2.2 formación del planeta tierra

INSTITUCIÓN EDUCATIVA INEM “JORGE ISAACS”
CAMPO DE FORMACIÓN CIENTÍFICO
GUIA No. 8 CAPÍTULO 2: “GEOLOGÍA”
¿CÓMO EVOLUCIONA LA TIERRA Y COMO ES SU INTERIOR? ¿QUÉ IMPACTO, A LARGO Y
MEDIANO PLAZO TIENE SOBRE LA VIDA EL USO INADECUADO DE LOS RECURSOS NATURALES?
INTRODUCCIÓN
La geología es la ciencia que estudia el origen, la composición y la estructura de la Tierra con base en las rocas y los
restos de vegetales y animales que existieron en el pasado terrestre. Más concretamente, esta ciencia se ocupa de
estudiar los procesos que modifican la superficie terrestre a través del tiempo. Así, el geólogo, con ayuda de los fósiles,
puede reconstruir la larga e interesante historia de nuestro planeta.
La geología se auxilia de otras ramas como:
 La MINERALOGÍA que estudia las propiedades físico-químicas de los minerales.
 La PETROGRAFÍA que estudia las rocas en general.
 La ESTRATIGRAFÍA que se ocupa de la sucesión cronológica y correlación de los estratos rocosos.
 La PALEONTOLOGÍA que es el estudio de los fósiles, a través de los cuales se investiga el origen y evolución de
la vida.
 La EDAFOLOGÍA que analiza el aspecto formático, el origen de los suelos y la utilidad de éstos.
Con el tiempo, la geología dividió sus objetivos de estudio en varias ramas principales, entre las cuales se destacan la
GEOLOGÍA DINÁMICA, que estudia los fenómenos que modifican la corteza terrestre, y la GEOFÍSICA, que investiga
la física del globo terrestre.
ACTIVIDAD 1
Observa los siguientes videos y explique
A. La importancia de los estudios geológicos.
B. Haga un listado de las ramas de la geología y explique que se estudia en cada una.
C. Mencione carreras universitarias en las cuales una de las principales asignaturas es geología
D. Argumente por qué la historia de la vida se ve influenciada por la historia de la Tierra
http://www.youtube.com/watch?v=JWgFsZND9ko
http://www.youtube.com/watch?v=hARKvYj97JY
http://www.youtube.com/watch?v=yZELvBXxLAk
2.1 ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA
La estructura interna de la Tierra ha sido intensamente estudiada. El hombre aprovecha las áreas montañosas
erosionadas para observar en forma directa las rocas que han existido sobre la corteza terrestre, como sucede en el
Gran Cañón del Colorado, donde la erosión fluvial ha dejado al descubierto casi dos mil metros de historia geológica;
también se han perforado pozos y minas, que a veces llegan a más de 10 km de profundidad.
Se utilizan diferentes métodos para conocer la estructura de la Tierra, los más destacados son:
 Estudios Gravimétricos: Permiten conocer las irregularidades de la gravedad existente en las diferentes capas
terrestres. Estas investigaciones se utilizan para establecer la situación de los diversos tipos de rocas dentro de la
corteza, midiéndose punto por punto la variación de la gravedad que tiene la región, y marcándose sobre un
diagrama, donde se obtienen los valores positivos o negativos de acuerdo con la mayor o menor densidad de las
rocas.
 Estudios Paleomagnéticos: miden los campos magnéticos, lo cual permite conocer los movimientos horizontales de
los bloques de la corteza terrestre y los fósiles que se forman cuando la lava se solidifica y algunos componentes
magnéticos se alinean a lo largo de las fuerzas magnéticas del sitio donde ocurrió una explosión volcánica.
 Estudio de la composición y estructura de los meteoritos: El estudio de los fragmentos de planetas pertenecientes
al sistema solar ha permitido elaborar ciertas hipótesis sobre la composición y estructura de la Tierra, partiendo del
supuesto de una posible semejanza entre nuestro planeta y el que dio origen a los meteoritos.
