GEOLOGÍA Unidad 1. Tópicos Generales de la Geología

GEOLOGÍA
Unidad 1. Tópicos Generales de la Geología
Construcción Civil. 2do Año. 3er Trimestre
Nayree A Quiñones S
17/05/2009
ÍNDICE
Disciplinas dentro de las ciencias geológicas...................................................................................5
Geología estructural..................................................................................................................... 5
Geología histórica........................................................................................................................ 5
Geología económica .................................................................................................................... 6
Sismología ................................................................................................................................... 6
Vulcanología................................................................................................................................ 6
Astrogeología o exogeología o geología planetaria .................................................................... 6
Cristalografía ............................................................................................................................... 6
Estratigrafía ................................................................................................................................. 7
Geología del petróleo................................................................................................................... 7
Gemología ................................................................................................................................... 7
Geomorfología............................................................................................................................. 7
Geoquímica.................................................................................................................................. 7
Geofísica ...................................................................................................................................... 8
Hidrogeología .............................................................................................................................. 8
Mineralogía.................................................................................................................................. 9
Paleontología ............................................................................................................................... 9
Petrología..................................................................................................................................... 9
Sedimentología ............................................................................................................................ 9
Composición y estructura de la tierra.............................................................................................10
1.
Modelo geoestático........................................................................................................ 11
2.
Modelo geodinámico ..................................................................................................... 12
Tectónica de placas (del griego tekton, "el que construye") ..........................................................13
Placas existentes ........................................................................................................................ 14
Antecedentes históricos ............................................................................................................. 16
Límites de Placas ....................................................................................................................... 17
Límite divergente o constructivo: las dorsales ...................................................................... 18
Límite convergente o destructivo .......................................................................................... 18
Límite transformante o conservativo..................................................................................... 19
Tipos de placas .......................................................................................................................... 20
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Bordes de placa.......................................................................................................................... 20
Medición de la velocidad de las placas tectónicas .................................................................... 21
Relieve continental .........................................................................................................................21
Deriva continental ..........................................................................................................................22
Terremoto o sismo ..........................................................................................................................22
Origen ........................................................................................................................................ 23
Localización............................................................................................................................... 23
Propagación ............................................................................................................................... 24
Terremotos inducidos ................................................................................................................ 24
Magnitud en Escala Richter................................................................................................... 25
Suelos .............................................................................................................................................25
Suelos (Ciencias de la Tierra y de la vida) ................................................................................ 25
Causas de la degradación o destrucción de los suelos........................................................... 26
Formación del suelo .............................................................................................................. 27
Composición.......................................................................................................................... 28
Estructura del suelo ............................................................................................................... 30
Clasificación del suelo........................................................................................................... 33
Suelos (Ingeniería)..................................................................................................................... 34
Proceso de formación ............................................................................................................ 36
Alteraciones de los suelos después de su formación ............................................................. 39
Rocas ..............................................................................................................................................42
Los minerales que forman las rocas .......................................................................................... 43
Relaciones entre los cuerpos de roca ......................................................................................... 44
Formas y orígenes...................................................................................................................... 44
Relaciones temporales ............................................................................................................... 44
Macizo rocoso............................................................................................................................ 45
La clasificación de las rocas ...................................................................................................... 45
El ciclo de las Rocas .................................................................................................................. 46
Etapa 1: Formación de roca ígnea ......................................................................................... 46
Etapa 2: Formación de roca sedimentaria.............................................................................. 59
Etapa 3: Formación de roca metamórfica.............................................................................. 66
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Diferencias entre Roca y Suelo ......................................................................................................69
Estratos geológicos.........................................................................................................................70
Estratificación ............................................................................................................................ 70
Estructuras geológicas ....................................................................................................................71
Pliegues...................................................................................................................................... 72
Fallas.......................................................................................................................................... 73
Diaclasas (del griego dia “a través de” y klasis “rotura”) ......................................................... 74
Características de una diaclasa .............................................................................................. 74
Planos de exfoliación................................................................................................................. 75
Basculamientos.......................................................................................................................... 75
FUENTES CONSULTADAS ........................................................................................................76
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La Tierra se formó al mismo tiempo que el Sol y el resto del Sistema Solar, hace unos
4570 millones de años y es el único planeta en el que hasta ahora se conoce la existencia de vida.
