Conceptos y definiciones geológicas.

Conceptos y definiciones geológicas.
GEOLOGIA. (De geo- y -logía). f. Ciencia que trata de la forma exterior e
interior del globo terrestre, de lanaturaleza de las materias que lo componen y
de su formación, de los cambios o alteraciones que estas han experimentado
desde su origen, y de la ubicación que tienen en su actual estado.
GEOLOGÍA APLICADA A LA INGENIERÍA CIVIL
Es el conjunto de conocimientos geológicos relacionados con la ingeniería, es
decir las implicaciones del terreno, su naturaleza, estado físico y tensional que
tiene por las obras realizadas por el hombre y los fenómenos naturales que
pueden afectarlas.
Fundamentos:
 Mecánica de suelos
 Mecánica de rocas
 Hidrogeología
 Investigaciones “in situ”
 Mapas geotécnicos.
Aplicaciones:
 Cimentaciones
 Taludes
 Túneles
 Presas
 Terraplenes
FENOMENOS NATURALES - RIESGOS GEOLOGICOS
o Deslizamientos
o Hundimientos
o Fallas
o Terremotos
o Riesgo sísmico
CAMPOS DE APLICACIÓN DE LA GEOLOGIA.
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Estudio de viabilidad de proyecto
Estudio de terreno
Estudio de cuencas fluviales
Obras sobre cauces fluviales
Contención y mejora del terreno
Cimentaciones
Excavaciones subterráneas
Canteras
Impacto medio ambiental
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GEOTECNIA: Aplicación de principios de ingeniería en la ejecución de obras
públicas en función de las características de los materiales de la corteza
terrestre.
ENERGIA PRESENTE EN LA SUPERFICIE TERESTRE
i.
ii.
iii.
iv.
v.
Magnetismo
Gravedad
Energía solar
Energía química
Energía interna
Tierra
(planeta), tercer planeta desde el Sol y quinto en cuanto a tamaño de
los nueve planetas principales. La distancia media de la Tierra al Sol es de
149.503.000 km. Es el único planeta conocido que tiene vida, aunque algunos
de los otros planetas tienen atmósferas y contienen agua.
La Tierra, es el más denso de los planetas conocidos, algunas de sus
características son las siguientes: grandes masas de agua, escaso cráteres
meteóricos, atmosfera compuesta principalmente de nitrógeno y oxigeno.
Posee un diámetro ecuatorial de 12756 kilómetros y 12735 kilómetros en los
polos, por lo tanto, no es una esfera perfecta. Su atmosfera controla y regula el
calor que llega del sol.
Estructura interna de la tierra.
La tierra, posee una estructura constituida por capas concéntricas, el
conocimiento directo del interior de la tierra, es muy escaso, en consecuencia
para obtener conocimiento del mismo, se recurre a métodos indirectos tales
como el estudio e interpretación de ondas sísmicas, y en menor escala el
estudio de meteoritos, variación de presión, densidad, variación de temperatura
(gradiente geotérmico), anomalías de la gravedad.
Se puede considerar que la Tierra se divide en cinco partes: la primera,
laatmósfera, es gaseosa; la segunda, la hidrosfera, es líquida; la tercera, cuarta
y quinta, la litosfera, el manto y el núcleo son sólidas. La atmósfera es la
cubierta gaseosa que rodea el cuerpo sólido del
planeta.
Aunque tiene un grosor de más de 1.100 km, aproximadamente la mitad de su
masa se concentra en los 5,6 km más bajos. La litosfera, compuesta sobre
todo por la fría, rígida y rocosa corteza terrestre, se extiende a profundidades
de 100 km. La hidrosfera es la capa de agua que, en forma de océanos, cubre
el 70,8% de la superficie de la Tierra. El manto y el núcleo son el pesado
interior de la Tierra y constituyen la mayor parte de su masa.