 Ondas Sísmicas: Es el método indirecto más efectivo para estudiar la estructura de la Tierra. Las observaciones se
realizan mediante las ondas sísmicas a su paso por la masa terrestre, las cuales han permitido descubrir que ésta
posee tres importantes capas: núcleo, manto y corteza terrestre.
Las ondas sísmicas, naturales o provocadas por el hombre, se propagan longitudinalmente o transversalmente por las
diferentes capas de la Tierra; la velocidad con que las atraviesan aumenta o disminuye de acuerdo con las variaciones
de las propiedades físicas de cada una de ellas. Estas ondas sísmicas nos han permitido conocer las diferentes
densidades de los materiales que se encuentran en el interior del planeta. En los lugares en que estas ondas sufren
cambios bruscos se han situado discontinuidades, que son el límite de las capas internas. Las más importantes son la
de Conrad, la de Mohorovicic y la de Gutemberg, nombres de los científicos que las estudiaron.
La discontinuidad de Mohorovicic está en contacto con la corteza terrestre alrededor de los 2900 km de profundidad,
por lo que algunos científicos han tratado de llegar a ella mediante la perforación de un pozo en el fondo del océano
Pacífico, cerca de Baja California, donde, según los estudios realizados, el fondo marino sólo está a 5 Km de esta
discontinuidad, mientras que en otros lugares se encuentra entre 32 y 64 Km. Este proyecto, llamado Mohole, también
estudia el gran número de fósiles que yacen en el fondo del mar.
De menor a mayor profundidad se suceden la corteza, el manto y el núcleo, tres capas de muy distinto grosor y también
de composición diferente.
LA CORTEZA TERRESTRE
Es la capa más exterior de la Tierra, es decir, aquella que podemos ver a simple vista, al menos en su parte superficial.
En ella se encuentran todas las formas del relieve terrestre y las grandes dorsales, y las fosas que accidentan el fondo
de los océanos. Se extiende desde la superficie hasta una zona llamada Discontinuidad de Mohorovicic, donde
aumenta la velocidad de propagación de las ondas sísmicas. Esta discontinuidad lleva el nombre del científico ruso que
la descubrió en 1910.
Comprende dos capas:
SIMA O SUBESTRATO BASALTICO: Constituye la parte inferior de la corteza terrestre. Aquí predominan el silicio y el
magnesio, aunque también se encuentra hierro en cantidades menores (corteza oceánica).
SIAL O CAPA GRANÍTICA: Está formada por silicio y aluminio, que son minerales menos pesados, por lo cual forman la
capa superior de la corteza terrestre; también se le llama granito y constituye los continentes (corteza continental).
La corteza terrestre presenta un espesor muy distinto debajo de los océanos, donde mide entre 5 y 10 Km, en cambio
debajo de los continentes puede alcanzar hasta 70 Km.
EL MANTO
Se sitúa desde la discontinuidad de Gutemberg hasta la de Mohorovicic. Esta última discontinuidad comienza a los
2900 Km de profundidad. El manto consta de dos estratos:
MANTO EXTERIOR O SUPERIOR: Llamado también Astenosfera, que tiene características de un cuerpo viscoso con
diversas temperaturas y densidades, causa por la cual sus capas realizan movimientos de ascenso y descenso, es
decir, movimientos de convección que pueden originar plegamientos, fracturas o fallas sobre la corteza terrestre ,
además de la deriva continental. En esta capa también se encuentran depósitos de Magma, de donde procede la lava
de los volcanes. Está formado por pallasita, mineral silicatado que contiene aluminio, por lo cual su densidad es menor
en relación con el manto inferior.
MANTO INTERNO O INFERIOR: Denominado también Mesosfera, que presenta las características de un cuerpo
sólido; está formado por peridotita, que es una roca pesada, compuesta fundamentalmente por silicatos de magnesio y
hierro; a medida que aumenta la profundidad crece la cantidad de hierro.
EL NUCLEO
Tiene un espesor de 3470 Km; las ondas sísmicas que lo han atravesado indican que está formado por dos capas que
son:
NUCLEO INTERIOR SOLIDO, con 1370 Km. De espesor, y NUCLEO EXTERIOR LIQUIDO, con 2100 Km.
