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Tema 13. Estructura interna de la Tierra. Corteza y manto superior.
Manto inferior y núcleo. Densidad y parámetros elásticos. Propiedades
anelásticas. Ecuación de estado y de composición.

13.1. Estructura interna de la Tierra
Uno de los aspectos más importantes de la sismología lo constituye el estudio de la estructura
interna de la Tierra. Por una parte, el conocimiento de suscaracterísticas elásticas es
imprescindible para estudiar la fuente sísmica, y por otro lado la mayoría de lo que conocemos
acerca de su composición, estratificación, dinámica, estado físico y temperatura está basado en
observaciones sismológicas.
Ya los primeros estudios sísmicos sobre la estructura de la Tierra dieron importantes resultados
como la demostración de la existencia del núcleo y de lanaturaleza fluida de su parte exterior.
Sin embargo, la resolución de detalles de segundo orden es crítica para conocer los procesos
dinámicos que ocurren en la Tierra, puesto que grandes diferencias de temperatura o de
composición química de los materiales en profundidad producen solo pequeñas variaciones en
la propagación de las ondas sísmicas. Por lo tanto hay una necesidad de determinar laestructura
de la Tierra con gran precisión para así poder entender su composición y los procesos dinámicos
que ocurren en su interior.
Para estos estudios se utilizan todo tipos de ondas sísmicas. Desde las oscilaciones libres del
planeta hasta ondas internas de altas frecuencias. A partir de un gran número de curvas
dromocrónicas de ondas internas, frecuencias propias de las oscilaciones libresy medidas de
ondas superficiales y de la atenuación sísmica se construyó el modelo PREM (Preliminary
Reference Earth Model) (Figura 1) el cual incluye parámetros como la velocidad de las ondas P
y S, el coeficiente de atenuación de cizalla (Q ), el módulo de compresibilidad adiabático (KS),
la rigidez ( ), la presión (P) y la gravedad (g). En la Figura 2 se muestran varios modelos de lavelocidad de las ondas P y S en función de la profundidad.

En general, para conocer la estructura de la Tierra, se procede a disponer los sismogramas en
función de la distancia a la fuente, lo que permite identificar la llegada de las mismas fases en
los distintos sismogramas. A partir de estas observaciones se crean las curvas de tiempos de
llegada frente a la distancia epicentral o curvasdromocrónicas para cada fase sísmica, con las
cuales se puede determinar la estructura interna de la Tierra por medio de los métodos de
inversión.

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Figura 1. Distribución de la gravedad (g), densidad ( ), presión (P), módulo de compresibilidad (K) y módulo de

rigidez ( ), según el modelo PREM (Udías, 1999).

Figura 2. Comparación del modelo de Jeffreys-Bullen(Jeffreys and Bullen, 1940) y el modelo IASP91 (Kennet y

Engdahl, 1991). (Stein y Wysession, 2003)

Cualquier estratificación en profundidad da lugar a reflexiones y conversiones de ondas P y S,
por lo que el ajuste de las llegadas de ondas refractadas y difractadas sirve para determinar las
profundidades y variaciones de velocidad de las discontinuidades internas.
Las primeras ondas utilizadaspara estos estudios son aquellas producidas por terremotos, y aún
hoy constituyen la mayor fuente de información disponible del interior de la Tierra. Sin
embargo, para el estudio de la estructura litosférica y de las capas más superficiales, también se
utilizan ondas sísmicas generadas artificialmente por medio de explosiones y otros métodos.
Estos estudios a partir de ondas generadasartificialmente, dan lugar a lo que se conoce
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normalmente como perfiles sísmicos y se basan principalmente en técnicas de dos tipos: las
técnicas de refracción y reflexión de gran ángulo y las de reflexión vertical. Ambos utilizan
tiempos de llegada y amplitudes, pero los primeros cubren mayores distancias que los segundos.
Actualmente también se utilizan una serie de...