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Geodesia Física y Geofísica

Geodesia Física y Geofísica I semestre de 2014Prof: José Fco Valverde Calderón

I semestre, 2014

Ing. José Francisco Valverde CalderónEmail: [email protected]

Sitio web: www.jfvc.wordpress.com

•En 1915, Alfred Wegener,“padre” de la tectónica de placas,mientras trabajaba cerca del PoloNorte, vio que su aguja de labrújula no señalaba al PN.•Esto quería decir que el norteverdadero y el norte magnéticoestaban en dos lugares separados.

Tectónica de placas

estaban en dos lugares separados.Wegener teorizó que los polos(norte y sur) “vagaban” contiempo. Él lo llamó “deriva polar”•También notó como loscontinentes se armaban como unrompecabezas muy notorio entrela costa occidental de África y lacosta del este de América del sur.


•Además, las rocas en estoslugares son del mismo tipo,misma edad y con igualtipo de fósiles.•Su teoría revisada seconoce como “derivacontinental


continental•Wegener murió de unataque al corazón duranteun viaje donde estudiabalos glaciares cerca del PoloNorte a principios de 1930 ysu trabajo fue olvidadovirtualmente por variasdécadas.


•Evidencia adicional usadapor Wegener para apoyarla hipótesis de la derivacontinental:•Las montañas se alineanen el hemisferio norte•América del Norte,


•América del Norte,Europa, América del Sur, yÁfrica se agrupan.•Otra explicación deWegener era que África,América del sur, la India, yAustralia sufrieron unaglaciación al mismotiempo.


•Se parte de dos postulados:•Que la Tierra consiste en una “litosfera”, fríay por tanto rígida y la “astenósfera”, caliente ypor tanto dúctil.•La litosfera consiste en un conjunto de placas(casi) rígidas, que se mueven sobre laastenósfera.•La energía interna de la Tierra es disipada en


•La energía interna de la Tierra es disipada enlos márgenes de placa por medio deterremotos (mecánicamente) y vulcanismo(térmicamente).•Los movimientos de las placas rígidas songobernados por leyes matemáticas que rigenlos movimientos en una esfera.•El movimiento entre dos placas puede serdefinido por un polo de rotación (polo deEuler) y por la velocidad angular relativa.



Cadena montañosaFosa oceánica

Zona de

subducción


•La superficie de la Tierra estádividida en placas rígidas(segmentos esféricos de aprox.100 Km. de espesor) que formanla litosfera.•Las placas se crean en lasdorsales oceánicas•Las placas se mueven sin

Leyes de la tectónica de placas

•Las placas se mueven sindeformación en un medioviscoso.•Las placas se destruyen en laszonas de subducción•La parte continental de unaplaca no es sumergible•Los límites de placas se definenpor métodos sísmicos.


Zona de subducción “frente” a Costa Rica

Estación ISCO


Zona de subducción (gravimetría)


•La teoría de la tectónica de placa propone que las placas rígidas se mueven a travésde la superficie de la Tierra. Hay aproximadamente 12 placas importantes y 8 demenor 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


•Push-Pull Slab (movimiento reciproco de las placas): placas densas van hacia abajo yel 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 comoresultado 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.


Continente vs. Oceánica

Zonas de colisión


Oceánica vs. Oceánica

Zonas de colisión


Continente vs. Continente

Zonas de colisión


Ejemplo de colisión Continente vs. Continente: India vs. Asia


Colisión de la Placa Índica con la placa Euroasiática


Limites entre placas, divergente


Limites entre placas, Convergente


Limites entre placas, transforme


Limites entre placas, transforme





Modelo NNR-Nuvel-1A

Tomado de: http://www.dgfi.badw.de/fileadmin/platemotions/index.html


Modelo PB2002 (52 placas)


Modelo APKIM2005


Clasificación de las capas en función de su composición:Corteza

Corteza OceánicaCorteza Continental

MantoNúcleo

Estructura interna de la Tierra

Núcleo

Clasificación de las capas en función de sus propiedades físicas:

LitosferaAstenosfera

MantoNúcleo

•La corteza oceánica tiene un espesor aproximado de 7 km y estaconformada en su gran mayoría por basaltos.•La corteza continental tiene un espesor aproximado de 30 km a 60 km yesta conformado por rocas de tipo ígneo, sedimentario y metamórfico.

Corteza

•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 lentomovimiento de las placas tectónicas.