La hidrosfera se compone principalmente de océanos, pero en sentido estricto
comprende todas las superficies acuáticas del mundo, como mares interiores,
lagos, ríos y aguas subterráneas. La profundidad media de los océanos es de
3.794 m, más de cinco veces la altura media de los continentes
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Las rocas de la litosfera tienen una densidad media de 2,7 veces la del agua
y se componen casi por completo de 11 elementos, que juntos forman el 99,5%
de su masa. El más abundante es el oxígeno (46,60% del total), seguido por el
silicio (27,72%), aluminio (8,13%), hierro (5,0%), calcio (3,63%), sodio (2,83%),
potasio (2,59%), magnesio (2,09%) y titanio, hidrógeno y fósforo (totalizando
menos del 1%).
La litosfera comprende dos capas (la corteza y el manto superior) que se
dividen en unas doce placas tectónicas rígidas (véase Tectónica de placas).
La corteza misma se divide en dos partes. La corteza siálica o superior, de la
que forman parte los continentes, está constituida por rocas cuya composición
química media es similar a la del granito y cuya densidad relativa es de la
corteza simática o inferior, que forma la base de las cuencas oceánicas, está
compuesta por rocas ígneas más oscuras y más pesadas como el gabro y el
basalto, con una densidad relativa media aproximada de 3.
La litosfera también incluye el manto superior.
Las
rocas
a
estas
profundidades
tienen
una
densidad
de
3,3La investigación sismológica ha demostrado que el núcleo tiene una capa
exterior de unos 2.225 km de grosor con una densidad relativa media de 10.
Esta capa es probablemente rígida y los estudios demuestran que su superficie
exterior tiene depresiones y picos, y estos últimos se forman donde surge la
materia caliente. Por el contrario, el núcleo interior, cuyo radio es de unos
1.275 km, es sólido. Se cree que ambas capas del núcleo se componen en
gran parte de hierro con un pequeño porcentaje de níquel y de otros elementos.
Las temperaturas del núcleo interior pueden llegar a los 6.650 °C y se
considera que su densidad media es de 13.
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ORIGEN DE LA TIERRA
El planeta Tierra, tiene una edad de 4600 millones de años
Existen diversas teorías, sobre su origen; la más conocida y aceptada:
 Big.Bang
 Fragmentos incandescentes de una estrella
Edad y Origen de la tierra.
La datación radiométrica ha permitido a los científicos calcular la edad de la
Tierra en 4.650 millones de años. Aunque las rocas más antiguas de la Tierra
datadas de esta forma, no tienen más de 4.000 millones de años, los
meteoritos, que se corresponden geológicamente con el núcleo de la Tierra,
dan fechas de unos 4.500 millones de años, la cristalización del núcleo y de
los cuerpos precursores de los meteoritos, se cree que ha ocurrido al mismo
tiempo, unos 150 millones de años después de formarse la Tierra y el Sistema
Solar.
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La Tierra es el único planeta en el sistema solar que se sabe que mantiene
vida. El rápido movimiento giratorio y el núcleo de hierro y níquel de nuestro
planeta generan un campo magnético extenso, que, junto con la atmósfera, nos
protege de casi todas las radiaciones nocivas provenientes del Sol y de otras
estrellas.
La atmósfera de la Tierra nos protege de meteoritos, la mayoría de los cuales
se desintegran antes de que puedan llegar a la superficie.
Para comprender estos cuerpos, se sirven de conocimientos de otros campos,
como la física, química y biología. De esta forma, temas geológicos como la
geoquímica, la geofísica, la geocronología (que usa métodos de datación) y la
paleontología, ahora disciplinas importantes por derecho propio, incorporan
otras ciencias y esto permite a los geólogos comprender mejor el
funcionamiento de los procesos terrestres a lo largo del tiempo.
La geología se ocupa de la historia de la Tierra, e incluye la historia de la vida,
y cubre todos los procesos físicos que actúan en la superficie o en la corteza
terrestre. En un sentido más amplio, estudia también las interacciones entre
las rocas, los suelos, el agua, la atmósfera y las formas de vida. En la práctica,
los geólogos se especializan en una rama, física o histórica, de la geología.
