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Geología
• La geología se compone de diferentes áreas:
• Cristalografía: Se explica las propiedades diversas que presentan
los cristales, cuyas formas geométricas. Se clasifica y describe los
cristales, relaciona sus formas poliédricas con su estructura íntima y
define las propiedades físicas y químicas.
• Mineralogía: Es la descripción de las minerales.
• Petrografía: Es el estudio de las rocas, se ocupa tanto de las rocas
eruptivas y metamórficas, como de las rocas sedimentarias.
• Geotectónica: Es el estudio de los volcanes, de los terremotos y de
la tectónica terrestre.
• Geología histórica: Es el estudio de las condiciones climatológicas,
los fenómenos dinámicos y la fauna y flora particulares de la misma.
• Paleontología: Los restos fósiles permiten formar una idea clara de
la sucesión de la flora y fauna y de los facies.
Origen e historia primitiva de la
tierra
• La idea más común de la formación del universo se aparte de una
primitiva y gigantesca explosión – el famoso ‘Big Bang’. Este
representa el inicio de la expansión del universo. De la abundancia
de los isótopos y de la evolución de las estrellas galácticas más
antiguas, se ha llegado a estimar la edad del universo a 15.000
millones de años. El sistema solar se formo hace unos 5.000
millones de años.
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Teoría nebular: Una nube de gas y partículas estaban en rotación, a su
debido tiempo y causa de esa rotación, la gravitación, la nube se aplana y
adquirió una forma discoidal. La nube continuaba concentrándose y
compactándose, la temperatura subió y en el centro de la nube empezó
aarder H y He, nuestro sol nació. Turbulencias en el resto de la nube
causaron el nacimiento de planetesimales, estos forman en colisión los
planetas.
Diferenciación de la tierra (4.600 millones años atrás): Existen dos teorías,
la diferenciación sobre la densidad y sobre el punto de fusión de los
elementos.
Crecimiento de la corteza: Lentamente y continuamente refrigeración de la
tierra. El calor de la radioactividad y la energía gravitacional provoca una
fusión parcial, el líquido sube a la superficie y refrigera, esto esta la primera
corteza. Después de diferentes fases de fusión parcial de la corteza
primitiva, se forma una corteza liviana, que no se siguió fusionando. Esta
corteza lleva a la formación de los primeros continentes con estabilidad.
Evolución de la atmósfera y de los océanos: La primera atmósfera se
compone de H y He. La tierra era todavía liquido, esto significa que no
había agua (H2O) libre. Los elementos se alejan, por la causa de la
gravitación que esta suficientemente fuerte para retener H y He. La
segunda atmósfera se compone de H2O, CO2, SO2, CO, S2, Cl2, N2, H2,
NH3 y CH4. Estos gases vienen de la exhalación de los volcanes. La tierra
tiene ahora un núcleo diferenciado, eso significa también un campo
magnético, los gases no pueden alejarse. En esta segunda atmósfera no
existe O2 libre, O2 no es un gas volcánico. Con esta atmósfera el agua que
exhala puede condensarse, los primeros océanos se forman. El primer O2
libre existe desde 3.600 millones de años atrás, su producción resulta de la
fotosíntesis y de la disociación fotoquímica.
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Composición de la tierra
Sismología: El conocimiento de las
ondas sísmicas nos permite ver al
interior de la tierra. Cuando se
produce un sismo, parten desde el
hipocentro ondas P y S que se
propagan en todas las direcciones. La
variación del comportamiento de las
ondas, trayectoria y velocidad,
muestran cambios de la naturaleza y
de la estructura del medio por el que
viajan. Las ondas P, ondas primeras,
son de tipo compresivo-distensivo,
esto significa que las partículas vibran
en dirección de propagación. Las
ondas S, ondas secundarias, suponen
una vibración de las partículas
perpendiculares a la dirección de
propagación. Esto conlleva a un
mayor recorrido de las partículas y
menor velocidad que las ondas P.
• A profundidades pequeñas, entre 30-40/ 70 km bajo los continentes
y a unos 8-12 km en las zonas oceánicas, se registra con las ondas
un brusco aumento de la velocidad. Esta discontinuidad se llama
discontinuidad de Mohorovicic, se delimita una primera capa, la
corteza. A los 2900 km la velocidad de las ondas P desciende, en
tanto que las S desaparecen. Esta discontinuidad se llama
discontinuidad de Gutenberg, se delimita la capa del manto y el
resto, el núcleo.
