Ud 1.a.LA INVESTIGACION EN GEOLOGIA.

Unidad 1: EL ESTUDIO DE NUESTRO PLANETA
1.1.
La geología y las ciencias
La palabra geología procede del griego gea, tierra, y logos, tratado. Es decir, el tratado
de la tierra.
La geología es la ciencia que estudia la estructura, composición, origen y evolución
de la Tierra. Este estudio se ha ampliado en la actualidad, a otros cuerpos del
sistema solar.
No es una ciencia aislada, sino integrante dentro de las ciencias naturales y
relacionadas con otras ciencias experimentales.
Las subdivisiones de la geología son las siguientes:
GEOGNOSIA; GEOLOGÍA FÍSICA O GEODINÁMICA; GEOLOGÍA HISTÓRICA Y GEOLOGÍA
APLICADA.
Cada una de ellas se subdivide a su vez como podemos observar en la gráfica.
RAMAS DE LA GEOGNOSIA (Agrupa las ramas que estudian la estructura, composición
y génesis de la materia mineral y sus combinaciones.
Cristalografía Estudia la naturaleza y propiedades de la materia cristalina.
Mineralogía Investiga la forma, propiedades, composición, yacimiento y génesis de
minerales.
Petrología Analiza las rocas, como materiales constituidos por minerales. Trata de la
formación, la clasificación y el origen de las rocas, así como de sus relaciones con los
procesos e historia geológica.
Geoquímica Trata de analizar la distribución de los elementos y sus isótopos en los
materiales terrestres y persigue la obtención de datos análogos en materiales
extraterrestres. (Usada en métodos de datación y procesos y condiciones que influyen
en la formación de rocas).
RAMAS DE LA GEODINÁMICA O GEOLOGÍA FÍSICA (Analiza los cambios: los fenómenos,
estados y formas que llevan a la continua y progresiva transformación del planeta.
Estos procesos son internos y externos en función de las fuentes principales de energía
que producen esos cambios.
Geodinámica interna: Estudia los procesos desencadenados por la acción conjunta de
la energía almacenada en el interior de la Tierra y la acción de su campo gravitatorio.
Se divide en las siguientes disciplinas.
Sismología Estudia los terremotos
Vulcanología Estudia los volcanes
Geología estructural Ligada a la tectónica estudia la estructura interna de los
conjuntos rocosos, especialmente la descripción, representación y análisis de las
estructuras de deformación a pequeña y mediana escala. La tectónica, centra sus
investigaciones en estructuras a gran escala.
Geodinámica externa: Estudia los procesos desencadenados en la superficie terrestre a
causa, fundamentalmente, de la desigual distribución de la energía solar.
Geomorfología Estudia los rasgos externos de la Tierra. Analiza las formas de erosión y
sedimentación de la superficie terrestre. Algunas de sus subdivisiones han adquirido
entidad propia como la glaciología o la geología marina.
Geología del Cuaternario Estudio de medios actuales o recientes, en íntima conexión
con la geomorfología y la sedimentología.
Hidrogeología Puede considerarse como integrada en la geodinámica externa, pero la
gran cantidad de problemas que puede resolver a nivel agrícola, industrial o
medioambiental determina su inclusión en la geología aplicada.
RAMAS DE LA GEOLOGÍA HISTÓRICA
Disciplinas que investigan la sucesión de los episodios geológicos que definen la
historia de nuestro planeta.
Estratigrafía Estudio, identificación e interpretación de las rocas sedimentarias o
estratificadas. Analiza la naturaleza y disposición de los cuerpos rocosos para poder
establecer los procesos que los han originado y determinar la sucesión temporal
correcta de materiales y episodios geológicos.
Sedimentología Analiza los medios sedimentarios actuales y fósiles.
Paleontología Estudia los organismos que vivieron en épocas pasadas sobre la Tierra.
A partir del registro fósil trata de describirlos, identificarlos y clasificarlos, así como de
establecer relaciones y ordenación temporal.
RAMAS DE LA GEOLOGÍA APLICADA
División de la geología que muestra de forma más clara la funcionalidad de las
investigaciones geológicas. Sirve de soporte técnico muchas veces a la investigación de
otras ramas geológicas.
Geofísica Usa los fundamentos de la física para investigar problemas geológicos. P. e.
uso de ondas sísmicas, campos magnéticos, variaciones de campo gravitatorio para
detectar variaciones composicionales, estructurales o geométricas de los materiales
terrestres.
Mecánica de suelos Estudio del comportamiento de las masas compuestas por roca,
suelo, agua y aire, bajo las cargas mecánicas que se les imponen. El material duro
(roca) y el blando (suelo). Existe por tanto mecánica de rocas y mecánica de suelos. La
Geotécnia es la aplicación de estas ciencias para predecir el comportamiento del
terreno cuando se construye sobre él, o se perfora o excava.
Ingeniería geológica aplica los conocimientos de las Ciencias de la Tierra a los trabajos
de obras públicas e ingeniería en general.
