1 TEMA 14.- LOS PROCESOS GEOLÓGICOS

TEMA 14.- LOS PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS Y LA PETROGÉNESIS
Los procesos geológicos externos son los cambios que se producen en la superficie
terrestre como consecuencia de la acción de determinados agentes geológicos, como
el agua, el viento, el hielo, los seres vivos, etc.
Los procesos geológicos externos son cuatro:
•
•
•
•
Meteorización
Erosión
Transporte
Sedimentación
LA METEORIZACIÓN
Se define la meteorización como el conjunto de cambios que experimentan las rocas
de la superficie terrestre como consecuencia de la acción de la atmósfera, del agua y
de los seres vivos y que dan como resultado una serie de cambios tanto físicos como
químicos. Se trata de un proceso estático, cuyo resultado es la disgregación de las
rocas o la variación de su composición química (la erosión, por el contrario, es un
proceso de desgaste de las rocas que implica un desplazamiento de materiales por
parte del agua o del viento, y es por tanto un proceso dinámico).
El grado de meteorización depende de la composición de las rocas, las características
climáticas y el tiempo de exposición a las condiciones que provocan la meteorización.
La meteorización puede ser de tres tipos:
A. Meteorización mecánica o física
B. Meteorización química
C. Meteorización biológica
A).- LA METEORIZACIÓN MECÁNICA O FÍSICA
La meteorización mecánica consiste en la rotura de las rocas sin que se altere su
composición química. Se pueden considerar diferentes efectos producidos por la
meteorización mecánica:
•
Crioclastia o gelifracción.En climas fríos, el agua que penetra en las grietas de las rocas, al bajar la
temperatura, puede llegar a congelarse, aumentando su volumen. Esto somete a
la roca a un “efecto cuña”. Al aumentar la temperatura de nuevo, el hielo se licua,
disminuyendo el volumen y la presión sobre la roca. Este proceso de
congelaciones y deshielos sucesivos acaba ensanchando la grieta y termina por
romper la roca.
1
•
Termoclastia.El climas desérticos o de alta montaña existen grandes diferencias de temperatura
entre el día y la noche: durante el día las rocas se calientan y se dilatan,
aumentando su volumen; durante la noche se enfrían y contraen, disminuyendo
su volumen. La repetición de este fenómeno termina por agrietar y romper la roca
•
Bioclastia o acción biológica.- Las raíces de los árboles penetran en las grietas de
las rocas, provocando el ensanchamiento de las mismas de manera que se produce
su fragmentación.
B) LA METEORIZACIÓN QUÍMICA
La meteorización química produce la alteración química de los minerales de las rocas,
transformándolos en otros. Es un proceso característico de las zonas húmedas pues
en casi todos los procesos interviene el agua. Existen distintos tipos de meteorización
química:
•
•
•
Hidrólisis: Consiste en la reacción del agua con ciertos minerales, dando lugar a
minerales nuevos y favoreciendo los procesos de disgregación de las rocas.
Mediante este proceso se produce la mayor parte de los materiales arcillosos.
Disolución: el agua puede disolver algunos tipos de rocas, sobre todo las
evaporitas (yeso, halita y silvina) lo que da lugar a formación de acanaladuras en la
superficie de las mismas, que se conocen como lapiaces.
Carbonatación: Es un caso especial de disolución de las rocas calizas. En este
proceso el agua y el dióxido de carbono de la atmósfera reaccionan formando
ácido carbónico.
C02 + H20
H2CO3
Ácido carbónico
El ácido carbónico reacciona con el carbonato cálcico que forma las rocas calizas
dando lugar a bicarbonato cálcico soluble
CaCO3 + H2CO3
Ca (HCO3)2
Bicarbonato cálcico
La carbonatación es la responsable del modelado kárstico, como el que se da en el
Torcal de Antequera o en la Ciudad Encantada de Cuenca.
2
•
•
Oxidación: La oxidación se produce por el contacto del aire con rocas que
contienen hierro, cambiando su composición química y dando a la capa superficial
un aspecto rojizo característico de este tipo de meteorización
Hidratación Ciertas rocas y minerales pueden incorporar agua aumentando su
volumen, cambiando sus características y facilitando la disgregación de las rocas.