• Composición de la corteza: Abajo de los continentes hay
otra discontinuidad, la discontinuidad de Conrad, separa
una corteza superior, formada por rocas de naturaleza
granítica, de una corteza inferior, constituida
fundamentalmente de ecoglitas. En las zonas oceánicas
la corteza esta distinta, la capa superior esta constituida
por basaltos y la capa inferior por gabros.
• Composición del manto: Desde 12/ 40-70 km se forma el
manto, en una capa superior de hasta 700 km, con parte
a la astenosfera, es el motor de la dinámica de las
placas y el manto inferior hasta 2900 km.
• Composición del núcleo: La desaparición de las ondas S
a llegar a él índice que su parte externa esta en estado
de fusión. El parte interior esta sólido. La diferencia
entre el núcleo externo y del núcleo interno corresponde
a un cambio de estado, no de composición. Por el
campo magnético terrestre se supone que la naturaleza
es metálica, formada por una aleación de hierro (Fe) y
níquel (Ni), y además posiblemente un porcentaje de
azufre (S).
Tectónica de las placas
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La litosfera, que se compone de la corteza y un parte más alta del manto hasta 100 km, está
dividida en una serie de placas rígidas que ‘flotan’ sobre la astenosfera. Las placas se
desplazan con diferente velocidad (cm anuales), como consecuencia de las corrientes de
convección que se producen en el manto superior. Las placas litosféricas son limitadas por
tres tipos de márgenes:
Las dorsales, lugares donde dos placas divergen y se genera corteza
Las fallas transformante, grandes fracturas que cortan transversalmente las dorsales y en las
que se produce un desplazamiento lateral de dos placas sin que se cree ni se destruya corteza
Las zonas de subducción, originadas por convergencia de placas y en las que una placa se
introduce por debajo de la otra, hasta unos 700 km, donde es asimilada por el manto
•
Zonas de subducción (Chile): Zona en que la placa litosférica del continente
(America latina), fría y rígida, con corteza oceánica (placa de Nasca), se
introduce bajo otra para equilibrar la formación de la corteza en las
dorsales. Las zonas de subducción originan en la superficie de los fondos
oceánicos fosas alargadas, de hasta 10-11 Km. de profundidad (fosa de
Marianas), esta morfología es la consecuencia del movimiento de la placa
descendente. Durante la subducción, la placa descendente está sometida a
fricción, por lo que se fractura y origina focos sísmicos que se sitúan,
formando un plano inclinado, hasta una profundidad de 700 Km. Este
plano, se conoce como Benioff, tiene un buzamiento (inclinación) medio de
unos 45 en dirección del continente. En 700 Km. profundidad, la placa
descendente se ha calentado lo suficiente para fluir con el resto del material
del manto, esto significa que esta asimilada al mismo.
• La morfología de las zonas de subducción presentan
características morfológicas más complicadas y con mayor
variabilidad. La configuración general: En la parte más
externa se encuentra el prisma de acreción, formado por
rocas sedimentarias y fragmentos de corteza oceánica
arrancados de la superficie de la placa que subduce. Estos
materiales son deformados por pliegues y fallas y forman una
zona topográficamente elevada, que incluso puede llegar a
emerger. A continuación se encuentra una cuenca marginal
en que se acumulan sedimentos que proceden de las
elevaciones adyacentes y, finalmente, sobre la placa no
subducente, un arco volcánico, que se origina por la
ascensión de magmas. Con la compresión (tipo andino) de la
corteza continental, que da lugar a la formación de cinturones
de plegamiento paralelos a la costa.
• Por lo general, la convergencia de placas conduce a la
colisión de arcos de islas contra los márgenes continentales.
Esta colisión deforma intensamente los materiales de los
arcos de islas y del límite continental, creando cinturones
orogénicos, zonas alargadas de corteza que por compresión
se han engrosado, plegándose, y que, finalmente, se elevan
por isostasia y dan lugar a cadenas montañosas de
plegamiento. Es un proceso de decenas de millones de años.
