado, trasladado y deformado en una época posterior con el poliedro
fundamental.
•Las deformaciones del poliedro son, por definición, aquellos movimientos
que no contienen rotaciones o traslaciones (en los ejes).
•Las deformaciones son acomodadas, al menos en un primer orden,
añadiendo al catálogo de estaciones, velocidades de las estaciones
derivadas de un modelo de placas global y/o medidas geodésicas de largo
periodo
•El sistema de referencia:
•No cambia, a menos que se defina uno nuevo, por supuesto.
•Esta fijo a las posiciones de la estación en t0, el poliedro fundamental.
•Consiste en unos ejes cartesianos espaciales con un origen y orientación
particular.
•El marco de referencia es el que cambia y se mueve con el poliedro.
Geodinámica
•El sistema no es sólo un conjunto de posiciones cambiantes, sino cualquier
cosa que influya en esas posiciones:
•Posiciones iniciales
•Modelo de placas
•Modelo de gravedad
•Constantes fundamentales
•Modelo de precesión y nutación
•El posicionamiento, por tanto, está ligado al sistema de referencia. El
sistema de referencia está realizado por el marco, el cual está definido por
las posiciones de las estaciones, modelos físicos, marcos de referencia y
sistemas de referencia.
•Las posiciones geodésicas espaciales son un proceso de mejoras
incrementales en las posiciones de las estaciones, modelos físicos, marcos
de referencia y sistemas de referencia.
Modelado del movimiento entre placas
•Uno de los factores que afectan a la rotación de la Tierra es el movimiento
de placas tectónicas.
•Debido a que estas placas se mueven, las coordenadas consideradas como
fijas se vuelven inconsistentes.
•Las observaciones actuales de las placas son consistentes con las medias
observadas geológicas deducidas en millones de años.
•Fijando cualquier placa a una velocidad cero se obtienen las velocidades
relativas en el modelo NUVEL1.
•Estas velocidades están obtenidas de datos paleomagnéticos, azimutes de
fallas de transformación, vectores desplazamiento en terremotos.
Fenómenos que deforman la corteza
•Atracción por la Luna y el Sol
•La atracción gravitacional del Sol y La Luna induce deformaciones maréales en la
Tierra sólida.
•El efecto es que las coordenadas de las estaciones varían periódicamente.
•Para una observación GPS no tener en cuenta variaciones de marea será más
grande cuanto mayor sea la base línea.
•En principio, los modelos de mareas terrestres necesitan ser definidos como parte
del TRS
•Carga oceánica
•Es la respuesta elástica de la corteza de la Tierra a las mareas oceánicas. Pueden
alcanzar decenas de milímetros para estaciones cercanas a los escudos
continentales.
•Carga atmosférica
•Es la respuesta elástica de la corteza terrestre a la variación temporal de la
distribución de presión atmosférica. Tiene magnitudes de varios milímetros en el
desplazamiento vertical de la estación. Al contrario que la carga oceánica, no tiene
una fuerza generadora periódica definida.
Fenómenos que deforman la corteza
•Marea polar
•Es la respuesta elástica de la corteza de la tierra causada por los desplazamientos
en el polo de rotación.
•Considerando que las componentes del movimiento del polo son del orden de 10m
o menos, el máximo desplazamiento es de 10-20 mm.
•Efectos regionales y locales
•Deformaciones cosísmicas y post-sísmicas, con magnitudes hasta de varios metros
y varios mm/día
•Rebote postglacial (mm/año en vertical ) en altas latitudes.
•Inestabilidad de la monumentación
•Efectos no físicos
•Antena GPS desplazada o no orientada adecuadamente, con altura mal
introducida.
•Errores en la unión del pilar GPS al punto VLBI (colocaciones)
•Errores similares se producen cuando se mezclan antenas con diferentes
características de centro de fase. Se requiere siempre una cuidadosa calibración de
antena
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