Un caso frecuente es la hidratación de la anhidrita, que da lugar a yeso:
CaSO4 + 2H20
Anhidrita
CaSO4.2H20
Yeso
C).- METEORIZACIÓN BIOLÓGICA
Debida a la actividad de los seres vivos. Puede tener efectos mecánicos (Ej.- raíces de
las plantas) o químicos (Ej. generación de ácidos por descomposición de materia
orgánica)
El efecto conjunto de los tres tipos de meteorización es que se produce la disgregación
de la roca, permitiendo su posterior erosión y transporte por los agentes geológicos.
RELACIONES ENTRE METEORIZACIÓN Y CLIMA
El clima juega un papel muy importante en el tipo de meteorización, principalmente en
lo que se refiere a la temperatura y a las precipitaciones.
En zonas con temperaturas y precipitaciones altas (zonas ecuatoriales) predomina la
meteorización química (una temperatura elevada y la presencia de agua aumentan la
velocidad de las reacciones químicas)
Por el contrario, en zonas con temperaturas bajas y escasa precipitación la
meteorización mecánica es la predominante. En los desiertos, los cambios bruscos de
temperatura y las escasas precipitaciones, también predomina la meteorización
mecánica
En las zonas templadas las condiciones climáticas y el tipo de vegetación favorecen
ambos tipos de meteorización.
LA EROSIÓN
Es el desgaste de las rocas producido por el agua o el viento. Depende del tiempo de
exposición a los agentes geológicos y de la composición de las rocas. Si previamente se
ha producido la meteorización, el proceso de erosión resulta más fácil.
La erosión se produce de dos maneras:
3
•
•
Desprendimiento de partículas de roca por la fuerza del agua o del viento.
Abrasión de las rocas, proceso en el que las partículas sólidas que transportan
el agua y el viento chocan contra la superficie de las rocas produciendo el
desprendimiento de partículas de las mismas.
EL TRANSPORTE
Es el traslado de los materiales que resultan de la meteorización y la erosión. El
transporte puede ser realizado por el agua o por el viento mediante diferentes
mecanismos dependiendo del tamaño de las partículas:
•
•
•
•
Arrastre o reptación. Las partículas más grandes y pesadas, como las piedras son
arrastradas rodando por el sustrato.
Saltación. Las partículas de tamaño mediano, como las piedras pequeñas o la
arena, cuando impactan contra el suelo, rebotan y vuelven a caer repetidamente.
Suspensión. Las partículas más pequeñas se transportan suspendidas en el agua o
en el viento
Disolución (solo en el caso del transporte por el agua). Cuando las partículas
transportadas se encuentran disueltas en el agua
El agua es el agente geológico más relevante y el que produce mayor diversidad de
modelados.
El viento es un agente modificador del paisaje especialmente importante en las zonas
de clima seco, como los desiertos. En estas zonas, el viento sopla con fuerza
generando el modelado eólico.
4
LA SEDIMENTACIÓN
Consiste en la acumulación de los materiales transportados por el agua o el viento
cuando éstos pierden fuerza.
La sedimentación puede producirse de manera repentina, y los sedimentos de
distintos tamaños quedan mezclados, como es el caso de la sedimentación glaciar; o
bien, puede producirse una sedimentación gradual, de forma que primero se
depositan los sedimentos de mayor tamaño y, después, los más pequeños, como es el
caso de la sedimentación producida por los ríos y por el viento.
La sedimentación en un sistema eólico típico da como resultado la formación de
diferentes zonas alrededor de un macizo montañoso en una zona desértica, tal como
se puede apreciar en el esquema de la página anterior. (Los loes son depósitos de
partículas de menor tamaño que la arena y dan lugar a suelos arcillosos muy fértiles,
como los que se encuentran en las extensas llanuras de Asia central)
Los ambientes sedimentarios.
El lugar físico donde un agente geológico deposita sedimentos en unas determinadas
condiciones recibe el nombre de ambiente sedimentarlo.