Geología (del griego geo “tierra” y logos “estudio”)
Es la ciencia que estudia la forma interior y exterior del globo terráqueo:
•
La materia que la compone
•
Su mecanismo de formación
•
Los cambios o alteraciones que ésta ha experimentado desde su origen
•
La textura y estructura que tiene en el actual estado.
Disciplinas dentro de las ciencias geológicas
Geología estructural
Estudia la corteza terrestre, sus estructuras y su relación en las rocas que las
contienen. Estudia la geometría de las formaciones rocosas y la posición en que aparecen
en superficie. Interpreta y entiende el comportamiento de la corteza terrestre ante los
esfuerzos tectónicos y su relación espacial, determinando la deformación que se produce,
y la geometría subsuperficial de estas estructuras.
Geología histórica
Estudia las transformaciones de la Tierra, desde su origen, hace unos 4.500
millones de años, hasta el presente. Para facilitar los análisis, los geólogos han realizado
divisiones cronológicas a escala planetaria dividida en eones, eras, periodos, épocas y
edades. Esta escala se basa en los grandes eventos biológicos y geológicos.
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Geología económica
Estudia las rocas en búsqueda de riquezas minerales que puedan ser explotadas por
el hombre. Cuando la geología halla los depósitos, comienza la explotación minera.
Sismología
Los terremotos y la propagación de ondas sísmicas son estudiados por la
sismología. El proceso de ruptura de rocas, responsable de la liberación de las ondas
sísmicas, es uno de sus principales puntos de interés.
Vulcanología
Los volcanes, el magma y la lava, pertenecen al terreno de la vulcanología. Esta
disciplina observa las erupciones volcánicas e intenta predecirlas.
Astrogeología o exogeología o geología planetaria
Se encarga de aplicar las técnicas y conocimientos geológicos a los cuerpos
celestes como los planetas, los cometas y los asteroides.
Cristalografía
Es la ciencia geológica que se dedica al estudio científico de estructuras cristalinas.
Los métodos cristalográficos se apoyan fuertemente en el análisis de los patrones de
difracción1 que surgen de una muestra cristalina al irradiarla con un haz de rayos X,
neutrones o electrones. La estructura cristalina también puede ser estudiada por medio de
microscopía electrónica.
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Difracción: Desviación de un haz luminoso o una onda acústica al tocar un cuerpo opaco, que se encuentra en su
trayectoria.
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Estratigrafía
Es la rama de la geología que trata del estudio e interpretación de las rocas
sedimentarias estratificadas, y de la identificación, descripción, secuencia, tanto vertical
como horizontal; cartografía y correlación de las unidades estratificadas de rocas.
Geología del petróleo
Se combinan diversos métodos o técnicas exploratorias para seleccionar las
mejores oportunidades o “plays” para encontrar hidrocarburos (petróleo y gas).
Gemología
La gemología es la ciencia, arte y profesión de identificar y evaluar las gemas.
Geomorfología
Tiene por objeto la descripción y la explicación del relieve terrestre, continental y
marino, como resultado de la interferencia de los agentes atmosféricos sobre la superficie
terrestre. Se puede subdividir, a su vez, en tres vertientes: G. Estructural que trata de la
caracterización y génesis de las “formas del relieve”, como unidades de estudio. La G.
Dinámica, sobre la caracterización y explicación de los procesos de erosión y
meteorización por los principales agentes (viento y agua). Y la G. Climática, sobre la
influencia del clima sobre la morfogénesis (dominios morfoclimáticos).
Geoquímica
Estudia la composición y el comportamiento químico de la Tierra, determinando la
abundancia absoluta y relativa de los elementos químicos, distribución y migración de los
elementos entre las diferentes partes que conforman la Tierra (hidrosfera, atmósfera,
biosfera y litosfera) utilizando como principales muestras minerales y rocas componentes
de la corteza terrestre, intentando determinar las leyes o principios en las cuales se basa tal
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distribución y migración.
En 1923 el químico V.W Goldschmidth clasificó los elementos químicos en
función a su historia geológica de la siguiente forma: «atmósfilos» que forman la
atmósfera como son los gases, «calcófilos» como son las arenas y cristales (silicatos y
carbonatos), «litófilos» corteza son sencillos como sulfuros, y «siderófilos» que son
metales que se conservan puros.