Rocas: volcánicas,
metamórficas, sedimentarias
• Rocas endógenas – Rocas ígneas o magmáticas: Se forman por
fusión de materiales de la corteza o el manto y tiende a ascender
hacia la superficie debido a que su densidad es menor que las
rocas que lo rodean. Durante el ascenso, el magma se enfría y
empieza a cristalizar. Existen tres grandes grupos de rocas ígneas:
plutónicas, filonianas y volcánicas. Las rocas plutónicas cristalizan
en el interior de la corteza y forman masas de considerable tamaño
(plutones). Como pierden calor lentamente, todos los minerales
tienen largo tiempo para cristalizar, son equigranulares (todo los
cristales tienen aproximadamente el mismo tamaño). Grande masas
que forman una cúpula, se llama batolitos. Lacolitos son de menor
tamaño y concordantes con la estratificación. Las rocas filonianas
se forman cuando el magma se abre paso hacia la superficie a
través de planos de debilidad de las rocas circundantes (fracturas,
diaclasas, superficies de estratificación, etc.) y solidifica en su
interior. Cuando son concordante con la estructura de las rocas
encajantes se constituyen sills, cuando son discordante en diferente
ángulos se forman los diques. Las rocas volcánicas se forman
cuando el magma llega a la superficie terrestre y origina los
volcanes. En una erupción volcánica se emiten generalmente
materiales sólidos, líquidos y gaseosos. El tipo y las características
de la erupción dependen de la composición del magma.
Líquido
Lavas.
Sólido
Rocas
piroclásticas.
Discurren sobre la superficie, formando las coladas, cuya longitud depende de la
viscosidad. Presencia de vidrio, por enfriamiento rápido. Texturas fluidales y burbujas
producidas por el escape de gas.
Fragmentos de mayor tamaño
Bombas volcánicas y lapilli, acumulándose alrededor
del punto de emisión, formando el cono
volcánico.
Fragmentos mas finos
Cenizas volcánicas, transportados por el viento, pueden
depositarse a grande distancias.
•
Rocas endógenas – Rocas
metamórficas: Se originan por
transformaciones mineralógicas
en estado sólido a partir de rocas
preexistentes, que pueden ser
ígneas, sedimentarias o
metamórficas. Los procesos
incluyen recristalización, cambios
polimórficos y reacciones entre
minerales, y se deben a la
variación en las condiciones de
presión y temperatura respecto a
las de formación de las rocas
iniciales. Los diferentes tipos de
rocas metamórficas se originan
según la composición inicial y las
condiciones de metamorfismo que
se han alcanzado.
• Rocas exógenas – Rocas sedimentarias:
La meteorización y la erosión producen
partículas de diversos tamaños, que son
transportados por el hielo, el agua o el aire
hasta las zonas de mínima energía, donde
se acumulan. Una vez en reposo, los
sedimentos sufren procesos de
compactación, cementación, etc., que los
transforman en rocas sedimentarias.
Deformación de rocas – fallas y
pliegues
•
•
Deformación de rocas: Como consecuencia de la dinámica global de a
corteza terrestre, frecuentemente las rocas se ven sometidas a esfuerzos
tectónicos que las deforman, originando estructuras diferentes de las que
poseían. Los tipos de deformación que un material puede presentar son:
elástica, dúctil o plástica y frágil o por rotura. La deformación elástica es
proporcional al esfuerzo y completamente reversible. La deformación dúctil
o plástica es permanente. En la deformación frágil o por rotura se pierde la
cohesión interna del material y éste se fractura. Además de la naturaleza
del material, otros factores, como la temperatura, la presión confinante, la
presencia de fluidos o la velocidad de deformación, influyen notablemente
en el tipo de respuesta que una roca presenta frente a los esfuerzos.
Las fallas: Es una fractura de terreno (reacción frágil de las rocas), según
una superficie más o menos plana, a través de la cual se produce el
movimiento relativo de los terrenos situados a ambos lados. El
desplazamiento puede ser más o menos vertical, horizontal o en cualquier
dirección intermedia. La distancia entre un punto y su homólogo al otro lado
del plano de falla indica la magnitud del desplazamiento.
• Los pliegues: Son ondulaciones que se forman en aquellas rocas
que representan disposición en capas (estratificación, foliaciones), a
consecuencia de una respuesta dúctil de las mismas frente a los
esfuerzos. En perfil, una superficie plegada muestra una sucesión
de zonas convexas (anticlinal) y cóncavas (sinclinal). Los pliegues
no tienen una curvatura constante, sino que ésta aumenta
progresivamente hasta un máximo (charnela), para volver a
disminuir. Los lados se llaman flancos.
Terremotos
• Se producen cuando las ondas
S y P llegan a la superficie, su
energía se transmite por medio
de un tercer tipo de ondas, las
superficiales. La propagación
de las ondas sigue de un
hipocentro hasta la superficie.