La geología física incluye campos como geofísica, petrología y mineralogía,
Mientras, la geología histórica está interesada por la evolución de la superficie
terrestre y de sus formas de vida e implica investigaciones de paleontología, de
estratigrafía, de paleografía y de geocronología.
Ingeniería Civil
Los ingenieros civiles aplican los principios geológicos a la investigación de los
materiales naturales, tierra, roca, agua superficial y agua subterránea,
implicados en el diseño, la construcción y la explotación de proyectos de
ingeniería
civil.
Son representativos de estos proyectos,las represas los puentes, las
autopistas, los oleoductos, el desarrollo de zonas de alojamiento y los sistemas
de gestión de residuos.
Principio de uniformidad de los procesos
Los procesos geológicos en el pasado han ocurrido de igual forma que en la
actualidad. Aunque, algunas de sus características como duración, velocidad,
intensidad, pueden haber variado.
Principio de superposición de estratos. (Nicholas Steno 1669). En
una secuencia, no deformada de rocas sedimentarias, la roca más antigua esta
en el estrato más profundo y la más joven en el estrato superior
Este principio asume que:
- La deposición de los sedimentos se produce en capas esencialmente
Horizontales(principio de la horizontalidad original)
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Principio de continuidad lateral (Nicholas Steno 1669).
Los estratos se extienden originalmente en todas las direcciones adelgazando
hasta alcanzar grosor nulo, o hasta que terminan contra los bordes del área
original de deposición.
Principio de sucesión
faunística: La flora y fauna fósil aparecen
en el registro geológico con un orden determinado, pudiendo reconocerse cada
periodo geológico por sus fósiles característicos. El contenido de fósiles de los
estratos permite determinar su edad relativa, con un error más o menos
grande.
Principio de las relaciones de corte (tectónicas o magmáticas).
El estudio de relaciones de corte entre diversas estructura (p.e. fracturas,
diques diaclasas etc.) permite determinar el orden en que se han generado y
por consiguiente ordenar los procesos magnaticos y/o tectónicos que se han
producido en una región. Este principio establece que las intrusiones ígneas,
fallas y pliegues, son más jóvenes que las rocas a las que afectan.
La tierra en el universo:
El sistema solar. Constituido por el sol, 9 planetas y 128 satélites, miles de
asteroides, y meteoritos. Todos ellos giran alrededor del sol, formando el
sistema solar, con las siguientes características: todos los planetas giran
alrededor del sol, describen orbitas elípticas de baja excentricidad (casi
circulares), todos los planetas giran en una misma dirección, siguen un
movimiento de rotación alrededor de su eje.
Meteoritos. La palabra meteorito significa fenómeno del cielo y describe la
luz que se produce cuando un fragmento de materia extraterrestre entra a la
atmosfera de la Tierra y se desintegra. Algunos de los meteoritos que se han
estudiado parece que venían de la Luna y otros de Marte.
La mayoría, sin embargo, son fragmentos de asteroides o de cometas.
El estudio de meteoritos revela datos interesantes. Son buenos ejemplos de la
materia primitiva del Sistema Solar, aunque en algunos casos sus propiedades
han sido alterada.
Tipos de meteoritos
Hay tres clases de meteoritos: los litosideritos están formados por materiales
rocosos y hierro. Constituyen apenas un uno por ciento de los meteoritos.
Los meteoritos rocosos, formados solamente por rocas, son los más
abundantes. Los meteoritos ferrosos, un 6% del total, contienen gran cantidad
de hierro.
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El tiempo geológico.
Las rocas que forman la corteza terrestre, contienen elementos radioactivos y
del estado más o menos avanzado de desintegración en que se encuentre
actualmente, se puede calcular el tiempo transcurrido desde su formación, así
se determina la edad absoluta de las rocas correspondientes a diferentes
éocas de la historia de la Tierra, en millones de años (Ma)
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Estructura de la Tierra.