•Núcleo externo: Es una capa liquida conformada por Hierro y Níquel


•Núcleo externo: Es una capa liquida conformada por Hierro y Níquelfundido.•Núcleo interno: Se sabe que esta conformado por Hierro, Níquel yotros metales, sin embargo, no se sabe a ciencia cierta porque seencuentra en estado sólido.•La teoría mas fuerte referente al porque la Tierra tiene un campomagnético, indican que esta composición del núcleo terrestre es laresponsable de este fenómeno.



Corteza Manto Núcleo externo Núcleo interno


•El poliedro fundamental•La rotación de la Tierra en el espacio es una función complicada,dependiente del tiempo, que puede ser representado como unacombinación de :•rotación variable•movimiento del polo,•nutación y precesión•(todos ellos variando con el tiempo)

Geodinámica

•(todos ellos variando con el tiempo)

•Para el TRS, las posiciones de las estaciones se definen una épocaarbitraria 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 ejescartesianos convencionales que definen el TRF (Terrestrial Reference Frame,Marco de Referencia Terrestre)

•El mantenimiento del marco de referencia implica relacionar el poliedro,rotado, trasladado y deformado en una época posterior con el poliedrofundamental.•Las deformaciones del poliedro son, por definición, aquellos movimientosque 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 estacionesderivadas de un modelo de placas global y/o medidas geodésicas de largo

Geodinámica

derivadas de un modelo de placas global y/o medidas geodésicas de largoperiodo

•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 orientaciónparticular.•El marco de referencia es el que cambia y se mueve con el poliedro.

•El sistema no es sólo un conjunto de posiciones cambiantes, sino cualquiercosa que influya en esas posiciones:•Posiciones iniciales•Modelo de placas•Modelo de gravedad•Constantes fundamentales•Modelo de precesión y nutación

Geodinámica

•El posicionamiento, por tanto, está ligado al sistema de referencia. Elsistema de referencia está realizado por el marco, el cual está definido porlas posiciones de las estaciones, modelos físicos, marcos de referencia ysistemas de referencia.

•Las posiciones geodésicas espaciales son un proceso de mejorasincrementales en las posiciones de las estaciones, modelos físicos, marcosde referencia y sistemas de referencia.

•Uno de los factores que afectan a la rotación de la Tierra es el movimientode placas tectónicas.•Debido a que estas placas se mueven, las coordenadas consideradas comofijas se vuelven inconsistentes.•Las observaciones actuales de las placas son consistentes con las mediasobservadas geológicas deducidas en millones de años.•Fijando cualquier placa a una velocidad cero se obtienen las velocidadesrelativas en el modelo NUVEL1.

Modelado del movimiento entre placas

relativas en el modelo NUVEL1.•Estas velocidades están obtenidas de datos paleomagnéticos, azimutes defallas de transformación, vectores desplazamiento en terremotos.

•Atracción por la Luna y el Sol•La atracción gravitacional del Sol y La Luna induce deformaciones maréales en laTierra sólida.•El efecto es que las coordenadas de las estaciones varían periódicamente.•Para una observación GPS no tener en cuenta variaciones de marea será másgrande cuanto mayor sea la base línea.•En principio, los modelos de mareas terrestres necesitan ser definidos como partedel TRS

Fenómenos que deforman la corteza

•Carga oceánica•Es la respuesta elástica de la corteza de la Tierra a las mareas oceánicas. Puedenalcanzar decenas de milímetros para estaciones cercanas a los escudoscontinentales.

•Carga atmosférica•Es la respuesta elástica de la corteza terrestre a la variación temporal de ladistribución de presión atmosférica. Tiene magnitudes de varios milímetros en eldesplazamiento vertical de la estación. Al contrario que la carga oceánica, no tieneuna fuerza generadora periódica definida.

•Marea polar•Es la respuesta elástica de la corteza de la tierra causada por los desplazamientosen el polo de rotación.•Considerando que las componentes del movimiento del polo son del orden de 10mo menos, el máximo desplazamiento es de 10-20 mm.

•Efectos regionales y locales•Deformaciones cosísmicas y post-sísmicas, con magnitudes hasta de varios metrosy varios mm/día

Fenómenos que deforman la corteza

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 malintroducida.•Errores en la unión del pilar GPS al punto VLBI (colocaciones)•Errores similares se producen cuando se mezclan antenas con diferentescaracterísticas de centro de fase. Se requiere siempre una cuidadosa calibración deantena

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