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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E3 - Reología del Manto y la Corteza
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:4489
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Regímenes reológicos dependientes del tiempo
Comparación entre escala del proceso y tiempo de relajación
Grupo 2: Grupo 2: Tiempo de relajación del material
Viscosidad y rigidez elástica
Grupo 3: Grupo 3: Creep en estado sólido
Creep mineral dependiente de temperatura y tamaño de grano
Grupo 4: Grupo 4: Rebote isostático postglacial
Viscosidad del manto superior y relajación postglacial
Grupo 5: Grupo 5: Flexura bajo carga topográfica
Deflexión/flexura litosférica
Grupo 6: Grupo 6: Rigidez y espesor elástico efectivo
Espesor elástico efectivo de la litosfera
Grupo 7: Grupo 7: Edad térmica y cierre reológico
Edad térmica → espesor efectivo → rigidez → flexura
ID:1649
Grupo 1: Grupo 1: Regímenes reológicos dependientes del tiempo
Descripción
Comparación entre escala del proceso y tiempo de relajación
Pregunta clave: ¿Qué comportamiento reológico domina según la escala temporal?
Comparación entre escala del proceso y tiempo de relajación Dentro de la Tierra, un mismo material puede comportarse como un sólido elástico cuando lo atraviesa una onda sísmica, en apenas milisegundos, como un material viscoso cuando responde al rebote isostático, a lo largo de miles de años, o como un material plástico que fluye casi como un líquido cuando participa en la convección del manto, a lo largo de millones de años; cuál de estos tres comportamientos domina depende de cómo se compare la escala de tiempo del propio proceso con un tiempo de relajación característico del material, un tiempo que depende del cociente entre la viscosidad de ese material y su rigidez elástica. La viscosidad del manto superior, extraordinariamente alta, del orden de mil trillones de pascales por segundo, controla la velocidad a la que ocurre el rebote isostático postglacial: Escandinavia, por ejemplo, todavía se sigue elevando hoy a cerca de un centímetro por año, más de diez mil años después de que el hielo del Pleistoceno terminara de retirarse de esa región, con un tiempo de relajación característico de cerca de cuatro mil quinientos años. La flexura litosférica describe, por su parte, cómo se dobla la litosfera bajo el peso de una carga topográfica, ya sea una cadena montañosa, un volcán o una acumulación de sedimentos: la longitud de onda de esa deflexión depende de la rigidez de la propia litosfera, y esa rigidez depende, a su vez, del espesor elástico efectivo de la litosfera en ese punto, un espesor que varía entre cinco y ciento veinte kilómetros según la edad térmica de esa misma litosfera, cerrando así el vínculo entre los distintos comportamientos reológicos con los que empezó esta descripción y la forma concreta en que la litosfera responde a las cargas que recibe.
ID:3878
Grupo 2: Grupo 2: Tiempo de relajación del material
Descripción
Viscosidad y rigidez elástica
Pregunta clave: ¿De qué depende el tiempo de relajación característico?
Viscosidad y rigidez elástica Dentro de la Tierra, un mismo material puede comportarse como un sólido elástico cuando lo atraviesa una onda sísmica, en apenas milisegundos, como un material viscoso cuando responde al rebote isostático, a lo largo de miles de años, o como un material plástico que fluye casi como un líquido cuando participa en la convección del manto, a lo largo de millones de años; cuál de estos tres comportamientos domina depende de cómo se compare la escala de tiempo del propio proceso con un tiempo de relajación característico del material, un tiempo que depende del cociente entre la viscosidad de ese material y su rigidez elástica. La viscosidad del manto superior, extraordinariamente alta, del orden de mil trillones de pascales por segundo, controla la velocidad a la que ocurre el rebote isostático postglacial: Escandinavia, por ejemplo, todavía se sigue elevando hoy a cerca de un centímetro por año, más de diez mil años después de que el hielo del Pleistoceno terminara de retirarse de esa región, con un tiempo de relajación característico de cerca de cuatro mil quinientos años. La flexura litosférica describe, por su parte, cómo se dobla la litosfera bajo el peso de una carga topográfica, ya sea una cadena montañosa, un volcán o una acumulación de sedimentos: la longitud de onda de esa deflexión depende de la rigidez de la propia litosfera, y esa rigidez depende, a su vez, del espesor elástico efectivo de la litosfera en ese punto, un espesor que varía entre cinco y ciento veinte kilómetros según la edad térmica de esa misma litosfera, cerrando así el vínculo entre los distintos comportamientos reológicos con los que empezó esta descripción y la forma concreta en que la litosfera responde a las cargas que recibe.
ID:3879
Grupo 3: Grupo 3: Creep en estado sólido
Descripción
Creep mineral dependiente de temperatura y tamaño de grano
Pregunta clave: ¿Qué controla la facilidad de flujo de los minerales y del manto?