En función de principios geofísicos, sobre velocidad de propagación de las
ondas sísmicas y su comportamiento, en los distintos medios que atraviesan,
ha sido posible interpretar la estructura de la Tierra, determinando tres capas
concéntricas:
Corteza: capa más superficial de la tierra, y constituye únicamente el 1 % de su
masa, con un grosor aproximado de 70 Kms. debajo de los continentes y de
10 Kms. debajo de los océanos. La corteza superior, compuesta por una capa
superficial de sedimentos sueltos, una capa intermedia llamada Sial,
compuesta por silicatos de aluminio semejante a la composición de los granitos
( roca ígnea plutónica) y la capa inferior llamada Sima, compuesta por silicatos
de Magnesio, parecida al basalto, ( roca ígnea volcánica).
Manto: Capa intermedia, que se extiende hasta una profundidad de 2900
Kms., compuesta de rocas ultrabásicas, como la peridotita, extendiéndose
hasta una profundidad de 700 Kms. El manto constituye el 83% del volumen y
el 68 % de masa.
Núcleo : capa mas interna de la Tierra, , como una composición química
semejante a meteoritos llamados sideritos.
Magnetismo de la Tierra
El magnetismo terrestre significa que la Tierra se comporta como un enorme
imán. El físico inglés William Gilbert fue el primero que lo señaló, en 1600,
aunque los efectos del magnetismo terrestre se habían utilizado mucho antes
en las brújulas
primitivas.
La Tierra está rodeada por un potente campo magnético, como si el planeta
tuviera un enorme imán en su interior cuyo polo sur estuviera cerca del polo
norte geográfico y viceversa.
Las posiciones de los polos magnéticos no son constantes y muestran notables
cambios de año en año. Las variaciones en el campo magnético de la Tierra
incluyen el cambio en la dirección del campo provocado por el desplazamiento
de los polos.
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Minerales y rocas.
Roca: conjunto de minerales de diferentes clases, tamaño, y de proporciones
variables
Mineral: sustancia solida, inorgánica, natural, que posee una estructura interna
característica por la disposición ordenada de sus átomos, con una composición
química definida, propiedades físicas uniformes.
Cristalografía. (Del gr. κρύσταλλος, cristal, y -grafía). f.Geol. Descripción de
las formas que toman los cuerpos al cristalizar.
Mineralogía: rama de la Geología, que trata de la forma, propiedades,
composición, yacimientos y génesis de los minerales, además abarca el
estudio de las cualidades de la materia cristalina (cristalografía).
Se denomina cristales, a los sólidos poliédricos naturales que tiene una
estructura molecular definida y están limitados por caras planas cristalinas de
forma, tamaño, determinado para cada sustancia química.
En general poseen estructura cristalina dada por el ordenamiento de los
átomos, y la composición química diferente de unos a otros, poseen caras o
sea superficies planas, pues sus átomos se disponen de forma ordenada, hay
pocos minerales integrados por un solo elemento, como el oro y la plata; la
mayoría son compuestos químicos, su estudio corresponde a la mineralogía
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OBJETIVOS DE LA MINERALOGÍA:





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Determinar propiedades de los minerales
Génesis
Leyes que lo rigen
Yacimientos
Aplicaciones
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Propiedades físicas de los minerales.
Para el estudio de las propiedades físicas de los minerales hay que tener
presente las características siguientes:
Isótropos, son los minerales en los que las propiedades físicas (dureza,
fragilidad, etc.) tienen el mismo valor en todas direcciones.
Anisótropos, minerales cuyas propiedades varían con la dirección, las
propiedades físicas que varían de intensidad, con la dirección se llaman
vectoriales (dureza, exfoliación) y las que no varían con la dirección se
denominan escalares (densidad, etc.).
Densidad.||Fís. Magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen
de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro
cúbico (kg/m3).
Peso especifico (peso del volumen o densidad).
Las propiedades físicas de los minerales, que dependen de la influencia de la
luz, son las siguientes:
Color: Es el indicio exterior más representativo,con variedad de colores y
matices, esta propiedad se debe a la composición química y a las impurezas
presentes en el mineral.