Este hipocentro puede ser en
zonas de placas divergente
(Islandia), convergente (Chile),
explosiones volcánicas o fallas
transformantes (Falla de San
Andrés, California). Como el
movimiento de las placas o
terrenos no esta fluyendo, se
acumula la energía hasta que
se libera con un movimiento
fuerte de la superficie.
Sedimentología
• Sedimentos son productos de meteorización y erosión,
se pueden ser transportados en el fondo (arrastre,
rodadura, saltación) o bien dentro del fluido (suspensión,
disolución, flotación). El tipo de transporte condiciona el
grupo de roca sedimentaria. Las detríticas (Ej.,
conglomerados) mantienen su integridad física durante
el transporte. Las físico-químicas (Ej., fosfatos,
evaporitas y algunos carbonatos) se forman por la
precipitación de sustancias que se encontraban en
disolución. Las biogénicas se forman directamente de la
actividad de organismos, las rocas organógenas
(carbonatos, fosfatos, silíceas) y las rocas orgánicas
(carbón, petróleo).
Biogenéticas
Detríticas
- Conglomerados
- Areniscas
- Limonitas
- Arcillitas
Origen Físico-Químico
- Carbonatos (de precipitación;
diagenéticos – Ej. Dolomíta)
- Evaporitas (Ej. Yeso, Ej. Halitita)
- Ferruginosas, Fosfatos
Organógenas
Orgánicas
- Carbonatos (Autóctonos, Ej.
Caliza coralina; Alóctonos,
Ej. Calcarenita)
- Fosfatos
- Silíceas, Ej. Diatomita
- Carbón
- Petróleo
• Meteorización: Factores
ambientales físicos y químicos
que atacan a las rocas, las
cuartean, disgregan y
descomponen. Meteorización
física (temperatura y agua/
fluidos, gelivación), desarrollo
fundamentalmente en
ambientes desérticos y
periglaciares. Meteorización
química, disgregación de las
rocas por procesos químicos
(hidrólisis etc.).
Erosión, transporte y
sedimentación
•
La erosión es la disgregación y además el transporte que evacua los fragmentos arrancados.
Existen distintos agentes de transporte, que dependen fundamentalmente del clima de cada lugar
(ríos, glaciares, ambiente desértico, etc.), pero, excepto el viento, todos tienen su última causa en
la fuerza gravitatoria. Tipos de transporte: flotando, los restos de vegetales en fluidos; disueltas,
sustancias solubles en el agua; en suspensión con largos recorridos, partículas pequeñas;
saltación, fragmentos relativamente grueso, por la fuerza del agua/ viento y finalmente materiales
pesados se deslizan y ruedan; arrastre y rodadura. Sedimentación: Finalmente, cuando la
energía del agente de transporte decrece o cesa, los materiales quedan abandonados. Estas
zonas con energía mínima son denominadas cuencas sedimentarias y coinciden generalmente
con los mares y los océanos.
Clasificación de las Partículas
• Diagénesis: Una serie de procesos que, en general, tienden a la
reducción de la porosidad y al aumento de la compactación. Estos
procesos empiezan antes que los componentes del sedimento
hayan alcanzado su estado de reposo. Entre los componentes de
un sedimento en reposo circulan fluidos con diversos iones in
disolución (comúnmente Ca2+ u CO2-3) que pueden formar
distintos tipos de cemento, que confieren más rigidez a los
materiales. El proceso diagenético se desarrolla a distintas
profundidades, no existe un límite entre los procesos diagenéticos y
los de metamorfismo a bajo grado. La diagénesis realza las
diferencias originales entre los sedimentos (tamaño de grano, color,
etc.). Las rocas sedimentarias se configuran en capas de una cierta
continuidad lateral, que se denominan estratos.
Ambientes sedimentarios
• Dinámica terrestre
• Aguas de arroyada
• Fenómenos de ladera (desplazamiento de partículas por las aguas
de arroyada), Solifluxión (desarrollo sobre materiales arcillosos
empapados en agua, la cantidad de agua que contenga la roca
determina el grado de plasticidad, si es muy alto se comporta como
líquido
materiales pueden fluir y alcanzar bastante velocidad
coladas de barro)
• Torrentes y ríos: en cualquier corriente fluvial se pueden
distinguir tres tramos: un tramo alto. Situado en la zona
de mayor pendiente y caracterizado por la labor erosiva;
un tramo medio, en el que alternan erosión y
sedimentación y, en la zona distal, un tramo inferior, con
actuación básica de la sedimentación. En los torrentes
son los tres tramos: cuenca de recepción, canal de
desagüe y cono de deyección.