El núcleo está compuesto principalmente por níquel y hierro (NIFE) además de Cobalto; su temperatura oscila entre los
3000 y los 5500 grados centígrados, y su presión es de alrededor de 4 millones de veces la atmosférica, lo cual hace
que el níquel y el hierro se compacten como sólidos.
El núcleo interno es rígido; está formado en su mayor parte por hierro.
Se cree que el núcleo externo es una alteración metálica de las capas inferiores del manto; probablemente permanecen
en estado líquido.
Entre estos dos núcleos se encuentra una zona de transición de cerca de 150 Km. De espesor. Las variaciones de las
corrientes de hierro fundido que existen en el núcleo exterior son tal vez responsables del campo magnético de la
Tierra.
Las ondas sísmicas tienen una variación de velocidad significativa por la diferencia de densidad que se encuentra al
llegar a la discontinuidad de Gutemberg, la cual está situada entre el núcleo y el manto.
TALLER No. 1
1. Realice un mapa conceptual en el cual se observe la estructura de la Tierra de acuerdo a sus diversas capas:
atmósfera, hidrosfera, litosfera.
2. ¿Cómo explicar el hecho de que los materiales de la Tierra se organizaron en corteza, manto y núcleo?
3. Explique en qué consiste el Proyecto “Moho”.
4. Defina los siguientes términos: Discontinuidad, falla, plegamiento, lava, meteorito, bólido, fosa, convección,
magma.
2.2 FORMACIÓN DEL PLANETA TIERRA
La idea más aceptada es que la Tierra se formó al mismo tiempo que el sistema solar, hace unos 4.500 millones de
años. Una enorme nube de gas y polvo cósmico se condensó en un núcleo central, que dio origen al Sol, rodeado por
una gigantesca envoltura en rotación. La materia de esta envoltura se diferenció en pequeños remolinos de materia
condensada que progresivamente atraían partículas más grandes, por gravedad, para formar aglomeraciones cada vez
mayores. El proceso continuó con la formación de esferas que eran capaces de seguir atrayendo materiales dispersos.
La fusión de estas esferas, llevó finalmente, a la formación de los planetas y sus satélites.
La Tierra primitiva era bombardeada permanentemente por meteoritos y partículas estelares. Estas colisiones, sumadas
a la desintegración de los elementos radiactivos generaron gran cantidad de calor, que elevó la temperatura en el
interior del planeta por encima del punto de fusión de los metales.
En esta masa interior fundida, se produjo la separación de los elementos pesados, como el hierro y el níquel, que se
acumularon en las zonas más profundas. La parte media quedó ocupada por compuestos más livianos, como los
silicatos de hierro y magnesio, sobre los cuales flotaron los compuestos menos densos, como los silicatos de aluminio.
ORIGEN DEL AGUA
Al calentarse la Tierra, el vulcanismo provocó que el hidrógeno y el oxígeno se liberaran de algunos minerales y se
asociaran en forma de vapor de agua. Hay que tener en cuenta que más del 90% de los gases producidos por las
erupciones volcánicas es vapor de agua. Adicionalmente, los cometas que colisionaban contra el planeta podían
aportar agua en forma de hielo, contribución que se cree especialmente abundante en las últimas fases de la
consolidación de la Tierra: aproximadamente 88% del total del agua actual del planeta. El enfriamiento progresivo de la
atmósfera precipitó el vapor de agua en forma de lluvia, que se evaporó de nuevo al contacto con la Tierra. Finalmente,
la temperatura descendió lo suficiente para soportar un océano líquido. Los primeros indicios de una cubierta liquida
datan de hace 3.800 millones de años, cuando se supone que concluyó el proceso de incorporación de nuevos
materiales. Desde entonces, se cree que el volumen de agua que circula en el planeta ha variado muy poco. La posición
privilegiada de la Tierra en cl sistema solar le permitió tener agua líquida de forma permanente, lo cual es esencial para
la existencia de vida.