Brillo: llamado también lustre, relacionado con la propiedad de reflexión de la
luz en la superficie de los minerales.
Raya: Es el color del polvo que deja un mineral, cuando se frota con una
superficie rugosa de otro cuerpo de mayor dureza.
Diafanidad: llamada también transparencia, y es la capacidad que tienen los
minerales para dejar pasar la luz a través de ellos y pueden ser:
1.- Transparentes, dejan pasar la luz, como el cuarzo hialino.
2.- Translúcidos, dejan pasar algo de luz, pero los objetos no pueden ser
vistos a través de ellos (calcedonia)
3.-Opacos, cuando no dejan pasar la luz aún estando en láminas muy
delgadas (grafito).
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Las propiedades mecánicas de los minerales, que se manifiestan al aplicar la
influencia mecánica de fuerza exteriores, durante la compresión, tracción o
impacto, se expresan en la variación de su forma e integridad son las
siguientes:
Exfoliación: se presenta en algunos minerales cristalizados de dejarse separar
fácilmente en láminas, p.e. mica
Clivaje: capacidad de los minerales de romperse siguiendo direcciones
preferentes a lo largo de planos y ángulos definidos, está relacionado con la
estructura cristalina.
Fractura:los minerales que no tiene clivaje o lo tienen imperfecto, se parten por
superficies irregulares de fractura, como la concoidea del cuarzo.
Dureza : es la resistencia que oponen los minerales a ser rayado, por la acción
de un cuerpo más resistente, es un indicio diagnóstico, importante para
reconocimiento de los minerales, para determinar se emplea una escala que
lleva el nombre de Mohs, compuesta por 10 minerales, que tienen la raya de
color blanco, que se toman como término de comparación.
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Tenacidad: es la resistencia que un mineral opone a ser deformado y puede
ser:
a. -Elástico, capacidad de los minerales de recobrar su forma primitiva, al
cesar la fuerza que los deforma (muscovita)
b. -Flexible, capacidad de no recobrar de nuevo su forma al cesar la
fuerza que los deforma (yeso).
c. -Frágil,
capacidad de romperse en fragmentos o pulverizarse
(diamante)
d. -Maleable, capacidad de reducirse a laminas delgadas (oro )
e. -Dúctil, cuando puede reducirse a hilos delgados (Au, Ag, Cu).
Mg3Si4O10(OH)2
CaSO4 .2H2O,
CaCO3
CaF2
Ca5(F,Cl)(PO4)3,
SiO2
Al2SiO4(OH, F)2
Al2O
Peso Específico:
Es la densidad de los minerales medida en unidades de masa por unidad de
volumen (g/cm3).
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MAGMA.
Material liquido pastoso que se encuentra en el interior de la corteza terrestre a
altas temperaturas y fuerte presiones. La consolidación del magma da lugar a
la formación de rocas ígneas plutónica, hipabisales y volcánica.
Rocas ígneas, en geología, rocas formadas por el enfriamiento y la
solidificación de materia rocosa fundida, conocida como magma. Según las
condiciones bajo las que el magma se enfríe, las rocas que resultan pueden
tener granulado grueso o fino.
Las rocas ígneas se subdividen en dos grandes grupos: las rocas plutónicas o
intrusivas, formadas a partir de un enfriamiento lento y en profundidad del
magma y las rocas volcánicas o extrusivas formadas por el enfriamiento rápido
y en superficie, o cerca de ella, del magma.
Las rocas plutónicas, como el granito y la sienita, se formaron a partir del
magma gran profundidad bajo la corteza terrestre. Las rocas se enfriaron muy
despacio, permitiendo así el crecimiento de grandes cristales de minerales
puros.
Las rocas volcánicas, como el basalto y la riolita se formaron al ascender el
magma fundido desde las profundidades llenando grietas próximas a la
superficie, o al emerger magma a través de los
volcanes.
El enfriamiento y la solidificación posteriores fueron muy rápidos, dando como
resultado la formación de minerales con grano fino o de rocas parecidas al
vidrio.
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