Los ambientes
sedimentarios se pueden agrupar en tres tipos.
Ambientes sedimentarios continentales
Son los situados sobre los continentes. Se clasifican según el agente geológico que
realiza la sedimentación:
•
•
•
•
•
Fluviales. Aquellos en los que el agente geológico que actúa es un río.
Aluviales. Zonas donde los arroyos y torrentes depositan sus sedimentos.
Lacustres. Los fondos y orillas de los lagos.
Glaciares. Zonas de sedimentación de materiales transportados por el hielo.
Eólicos. Zonas de acumulación de materiales transportados por el viento.
Ambientes sedimentarios marinos
Situados bajo el mar. Se clasifican según su posición geográfica:
•
•
•
Plataformas continentales. Zonas sumergidas de los continentes. Son áreas
extensas y de intensa sedimentación.
Arrecifes. Estructuras elaboradas por la acumulación de esqueletos de seres
vivos como corales, moluscos, esponjas, etc.
Taludes continentales. Son las pendientes que unen las plataformas
continentales con los fondos abisales.
5
•
Abisales. Son los extensos fondos oceánicos. Al pie del talud continental se
produce una intensa sedimentación, pero lejos de los continentes la cantidad
de sedimentos es escasa.
Ambientes sedimentarios de transición
Son aquellos que presentan influencia continental y marina:
•
•
•
•
Playas. Depósitos de arena y grava acumulados por el oleaje en la costa.
Deltas. Extensas acumulaciones de arena y limos aportados por un río en su
desembocadura.
Estuarios. Desembocaduras fluviales amplias, con gran influencia marina,
debido a una diferencia de altura notable entre la marea alta y la baja.
Marismas y albuferas. Lagunas costeras, de agua dulce o salada.
La acumulación de sedimentos en los ambientes sedimentarios da lugar a la formación
de las rocas sedimentarias.
ROCAS SEDIMENTARIAS
Las rocas sedimentarias se clasifican en rocas sedimentarias detríticas y rocas
sedimentarias no detríticas.
Rocas sedimentarias detríticas.
La acción de los procesos geológicos externos (meteorización, erosión, transporte y
sedimentación) sobre las rocas superficiales, originan depósitos de sedimentos
(clastos) en las cuencas sedimentarias (océanos, lagos, deltas, ríos...), que
posteriormente, mediante la litificación forman las rocas sedimentarias detríticas.
El proceso de litificación comprende la compactación y la cementación.
- La compactación es una reducción de volumen debida a la presión producida por el
peso de las capas superiores de sedimentos. Elimina los huecos del sedimento y el
agua que estos contienen.
- La cementación consiste en la precipitación de cementos naturales, como el
carbonato de calcio (CaCO3) o la sílice (SiO2), entre los granos componentes del
sedimento. Previamente, los cementos se encuentran disueltos en las aguas que
circulan por los huecos existentes en los sedimentos.
6
Se clasifican atendiendo al tamaño y forma de sus detritos (sedimentos) como se
indica en la tabla inferior.
Los conglomerados. Están formadas por clastos de gran tamaño, como los cantos y las
gravas. La forma de los clastos nos indica el tipo de transporte que han sufrido: si los
clastos son redondeados indican que han sufrido un transporte largo, como puede ser
el producido por un río, si los clastos son angulosos han sufrido un transporte más
corto y en este caso los conglomerados reciben el nombre de brechas.
Las areniscas. Los clastos que las constituyen son granos de arena. Las areniscas se
usan como materiales de construcción, y las que son ricas en granos de cuarzo se
funden para elaborar el vidrio.
Los limos y las arcillas. Los clastos que las constituyen son más pequeños que los
granos de arena. Al pulverizarlas y mezclarlas con agua forman barro. Constituyen la
materia prima de muchos materiales de construcción (ladrillos, tejas, azulejos, etc.);
también se utilizan en la fabricación del cemento. El caolín es una arcilla blanca con la
que se elaboran las porcelanas.
7
Rocas sedimentarias no detríticas.