ORIGEN DE LAS SALES DEL MAR
Se cree que la gran mayoría de los iones que componen las sales del agua marina, como el cloro, el azufre, el
bicarbonato, el calcio, el magnesio, el sodio y el potasio provienen, por un lado, del vulcanismo y por otro lado, de la
descomposición y disolución de las rocas.
 Las emisiones volcánicas aportaron, además de vapor de agua, otras sustancias volátiles, como nitrógeno, dióxido
de carbono, ácido clorhídrico y ácido sulfúrico que se disolvieron en el agua en forma de iones negativos
 La descomposición de las rocas de la corteza por el ataque químico de las aguas ácidas, liberó iones positivos que
fueron disueltos y transportados por los ríos al mar.
En la actualidad, se admite que la salinidad del mar ha sido muy constante durante los últimos 600 millones de años.
ORIGEN DE LA ATMÓSFERA
Actualmente, se considera que más del 99% de la masa de la atmósfera proviene de la pérdida de compuestos
volátiles de la corteza por efecto del vulcanismo; esto quiere decir que la atmósfera surgió después de la formación del
planeta. Se cree que la atmósfera primitiva estaba compuesta, en mayor proporción, por nitrógeno y en mucha menor
proporción, por agua, dióxido de carbono y otros gases producidos por el vulcanismo.
EFECTO DE LOS SERES VIVOS EN LA EVOLUCIÓN DEL PLANETA
La primera contribución de los seres vivos fue el aporte de oxígeno libre a la atmósfera terrestre. Con la aparición de la
fotosíntesis, realizada inicialmente por las cianobacterias y luego por las plantas, se comenzó a liberar el oxígeno que
estaba ligado a las moléculas de agua y dióxido de carbono.
En un inicio, todo el oxígeno se consumió por la oxidación del hierro disuelto en el mar en forma de óxido ferroso y,
luego, en la oxidación, de los materiales de la corteza. Sólo comenzó la acumulación de oxígeno libre en la atmósfera,
cuando la cantidad de oxígeno producido por los fotosintetizadores fue mayor que la demanda de oxigeno por parte de
sustancias reducidas en el agua y la corteza.
La cantidad de oxígeno libre en la atmósfera se estabilizó hace unos 2.000 millones de años, y desde entonces su
concentración ha permanecido muy constante: cerca de un 21% en volumen. Esta concentración es vital, ya que por
debajo de 15% no podría arder ningún material, y por encima del 25% incluso la materia orgánica podría hacer
combustión espontánea.
El incremento de oxígeno también permitió la formación de una capa de ozono,O 3, mediante una reacción espontánea
entre el oxígeno y los rayos ultravioleta solares. La capa de ozono, que está ubicada a unos 50 Km de la corteza
terrestre, protege a los seres vivos de la destrucción por los rayos ultravioleta. Su presencia permitió a los organismos
colonizar las aguas menos profundas y, finalmente, la tierra firme.
Otro efecto de los seres vivos fue la transformación de la corteza terrestre en suelo. El suelo permite el
asentamiento de comunidades y de ecosistemas, y es el resultado de la interacción entre los seres vivos, la
atmósfera y la corteza terrestre. Los seres vivos aceleran la degradación de las rocas, que es el paso inicial para la
formación del suelo, y aportan la materia orgánica que constituye las capas superiores.
EVOLUCIÓN DE LA CORTEZA TERRESTRE
Una vez establecidos todos los componentes de nuestro planeta, agua, corteza y atmósfera, la Tierra no
permaneció estática. Por el contrario, desde su formación, nuestro planeta ha estado en constante dinámica y en
permanente cambio, tanto en su estructura como en su composición. El conjunto de accidentes geográficos en la
superficie terrestre, o relieve, como lo vemos hoy, ha sido modificado a través de la historia de nuestro planeta
mediante dos tipos de procesos geológicos: los procesos geológicos internos o endógenos y los procesos geológicos
externos o exógenos.