Creep mineral dependiente de temperatura y tamaño de grano El creep en estado sólido que sufren minerales como el olivino sigue una ley empírica bien establecida que depende exponencialmente de la temperatura: cuanto mayor es la temperatura del mineral y cuanto menor es el tamaño de sus granos, con más facilidad fluye ese mineral, y con más facilidad fluye, por lo tanto, el manto entero que ese mineral compone. Dentro de la Tierra, un mismo material puede comportarse como un sólido elástico cuando lo atraviesa una onda sísmica, en apenas milisegundos, como un material viscoso cuando responde al rebote isostático, a lo largo de miles de años, o como un material plástico que fluye casi como un líquido cuando participa en la convección del manto, a lo largo de millones de años; cuál de estos tres comportamientos domina depende de cómo se compare la escala de tiempo del propio proceso con un tiempo de relajación característico del material, un tiempo que depende del cociente entre la viscosidad de ese material y su rigidez elástica.
ID:3880
Grupo 4: Grupo 4: Rebote isostático postglacial
Descripción
Viscosidad del manto superior y relajación postglacial
Pregunta clave: ¿Cómo controla la viscosidad del manto la respuesta isostática?
Viscosidad del manto superior y relajación postglacial La viscosidad del manto superior, extraordinariamente alta, del orden de mil trillones de pascales por segundo, controla la velocidad a la que ocurre el rebote isostático postglacial: Escandinavia, por ejemplo, todavía se sigue elevando hoy a cerca de un centímetro por año, más de diez mil años después de que el hielo del Pleistoceno terminara de retirarse de esa región, con un tiempo de relajación característico de cerca de cuatro mil quinientos años. Dentro de la Tierra, un mismo material puede comportarse como un sólido elástico cuando lo atraviesa una onda sísmica, en apenas milisegundos, como un material viscoso cuando responde al rebote isostático, a lo largo de miles de años, o como un material plástico que fluye casi como un líquido cuando participa en la convección del manto, a lo largo de millones de años; cuál de estos tres comportamientos domina depende de cómo se compare la escala de tiempo del propio proceso con un tiempo de relajación característico del material, un tiempo que depende del cociente entre la viscosidad de ese material y su rigidez elástica.
ID:3881
Grupo 5: Grupo 5: Flexura bajo carga topográfica
Descripción
Deflexión/flexura litosférica
Pregunta clave: ¿Cómo responde la litosfera al peso de una carga?
Deflexión/flexura litosférica La flexura litosférica describe, por su parte, cómo se dobla la litosfera bajo el peso de una carga topográfica, ya sea una cadena montañosa, un volcán o una acumulación de sedimentos: la longitud de onda de esa deflexión depende de la rigidez de la propia litosfera, y esa rigidez depende, a su vez, del espesor elástico efectivo de la litosfera en ese punto, un espesor que varía entre cinco y ciento veinte kilómetros según la edad térmica de esa misma litosfera, cerrando así el vínculo entre los distintos comportamientos reológicos con los que empezó esta descripción y la forma concreta en que la litosfera responde a las cargas que recibe.
ID:3882
Grupo 6: Grupo 6: Rigidez y espesor elástico efectivo
Descripción
Espesor elástico efectivo de la litosfera
Pregunta clave: ¿Qué determina la rigidez y la longitud de onda de la flexura?
Espesor elástico efectivo de la litosfera La flexura litosférica describe, por su parte, cómo se dobla la litosfera bajo el peso de una carga topográfica, ya sea una cadena montañosa, un volcán o una acumulación de sedimentos: la longitud de onda de esa deflexión depende de la rigidez de la propia litosfera, y esa rigidez depende, a su vez, del espesor elástico efectivo de la litosfera en ese punto, un espesor que varía entre cinco y ciento veinte kilómetros según la edad térmica de esa misma litosfera, cerrando así el vínculo entre los distintos comportamientos reológicos con los que empezó esta descripción y la forma concreta en que la litosfera responde a las cargas que recibe. Dentro de la Tierra, un mismo material puede comportarse como un sólido elástico cuando lo atraviesa una onda sísmica, en apenas milisegundos, como un material viscoso cuando responde al rebote isostático, a lo largo de miles de años, o como un material plástico que fluye casi como un líquido cuando participa en la convección del manto, a lo largo de millones de años; cuál de estos tres comportamientos domina depende de cómo se compare la escala de tiempo del propio proceso con un tiempo de relajación característico del material, un tiempo que depende del cociente entre la viscosidad de ese material y su rigidez elástica.
ID:3883
Grupo 7: Grupo 7: Edad térmica y cierre reológico
Descripción
Edad térmica → espesor efectivo → rigidez → flexura
Pregunta clave: ¿Cómo conecta la edad térmica con la respuesta mecánica observable?
Edad térmica → espesor efectivo → rigidez → flexura La flexura litosférica describe, por su parte, cómo se dobla la litosfera bajo el peso de una carga topográfica, ya sea una cadena montañosa, un volcán o una acumulación de sedimentos: la longitud de onda de esa deflexión depende de la rigidez de la propia litosfera, y esa rigidez depende, a su vez, del espesor elástico efectivo de la litosfera en ese punto, un espesor que varía entre cinco y ciento veinte kilómetros según la edad térmica de esa misma litosfera, cerrando así el vínculo entre los distintos comportamientos reológicos con los que empezó esta descripción y la forma concreta en que la litosfera responde a las cargas que recibe.
ID:3884