Hidrogeología Estudia las aguas del planeta: su presencia, circulación, distribución,
propiedades físicas y químicas, y su relación con el medio ambiente.
Prospección minera Integra los conocimientos de la petrología, estratigrafía,
sedimentología, tectónica, mineralogía, geofísica, geotecnia y geoquímica para
aplicarlos a la detección, delimitación y explotación de los yacimientos minerales o
depósitos de interés económico.
Geología del petróleo Se centra en la localización y caracterización de los yacimientos
de hidrocarburos líquidos o gaseosos. Analiza las condiciones geológicas de los
yacimientos para situarlos.
Geología ambiental Utiliza el conocimiento geológico para la detección, minimización
o restauración de problemas ambientales. Su campo de actuación incluye: la
predicción y mitigación de riesgos naturales; la resolución de problemas derivados de
la explotación de recursos geológicos; la selección del emplazamientos de
determinados residuos; las tareas de recuperación y restauración de espacios
naturales y la elaboración de estudios de impacto ambiental, entre otros aspectos.
Los geólogos son los científicos que trabajan con la geología y realizan tres tipos de
tareas:
Trabajo de campo, trabajo de laboratorio y trabajo de gabinete.
TRABAJO DE CAMPO:
Durante el trabajo de campo recogen diferentes datos dependiendo de la
investigación que realicen.
En investigaciones superficiales toman muestras de rocas y fósiles junto con
anotaciones sobre estas (disposición, espesor, inclinación, dirección). Realizan
sondeos y usan aparatos sofisticados que transmiten ondas sísmicas o corrientes
eléctricas a través del terreno. En grandes investigaciones usan otros aparatos
sofisticados como geófonos que captan ecos producidos por capas atravesadas por
ondas acústicas, miden intensidad de campo gravitatorio. Trabajan a bordo de barcos
de investigación geofísica extrayendo muestras de fondo oceánico, realizan sondeos.
El trabajo de campo lleva a los geólogos muchas veces a sitios remotos o lugares de
muy difícil acceso o condiciones extremas.
EL TRABAJO DE LABORATORIO Y DE GABINETE
Para realizar este trabajo se utilizan diferentes técnicas e instrumentos para estudiar
las muestras.
El gravímetro, el sismógrafo, el microscopio electrónico, el magnetómetro, geófonos,
espectrógrafo de masas, difractómetro de rayos X, el microscopio petrográfico etc.
- Observación de las muestras
- Análisis químicos (identificar minerales, isótopos, elementos químicos)
- Otros análisis (paleomagnetismo)
El microscopio petrográfico
Técnica usada para el estudio de las rocas. Es un microscopio óptico normal al que se
le han añadido filtros polarizadores, llamados nicoles.
Uno de los filtros llamado polarizador está fijado al microscopio y permanece estático,
mientras el segundo, el analizador, puede girarse 90 º. De esta forma las dos lentes
polarizadoras pueden tener sus planos de polarización paralelos, oblicuos o
perpendiculares.
Para observar una roca al microscopio petrográfico es necesario disponer de una
muestra de roca. Para conseguirla se utiliza una sierra de diamante y una pulidora,
terminándose el trabajo a mano.
Actualmente, además de todas estas técnicas, con el desarrollo del o ordenadores y de
internet, se han desarrollados técnicas nuevas como son los Sistemas de información
geográfica (SIG, o GIS), el sistema GPS y Galileo, la Teledetección y los sistemas de
alerta temprana. Estas complementan y enriquecen en gran manera herramientas
esenciales en geología como es el mapa geológico y las fotografías aéreas.
En los mapas geológicos, los puntos representados deben ser georreferenciados, es
decir, situados en la tierra mediante un sistema de coordenadas. Cada país tiene sus
propias coordenadas locales, pero existe un tipo de coordenadas globales que son las
coordenadas geográficas latitud y longitud, junto con la tercera coordenada que es la
altitud. Muchas veces en diversas situaciones era difícil orientarse en el campo, aún
disponiendo de una brújula y mapas geológicos. Esto se soluciona, en la actualidad,
con las nuevas tecnología.
Trabajo de Gabinete
Se estudian y ordenan la anotaciones, se clasifican los fósiles, se observan fotografías,
se consulta bibliografía, se elaboran o estudian mapas. Tras todo esto se elaboran las
conclusiones y la publicación de los resultados
El sistema de localización por satélite es una técnica que calcula de forma absoluta y
global la latitud, longitud y altura de cualquier punto de la Tierra. Esta localización se
lleva a cabo por un sistema de satélites que funcionan de forma combinada. Estas
coordenadas globales se pueden pasar a las coordenadas locales de cada país. Los
primeros satélites de localización se utilizaron con fines militares. Actualmente se
utilizan también para uso civil.
Los sistemas de satélites actuales son : el GLONASS, administrado por las fuerzas
espaciales rusas, el GPS de Estados Unidos (el más utilizado) y los satélites GALILEO
desarrollados por la Unión Europea, en concreto por la Agencia Espacial Europea (ESA).