En este grupo se incluyen numerosos tipos de rocas entre las que destacan las rocas
carbonatadas, las evaporitas y las rocas organógenas.
Las rocas carbonatadas más importantes son las calizas y las margas.
Las calizas están compuestas por carbonato cálcico extraído de las aguas por
los seres vivos que lo utilizan para formar sus conchas y esqueletos (moluscos,
corales y algas calcáreas). La acumulación de estas conchas y esqueletos da
origen a las rocas calizas. En otros casos las calizas se forman por la
precipitación de carbonato cálcico disuelto en el agua (por ejemplo por
cambios de temperatura). Las calizas, tienen un gran valor en el sector de la
construcción. Se utilizan además como materia prima del cemento.
Las margas son rocas carbonatadas con una parte importante de arcilla.
Las evaporitas. Se originan por precipitación de sales disueltas en el agua como
consecuencia de un proceso de evaporación intensa en grandes lagos o mares poco
profundos.
El yeso (CaSO4 · 2H2O) y la sal gema o halita (NaCl) son evaporitas de gran
interés económico. El primero constituye la materia prima del yeso de
construcción y de la escayola; la segunda tiene muchas aplicaciones en
diversas industrias (alimentaria, química, farmacéutica, etc.).
8
Las rocas organógenas se generan a partir de la transformación de materia orgánica.
Las rocas organógenas son el carbón y el petróleo.
El carbón se formó por acumulación de restos vegetales en el fondo de
pantanos, lagunas o deltas, que en ausencia de oxigeno sufrieron un proceso de
fermentación debido a la acción de ciertas bacterias sobre la materia vegetal,
cuyo resultado es la formación de carbón, sustancia de color negro cuyo principal
componente es el carbono.
Se distinguen distintos tipos de carbón:
La turba es la primera etapa en el proceso de formación del carbón, tienen un
aspecto esponjoso y en ella se distinguen todavía restos vegetales. Su contenido
en carbono se aproxima al 50%. Con el tiempo, la turba se transforma en lignito,
éste en hulla y finalmente la hulla se convierte en antracita, que contiene
aproximadamente el 95% de carbono.
El petróleo es una sustancia oleaginosa de color pardo o negruzco compuesta
por una mezcla de hidrocarburos.
Se originó hace millones de años, cuando grandes cantidades de plancton
marino depositados en sedimentos arenosos sufrieron una transformación: por
una parte las masas de plancton experimentaron una fermentación llevada a
cabo por bacterias en condiciones anaerobias que convirtió la materia orgánica
en hidrocarburos, mientras que los depósitos arenosos se transformaron en
rocas sedimentarias que constituyen la roca madre, que queda impregnada por
dichos hidrocarburos.
Debido a su baja densidad, el
petróleo tiende a aflorar hacia la
superficie, pero si en su ascenso
tropieza
con
una
masa
impermeable, se acumulará,
impregnando
las
rocas
permeables,
generalmente
areniscas, denominadas rocas
almacén. En un yacimiento típico
las rocas almacén están entre
rocas que almacenan metano
(por encima) y otras que
almacenan agua salada (por debajo)
9
Los yacimientos más importantes se localizan en Oriente Medio, América
Central, América del Sur y en el norte de África, en estas regiones se concentra
aproximadamente el 75 % de las reservas mundiales de petróleo.
El petróleo se extrae en forma de crudo, formado por una mezcla de
hidrocarburos gaseosos, líquidos y sólidos, el cual se somete a un proceso de
refinado que consiste en una destilación fraccionada que permite obtener
diversos productos:
• Productos gaseosos, como metano, propano y butano, utilizados como
combustibles domésticos.
• Combustibles líquidos, como gasolina, gasóleo y queroseno
• Aceites pesados, que se emplean como lubricantes; de ellos también se
derivan productos como la parafina o la vaselina.
• Residuos sólidos, como asfaltos, betunes y ceras. Se utilizan como
recubrimientos y en pavimentación.
Otros productos derivados del petróleo se utilizan como materias primas en la
fabricación de plásticos, fertilizantes, pesticidas, medicinas, pinturas, etc.
Características de las rocas sedimentarias.