PROCESOS GEOLÓGICOS INTERNOS O ENDÓGENOS
Los procesos internos son el resultado de la dinámica Interna del planeta. Esta dinámica se manifiesta principalmente a
través de la actividad volcánica, la actividad sísmica y la actividad tectónica.
LA ACTIVIDAD VOLCÁNICA
El vulcanismo permite la llegada de los materiales del magma interno a la corteza externa. El magma es una masa de
rocas fundidas, rico en gases, que se encuentra en el manto terrestre a temperaturas entre los 700 y los 1.200 grados
centígrados. A través de los volcanes, el magma asciende lentamente desde el interior de la Tierra, y brota con la
erupción del volcán y el derramamiento en forma de lava. Esta erupción puede ser explosiva o puede ser tranquila,
dependiendo principalmente, de la composición, viscosidad y temperatura de la lava; sus efectos pueden ser más o
menos destructivos en la corteza.
Al contacto con el aire, la lava se enfría y se solidifica en forma de rocas que se agregan a la corteza externa.
En el interior del volcán, la lava puede solidificarse y formar rocas cristalinas, o puede alterar la composición de las otras
rocas del interior de la corteza y formar rocas metamórficas.
El magma también puede ascender en el fondo oceánico y producir volcanes submarinos que cambian las condiciones
locales del agua marina.
LA ACTIVIDAD SÍSMICA
Los sismos, los temblores y los terremotos, ocurren como resultado de fricciones y tensiones entre conjuntos de roca
sólida, en determinadas zonas de la corteza, que se manifiestan en una breve y brusca sacudida en la superficie.
Cuando la energía acumulada durante cierto tiempo se libera de forma instantánea, se produce un terremoto.
Dependiendo de la intensidad de los terremotos o de los temblores, pueden originar diferentes efectos en la corteza:
grietas, fisuras, desprendimiento de bloques de roca y aludes en las montañas, entre otros.
LA ACTIVIDAD TECTÓNICA
La corteza exterior de la Tierra, también llamada litosfera, no es una unidad rígida. Por el contrario, está dividida en
grandes bloques, o placas tectónicas, que se desplazan horizontalmente sobre una capa viscosa, al igual que lo hacen
grandes bloques de hielo que flotan sobre el agua. Dichos fragmentos, sobre los cuales reposan los continentes,
chocan, se alejan o se rozan lateralmente, lo que se conoce como la actividad tectónica de la Tierra. A lo largo de la
evolución del planeta, la actividad tectónica ha sido responsable del movimiento de los continentes y de la formación de
supercontinentes, océanos, arcos de islas, montañas y cordilleras, entre otros. La tectónica de placas también explica la
distribución global de los terremotos y volcanes, y la formación de pliegues y fallas.
En el fondo de los océanos se han encontrado verdaderas cordilleras sumergidas, las dorsales oceánicas, que se
extienden a lo largo de 65.000 Km por los océanos de todo el mundo. Estas dorsales son puntos de renovación y
expansión de la litosfera, ya que e] magma que brota de ellas se solidifica en roca y se agrega a la corteza externa.
Estas zonas de separación de placas, llamados bordes divergentes, son las responsables de la formación de océanos.
En el otro extremo de las placas ocurren zonas de choque y de destrucción, llamados orógenos, o bordes convergentesCuando dos placas cbocan o convergen, la litosfera se deforma, se pliega y se quiebra. Los orógenos son los
responsables de la formación de pliegues o deformaciones de la corteza, fallas geológicas en las zonas de ruptura, y
finalmente arcos de islas, montañas y cordilleras.
Estos levantamientos de la litosfera causan el afloramiento de rocas escondidas bajo tierra y permiten a los geólogos y
paleontólogos estudiar rocas y fósiles muy antiguos, sin necesidad de excavar en las profundidades de la corteza. Por
ejemplo, en los alrededores de Villa de Leyva, en Boyacá, se encuentran fósiles de animales marinos de cientos de
millones de años, dado que antiguamente la zona estaba sumergida en el mar. Con el levantamiento de la cordillera de
los Andes, este estrato rocoso afloró y puede ser estudiado a más de 2.000 metros de altura.
PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS O EXÓGENOS
Los procesos geológicos externos se deben a la interacción de la corteza terrestre con la atmósfera, la hidrosfera y la
biosfera. Esta acción se manifiesta a través de la acción conjunta de los vientos, el agua y los seres vivos, que
moldean y transforman poco a poco el relieve. Se diferencian dos procesos exógenos principales: la meteorización de
las rocas y la denudación del relieve.
LA METEORIZACIÓN
La meteorización consiste en la descomposición de las rocas de la corteza terrestre. Esta descomposición puede ser
física o mecánica, y química. Mediante la meteorización física, las masas de roca sólida se rompen en fragmentos
más pequeños. En la meteorización química, la acción del agua, los ácidos y el oxígeno cambian la composición
química de los minerales de los fragmentos rocosos. El clima es un importante factor de meteorización y determina la
predominancia de un tipo o del otro. Por ejemplo, en zonas secas y frías será más importante la meteorización física,
mientras que en zonas húmedas y cálidas será determinante la meteorización química. La meteorización también es el
primer paso para la formación del suelo, en el cual participan y colaboran los seres vivos.
LA DENUDACIÓN DEL RELIEVE
Las partículas resultantes de la meteorización de las rocas siguen el ciclo de la denudación del relieve, que comprende
erosión, transporte y sedimentación.
 LA EROSIÓN, es la movilización de los materiales que resultan de la meteorización, mediante el agua, el hielo o el
aire.
 EL TRANSPORTE, es el traslado de las partículas desde las zonas donde ocurre la erosión hasta donde se
sedimentan; normalmente, desde las regiones más elevadas hacia las más bajas.
 LA SEDIMENTACIÓN consiste en depositar las partículas transportadas en las zonas donde finalmente se
acumulan, denominadas cuencas sedimentarias. Las cuencas sedimentarias más importantes son los océanos,
pero las partes bajas de las cuencas de los ríos y las depresiones como los lagos, también son importantes zonas
de sedimentación. Después de miles de años de acumulación, los sedimentos más profundos se transforman en
rocas sedimentarias
AGENTES DE PROCESOS EXÓGENOS
Según el agente que provoca los procesos de denudación del relieve, se pueden diferenciar:
PROCESOS EÓLICOS, cuando son causados por viento. Ocurren principalmente en zonas secas como los desiertos.
PROCESOS FLUVIOTORRENCIALES, cuando son resultado de la acción de las aguas dulces sobre los continentes:
lluvias, escorrentía superficial, arroyos y ríos. Es el principal agente de meteorización y denudación en zonas no
desérticas.
PROCESOS MARINOS, cuando los producen las aguas de mares y océanos sobre sus costas.
PROCESOS GLACIARES, cuando el hielo es el agente causante. Por ejemplo, al congelarse el agua filtrada dentro de
una roca, la rompe desde el interior y el desplazamiento de las grandes masas de hielo es responsable de los
característicos valles glaciares o valles en V de alta montaña.
PROCESOS BIÓTICOS, cuando son resultado de la acción de los seres vivos. Los organismos participan activamente
en la meteorización de las rocas, pero pueden reducir los efectos de la erosión mediante la formación del suelo y el
asentamiento de comunidades sobre él. Cuando el agente biótico es el hombre, se denominan procesos antrópicos.
TALLER No. 2
1
¿De qué forma han contribuido los volcanes a la evolución de la corteza terrestre?
2
Explique las diferencias que hay entre:
2.1 Procesos geológicos internos y procesos geológicos externos.
2.2 Placas tectónicas y actividad tectónica.
2.3 Meteorización y denudación.
3.
3.1
3.2
3.3
3.4
Explique las siguientes relaciones:
El hielo como agente de meteorización.
El agua como agente de meteorización.
Los seres vivos como agentes de meteorización.
Los seres vivos y el suelo.
4. Explique las siguientes afirmaciones:
4.1 Sin el componente biótico, los suelos de la Tierra no podrían ser lo que son ahora.
4.2 Los seres vivos son los que determinan la composición atmosférica y quienes regulan dicha composición.