Geofísica
Estudia la Tierra desde el punto de vista de la física y su objeto de estudio está
formado por todos los fenómenos relacionados con la estructura, condiciones físicas e
historia evolutiva de la Tierra. Al ser una disciplina experimental, usa para su estudio
métodos cuantitativos físicos como la física de reflexión y refracción, y una serie de
métodos basados en la medida de la gravedad, de campos electromagnéticos, magnéticos
o eléctricos y de fenómenos radiactivos. En algunos casos dichos métodos aprovechan
campos o fenómenos naturales (gravedad, magnetismo terrestre, mareas, terremotos,
tsunamis, etc) y en otros son inducidos por el hombre (campos eléctricos y fenómenos
sísmicos).
Hidrogeología
La hidrogeología es una rama de las ciencias geológicas que estudia las aguas
subterráneas en lo relacionado con su origen, su circulación, sus condicionamientos
geológicos, su interacción con los suelos, rocas y humedales (freatogénicos); su estado
(líquido, sólido y gaseoso) y propiedades (físicas, químicas, bacteriológicas y radiactivas)
y su captación.
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Mineralogía
Estudia las propiedades físicas y químicas de los minerales que se encuentran en el
planeta en sus diferentes estados de agregación.
Por mineral se entiende una materia de origen inorgánico, que presenta una
composición química definida además, generalmente, por una estructura cristalográfica
(minerales cristales, de lo contrario son llamados minerales amorfos) y que suele
presentarse en estado sólido y cristalino a la temperatura media de la Tierra, aunque
algunos, como el agua y el mercurio, se presentan en estado líquido.
Paleontología
La Paleontología es la ciencia que estudia e interpreta el pasado de la vida sobre la
Tierra a través de los fósiles. Parte de sus fundamentos y métodos son compartidos con la
Biología. Se subdivide en Paleobiología, Tafonomía y Biocronología y aporta
información necesaria a otras disciplinas —estudio de la evolución de los seres vivos,
bioestratigrafía, paleogeografía o paleoclimatología, entre otras—.
Petrología
La petrología es ciencia geológica que consiste en el estudio de las propiedades
físicas, químicas, mineralógicas, espaciales y cronológicas de las asociaciones rocosas y
de los procesos responsables de su formación. La petrografía, disciplina relacionada, trata
de la descripción y las características de las rocas cristalinas determinadas por examen
microscópico con luz polarizada.
Sedimentología
Estudia los procesos de formación, transporte y depósito de materiales que se
acumulan como sedimentos en ambientes continentales y marinos y que normalmente
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forman rocas sedimentarias. Trata de interpretar y reconstruir los ambientes sedimentarios
del pasado. Se encuentra estrechamente ligada a la estratigrafía, si bien su propósito es el
de interpretar los procesos y ambientes de formación de las rocas sedimentarias y no el de
describirlas como en el caso de aquella.
Litología
La litología es la parte de la geología que trata de las rocas, especialmente de su
tamaño de grano, del tamaño de las partículas y de sus características físicas y químicas.
Entendemos por roca una masa de materia mineral coherente, consolidada y
compacta. Se puede clasificar por su edad, su dureza o su génesis (ígneas, sedimentarias y
metamórficas).
Cuando existen rocas masivas de un solo tipo, o con una estructura similar, la
naturaleza de las rocas puede condicionar el relieve. Los tipos de relieve por causas
litológicas más significativos son: el relieve cárstico, el relieve sobre rocas metamórficas
y el relieve volcánico.
Composición y estructura de la tierra
La Tierra tiene una estructura compuesta por cuatro grandes zonas o capas: la geosfera, la
hidrosfera, la atmósfera y la biosfera. Estas capas poseen diferentes composiciones químicas y
comportamiento geológico. Su naturaleza puede estudiarse a partir de la propagación de ondas
sísmicas en el interior terrestre y a través de las medidas de los diferentes momentos
gravitacionales de las distintas capas obtenidas por diferentes satélites orbitales.
Los geólogos han diseñado dos modelos geológicos que establecen una división de la
estructura terrestre:
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1. Modelo geoestático
•
Corteza: Es la capa más superficial y tiene un espesor que varía entre los 12 km, en los
océanos, hasta los 80 km en cratones (porciones más antiguas de los núcleos
continentales). La corteza está compuesta por basalto en las cuencas oceánicas y por
granito en los continentes.