Entre las principales características distintivas de las rocas sedimentarias se pueden
mencionar las siguientes:
Estratificación. Aparecen en capas llamadas estratos: los sucesivos estratos
corresponden a diferentes episodios de depósito de sedimentos, de manera que los
materiales más antiguos quedan debajo de los más recientes. Tras la litificación en
zonas profundas, las rocas sedimentarias pueden aparecer en la superficie gracias a los
lentos procesos que levantan y modelan el relieve terrestre (formación de montañas,
erosión, etc.). Cuando lo hacen, las formaciones de rocas sedimentarias presentan una
disposición en capas paralelas. Estas capas pueden conservar la disposición horizontal
que tenían cuando se formaron o presentar alguna inclinación o deformación como
consecuencia de los esfuerzos tectónicos que las llevaron a la superficie terrestre.
Presencia de fósiles. Debido a su proceso de formación, algunas rocas sedimentarias
presentan restos de seres vivos de épocas pasadas que quedaron enterrados entre los
sedimentos y que sufrieron un proceso de mineralización. Las rocas sedimentarias más
ricas en fósiles son las areniscas, las arcillitas y las calizas.
10
EL CICLO DE LAS ROCAS O CICLO LITOLÓGICO
Hace más de 4.000 millones de años se formaron las primeras rocas de la corteza
terrestre. Desde entonces, están continuamente formándose y transformándose por
los diferentes procesos geológicos que tienen lugar, tanto en la superficie como en el
interior del planeta.
Una vez que se forman, las rocas de la litosfera no son estables, ya que las condiciones
de la misma cambian constantemente a causa de la dinámica de las placas y a los
procesos geodinámicos externos.
Debido a esto, las rocas se encuentran
continuamente sometidas a procesos de destrucción y transformación. Estas
variaciones pueden resumiese en un esquema que se conoce tradicionalmente como
ciclo litológico
http://www.ucm.es/info/diciex/programas/lasrocas/cicloderocas/CiclorocasCUARTO.swf
Entra en la página anterior y observa el ciclo de las rocas
11
ACTIVIDADES
1. ¿Cuál es la diferencia entre meteorización y erosión?
2. Relaciona los procesos de meteorización y el clima
3. ¿Se puede afirmar que la energía solar es, junto con la gravedad, la responsable de
la acción erosiva de un glaciar? Argumenta tu respuesta.
4. Existe un tipo de movimiento de las aguas marinas que no tienen su origen en el
calor del Sol ¿Sabrías decir cuál es y en qué consiste?
5. Explica cómo se forma un reg.
6. Los corales formadores de arrecifes viven en simbiosis con unas algas unicelulares
ubicadas dentro de sus tejidos, ¿por qué los arrecifes no se desarrollan en el talud
continental ni en los fondos abiseles?
7. El petróleo y el carbón se consideran rocas del mismo tipo. ¿Cuál es el origen de
cada uno?
8. ¿Cuál es la principal diferencia entre las rocas plutónicas y las volcánicas?
9. ¿Qué se entiende por litificación? Describe el proceso.
10. ¿A qué se deben los agujeros que presentan algunas rocas volcánicas?
11. ¿Qué se entiende por precipitación química? Cita alguna roca que se forme por este
proceso.
12. ¿Cuál es la diferencia entre carbón y carbono?
13. De los cuatro tipos de carbón: ¿Cuál produce más energía? ¿Cuál es el que menos
carbono tiene? ¿Cuál es de formación más antigua?
14. Haz un esquema del ciclo de las rocas
15. ¿Es posible que una roca sedimentaria se forme a partir de otra roca sedimentaria
anterior? Explica el proceso completo.
16. Enumera los procesos geológicos, externos e internos, que participan en la génesis
de las rocas.
17. Observa las siguientes rocas indicando de cada una de ellas a que tipo corresponde,
cuál es su origen y que aspecto y características presenta:
Arenisca, Basalto, Lignito, Pizarra, Granito, Conglomerado, Turba, Mármol, Pumita,
Arcilla, Hulla, Gneis, Petróleo, Gabro, Cuarcita.
12