A variação do comportamento das ondas sísmicas com a profundidade é a principal fonte de informação para o conhecimento do interior da Terra.
A velocidade das ondas P e das ondas S tende a aumentar, gradualmente, com a profundidade, como resposta a um aumento da rigidez.
Aos 30 e aos 2900 quilómetros de profundidade foram identificadas variações bruscas no comportamento das ondas sísmicas — descontinuidades sísmicas — interpretadas como mudanças na composição dos materiais.
As descontinuidades de Mohorovicic e de Gutenberg delimitam três unidades estruturais —crusta (continental e oceânica), manto e núcleo — que estão relacionadas com variações de densidade bem como uma diminuição súbita da rigidez da única camada interna completamente em fusão — o núcleo externo.
Na presença de uma camada no estado líquido, as ondas S deixam de se propagar e as ondas P diminuem a velocidade e são fortemente refractadas. Ambos os tipos de onda não são recebidas numa zona da superfície situada por detrás do núcleo, em relação ao epicentro dos sismos — a zona de sombra.
À passagem dos 5150 quilómetros, uma nova alteração no comportamento das ondas P faz supor a existência de uma descontinuidade secundária — a descontinuidade de Lehmann —, na transição para o núcleo interno, que se admite ser sólido, devido à influência da pressão.
Uma diminuição gradual na velocidade das ondas sísmicas à passagem dos 100 quilómetros de profundidade média define a zona de baixas velocidades — astenosfera —, que se explica por uma diminuição da rigidez, capaz de provocar a fusão parcial das rochas.
Foi desenvolvido um outro modelo para a estrutura interna da Terra, baseado nas propriedades físicas do seu interior e que admite uma camada superior rígida, com cerca de 100 quilómetros de espessura — a litosfera —, movendo-se sobre a astenosfera, mais plástica.
Este modelo, que não contraria o modelo clássico, contempla, ainda, a mesosfera, o núcleo externo e o núcleo interno, tendo vindo apoiar o mecanismo da mobilidade litosférica, defendido pela Teoria da Tectónica de Placas.
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