•
Manto: Es una capa intermedia entre la corteza y el núcleo que llega hasta una
profundidad de 2900 km. El manto está compuesto por peridotita. El cambio de la corteza
al manto está determinado por la discontinuidad de Mohorovicic. El manto se divide a su
vez en manto superior y manto inferior. Entre ellos existe una separación determinada por
las ondas sísmicas, llamada discontinuidad de Repetti (700 km).
•
Núcleo: Es la capa más profunda del planeta y tiene un espesor de 3475 km. El cambio
del manto al núcleo está determinado por la discontinuidad de Gutenberg (2900 km).
El núcleo está compuesto de una aleación de hierro y níquel, y es en esta parte donde se
genera el campo magnético terrestre. Éste se subdivide a su vez en el núcleo interno, el cual es
sólido, y el núcleo externo, que es líquido. El núcleo interno está a su vez dividido en dos,
externo (líquido) e interno (sólido, debido a las condiciones de presión). Esta división se produce
en la discontinuidad de Wiechert-Lehman-Jeffreys (5150 km). Tiene una temperatura de entre
4000 y 5000 °C.
La Tierra, vista desde el espacio, tiene un aspecto azulado. Por este motivo también es
conocida como «el planeta azul». Este color se debe a que la superficie de la Tierra está
mayoritariamente cubierta por agua.
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Modelo geoestático del interior terrestre
2. Modelo geodinámico
•
Litosfera: Es la parte más superficial que se comporta de manera elástica. Tiene un
espesor de 250 km y abarca la corteza y la porción superior del manto.
•
Astenosfera: Es la porción del manto que se comporta de manera fluida. En esta capa las
ondas sísmicas disminuyen su velocidad.
•
Mesosfera: También llamada manto inferior. Comienza a los 700 km de profundidad,
donde los minerales se vuelven más densos sin cambiar su composición química. Está
formada por rocas calientes y sólidas, pero con cierta plasticidad.
•
Capa D: Se trata de una zona de transición entre la mesosfera y la endosfera. Aquí las
rocas pueden calentarse mucho y subir a la litosfera, pudiendo desembocar en un volcán.
•
Endosfera: Corresponde al núcleo del modelo geoestático. Formada por una capa externa
muy fundida donde se producen corrientes o flujos y otra interna, sólida y muy densa.
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Modelo geodinámico del interior terrestre
Tectónica de placas (del griego tekton, "el que construye")
Es una teoría geológica que explica la forma en que está estructurada la litosfera (la
porción externa más fría y rígida de la Tierra). La teoría da una explicación a las placas tectónicas
que forman la superficie de la Tierra y a los desplazamientos que se observan entre ellas en su
deslizamiento sobre el manto terrestre fluido, sus direcciones e interacciones. También explica la
formación de las cadenas montañosas (orogénesis). Así mismo, da una explicación satisfactoria
de por qué los terremotos y los volcanes se concentran en regiones concretas del planeta (como el
cinturón de fuego del Pacífico) o de por qué las grandes fosas submarinas están junto a islas y
continentes y no en el centro del océano.
Las placas tectónicas se desplazan unas respecto a otras con velocidades de 2,5 cm/año lo
que es, aproximadamente, la velocidad con que crecen las uñas de las manos. Dado que se
desplazan sobre la superficie finita de la Tierra, las placas interaccionan unas con otras a lo largo
de sus fronteras o límites provocando intensas deformaciones en la corteza y litósfera de la
Tierra, lo que ha dado lugar a la formación de grandes cadenas montañosas (verbigracia los
Andes y Alpes) y grandes sistemas de fallas asociadas con éstas (por ejemplo, el sistema de fallas
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de San Andrés). El contacto por fricción entre los bordes de las placas es responsable de la mayor
parte de los terremotos. Otros fenómenos asociados son la creación de volcanes (especialmente
notorios en el cinturón de fuego del océano Pacífico) y las fosas oceánicas.
La tectónica de placas causa que:
•
Los continentes se unan entre sí o se fragmenten
•
Los océanos se abran
•
Se levanten montañas
•
Se modifique el clima
•
Se cree nueva corteza en los fondos marinos
•
Se destruya corteza en las trincheras oceánicas
•
Se produzcan colisiones entre continentes que modifican el relieve.
Influyendo todo esto, de forma muy importante en la evolución y desarrollo de los seres vivos.