¿Cómo funciona el sistema GPS?
GPS es la abreviatura de Global Positioning System, que en español significa “sistema
de posicionamiento global”.
Los componentes del sistema GPS son: el segmento espacial, el segmento de control y
el segmento del usuario.
El segmento espacial consta de 24 satélites que giran es seis órbitas ubicadas
aproximadamente a 20.000 km de la Tierra, con cuatro satélites por órbita.
En cada satélite van embarcados relojes muy precisos, aparatos de radio y
ordenadores para captar y emitir las señales transmitidas por el satélite. El segmento
espacial está diseñado de tal forma que se pueda contar con un mínimo de cuatro
satélites detectables desde cualquier punto de la superficie terrestre durante las 24
horas del día.
El segmento de control tiene como misión el seguimiento continuo de todos los
satélites. Consta de seis estaciones distribuidas en longitud por la superficie de la
Tierra.
El segmento de usuario está constituido por cualquier receptor en tierra o en el
espacio. Es aparato receptor es el GPS, que se llama igual que el sistema.
El uso del GPS en geología se ha vuelto indispensable. Entre los principales usos
destacan:
Actualización de la cartografía y la adquisición de datos para el registro de Sistemas de
Información Geográfica.
La definición de las velocidades de las placas litosféricas y el estudio de las variaciones
del nivel medio del mar.
La vigilancia y seguimiento (monitorización) de la evolución de los volcanes.
La vigilancia y seguimiento de los glaciares, en estudios de cambios climáticos.
El estudio de los movimientos de las fallas para la prevención de los terremotos.
LA TELEDETECCIÓN
La teledetección es el conjunto de técnicas que permiten la adquisición de información
sobre la Tierra y otros cuerpos celestes, sin entrar en contacto con ellos. La
teledetección permite obtener imágenes a partir de las longitudes de onda del
espectro electromagnético que emite la superficie a estudiar.
Las imágenes se adquieren por sensores incorporados a satélites, aviones o aparatos
de tierra y mar. Estos sensores son instrumentos que miden las variaciones de
intensidad de radiación electromagnética emitida desde la superficie terrestre. Los
sensores pueden ser pasivos o activos.
Los sensores pasivos registran radiaciones reflejadas y emitidas por la superficie, en
unas longitudes de onda determinadas. Hay sensores del espectro visible, del espectro
infrarrojo y del espectro de microondas. Por ejemplo podemos ver cambios de
temperatura en el medio mediante el infrarrojo. La fotografía aérea es la
teledetección tradicional. Constituye una herramienta fundamental para el trabajo de
observación y descripción de afloramientos geológicos y su localización exacta.
Desde aviones equipados con cámaras fotográficas que enfocan verticalmente el
terreno, se van tomando fotografías consecutivas con un solapamiento de la imagen
de 2/3 del terreno.
Al observar los pares de fotografías con la ayuda de un estereoscopio se consigue ver
la imagen con un efecto tridimensional, lo que permite observar las características del
terreno real con gran detalle.
Este efecto tridimensional se consigue debido a la visión binocular del ojo humano,
gracias a la cual el ojo percibe una imagen ligeramente diferente del mismo objeto y el
cerebro combina ambas para construir la imagen tridimensional.
Los sensores activos emiten radiaciones de distintas longitudes de ondas del espectro
electromagnético dirigidas hacia la superficie a observar, y captan radiaciones que
refleja dicha superficie. Un tipo de sensor activo es el radar.
El uso de la teledetección está muy extendido en geología. Entre sus principales
aplicaciones destacan: realización de cartografía geológica, uso en edafología,
localización de yacimientos minerales y paleontológicos, evaluación de recursos
hídricos. Muchos de esos datos se utilizan como las distintas capas de las complejas
bases de datos que son los SIG.
SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG)
Es un sistema informático diseñado para el manejo y análisis de la información
cartográfica y su integración con otros datos. Algunos datos del GIS son los mapas
topográficos, geológicos, de vegetación, etc., que se pueden superponer para dar una
información más completa. Ejemplos de ellos son Google earth.
SISTEMAS DE ALERTA TEMPRANA
Medida aprobada por la ONU para predecir las catástrofes naturales. Son dispositivos
que detectan anomalías indicativa de que un riesgo está materializándose en forma de
catástrofe. P.e los detectores de humos de los edificios, la red de sismógrafos y
termómetros que indican si un volcán va a erupcionar, las boyas que detectar
tsunamis. Estos dispositivos emiten señales a intervalos regulares de tiempo. Si
detectan una anomalía emiten una señal de alarma que es recogida por un satélite de
comunicaciones y se toman las medidas oportunas.
Para detectar incendios forestales se tiene los satélite Terra y Acqua que toman
fotografías en infrarrojo y envían estas a un sistema desarrollado por la NASA llamado
MODIS (Rapid response System). También la NASA posee el Programa de Vigilancia
Espacial para detectar asteroides que podrían colisionar con la Tierra.