• Agente lacustre: Sedimentación de detritus y sedimento
biogenético
• Modelados kárstico (reacción del carbonato cálcico con
el agua de la lluvia, contiene dióxido de carbono en
disolución): CaCO3 + H2O + CO2 ↔ Ca(CO3H)2 ;
formando cavernas, dolinas, uvalas, etc.
• Glaciares → erosión, transporte (lengua) y
sedimentación (zona de ablación, morrena central y
frontal, posible con un lago morrena), con grietas en la
superficie
•
Acción geológica del viento/ ambiente eólicas: La energía del viento
determina el tamaño máximo de las partículas que puede transportar →
selección de las partículas → deflación. Las partículas que lleve el viento
en suspensión, al chocar contra masas rocosas, realizan una labor erosiva
→ corrosión. Transporte de partículas en suspensión y sobre la saltación.
La sedimentación de las partículas transportadas se produce por la pérdida
de energía del viento o por su llegada a regiones húmedas, donde las
partículas se cohesionan. Las dunas: Acumulaciones móviles de arena, con
forma de montículo, en las que se distinguen una zona de pendiente suave
(barlovento/ luv) y otra de pendiente abrupta (sotavento/ lee). Presentan
superficies internas, laminaciones y estratificaciones cruzadas, que reflejan
sucesivos estadios en su crecimiento. (ejemplo: barjanes, dunas cuya
forma, de media luna → en las zonas marginales, desplazamiento de las
partículas más rápido)
Dinámica marina
• El agua marina actúa como agente geológico y realiza procesos de
erosión, transporte y sedimentación. El oleaje y corrientes marinas
movilizan y redistribuyen los sedimentos. La mayor parte de los
sedimentos procede de los continentes y llega al mar a través de
sistemas fluviales y torrenciales. También se producen sedimentos
marinos autóctonos, en estas zonas fijan organismos el carbonato
cálcico disuelto en el agua y forman caparazones y otros órganos
esqueléticos.
• Un desplazamiento de diversos tamaños de partículas
abajo del nivel del mar se llama corriente de turbidez,
con sedimentación gradado en el lado proximal y distal.
Estas turbiditas pueden causar también pequeños
tsunamis.
• Los sedimentos autóctonos que se producen por
carbonato cálcico sufren por la presión alta, la
temperatura baja y mucho CO2 soluble produce una
descompensación. En una profundidad bajo de 4500 m
no se deposita CaCO3 (carbonato cálcico).
Formación de depósitos de Sal
• Con movimientos tectónicos
se pueden formar barreras
cerca de la costa y una
regresión del mar, la emersión
de zonas subacuáticas, se
produce un ambiente para la
formación de sal. En la bahía
cerrada el agua cambia por la
temperatura del estado líquido
al gaseoso.
• Parecidas son las formaciones
de los salares, la evaporación
produce una concentración
creciente de los elementos
hasta que forman minerales, la
sal.
Estratigrafía
• En el estudio de cuencas sedimentarias
antiguas es de gran utilidad el
reconocimiento de los ambientes
representados por las distintas
asociaciones de rocas sedimentarias.
Para conocer la historia geológica de una
región concreta es de gran interés
establecer cuál ha sido la distribución
espacial y temporal de los ambientes
sedimentarios.
• Literatura:
• Instituto Gallach (?): Historia Natural: Botánica, Angiosperma,
Geología. Obra del Océano Grupo editorial, S.A., Barcelona,
España. ISBN: 84-494-0785-0, Vol. 5.
• Instituto Gallach (?): Historia Natural: Petrografía, Tectónica,
Paleontología. Obra del Océano Grupo editorial, S.A., Barcelona,
España. ISBN: 84-494-0786-9, Vol. 6.
• Océano Grupo editorial, S.A. (1999): Atlas visuales océano:
Geología. Paginas 81. Barcelona, España. ISBN: 84-494-1285-4
• Press, F. & Siever, R. (1995): Allgemeine Geologie. Paginas 732.
Spektrum Akademischer Verlag. Heidelberg-Berlin-Oxford. ISBN:
3860253905.
• Stanley, S.M. (1994): Historische Geologie. Eine Einführung in die
Geschichte der Erde und des Lebens. Paginas 632. Spektrum
Akademischer Verlag. Heidelberg-Berlin-Oxford. ISBN:
3860250094.
• Imágenes:
• Chile, Universidad de Atacama, Departamento de Geología:
• //plata.uda.cl/minas/apuntes/Geología/geologiageneral/geogenap.ht
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