Placas existentes
Existen, en total, 15 placas:
•
Placa Africana
•
Placa Antártica
•
Placa Arábiga
•
Placa
Escocesa
•
Placa Juan de Fuca
(Scotia)
•
Placa de Nazca
•
Placa Euroasiática
•
Placa del Pacífico
Placa Australiana
•
Placa Filipina
•
Placa
•
Placa de Cocos
•
Placa
•
Placa del Caribe
•
Australiana
Indo-
Norteamericana
•
Placa Sudamericana
Estas, junto a otro grupo más numeroso de placas menores se mueven unas contra otras.
Se han identificado tres tipos de bordes: convergente (dos placas chocan una contra la otra),
divergente (dos placas se separan) y transformante (dos placas se deslizan una junto a otra).
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La teoría de la tectónica de placas se divide en dos partes, la de deriva continental,
propuesta por Alfred Wegener en la década de 1910, y la de expansión del fondo oceánico,
propuesta y aceptada en la década de 1960, que mejoraba y ampliaba a la anterior. Desde su
aceptación ha revolucionado las ciencias de la Tierra, con un impacto comparable al que tuvieron
las teorías de la gravedad de Isaac Newton y Albert Einstein en la Física o las leyes de Kepler en
la Astronomía.
Origen de las placas tectónicas
Según la teoría de la tectónica de placas, la corteza terrestre está compuesta al menos por
una docena de placas rígidas que se mueven a su aire. Estos bloques descansan sobre una capa de
roca caliente y flexible, llamada astenósfera, que fluye lentamente a modo de alquitrán caliente.
Los geólogos todavía no han determinado con exactitud como interactúan estas dos capas,
pero las teorías más vanguardistas afirman que el origen de las placas se debe a corrientes de
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convección en el interior del manto, las cuales fragmentan a la litosfera. Las corrientes de
convección son patrones circulatorios que se presentan en fluidos que se calientan en su base. Al
calentarse la parte inferior del fluido se dilata. Este cambio de densidad produce una fuerza de
flotación que hace que el fluido caliente ascienda. Al alcanzar la superficie se enfría, desciende y
se vuelve a calentar, estableciéndose un movimiento circular auto-organizado. En el caso de la
Tierra se sabe, a partir de estudios de reajuste glaciar, que la astenósfera se comporta como un
fluido en escalas de tiempo de miles de años y se considera que la fuente de calor es el núcleo
terrestre. Se estima que éste tiene una temperatura de 4500°C. De esta manera, las corrientes de
convección en el interior del planeta contribuyen a liberar el calor original almacenado en su
interior, que fue adquirido durante la formación de la Tierra.
Así, en zonas donde dos placas se mueven en direcciones opuestas (como es el caso de la
placa Africana y de Norte América, que se separan a lo largo de la cordillera del Atlántico) las
corrientes de convección forman nuevo piso oceánico, caliente y flotante, formando las
cordilleras meso-oceánicas o centros de dispersión. Conforme se alejan de los centros de
dispersión las placas se enfrían, tornándose más densas y hundiéndose en el manto a lo largo de
zonas de subducción, donde el material litosférico es fundido y reciclado.
Una analogía frecuentemente empleada para describir el movimiento de las placas es que
éstas "flotan" sobre la astenósfera como el hielo sobre el agua. Sin embargo, esta analogía es
parcialmente válida ya que las placas tienden a hundirse en el manto como se describió
anteriormente.
Antecedentes históricos
La tectónica de placas tiene su origen en dos teorías que le precedieron: la teoría de la
deriva continental y la teoría de la expansión del fondo oceánico.
La primera fue propuesta por Alfred Wegener a principios del siglo XX y pretendía
explicar el intrigante hecho de que los contornos de los continentes ensamblan entre sí como un
rompecabezas y que éstos tienen historias geológicas comunes. Esto sugiere que los continentes
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estuvieron unidos en el pasado formando un supercontinente llamado Pangea (en idioma griego
significa "todas las tierras") que se fragmentó durante el período Pérmico, originando los
continentes actuales. Esta teoría fue recibida con escepticismo y eventualmente rechazada porque
el mecanismo de fragmentación (deriva polar) no podía generar las fuerzas necesarias para
desplazar las masas continentales. -Las placas se mueven y causan terremotos-.
La teoría de expansión del piso oceánico fue propuesta hacia la mitad del siglo XX y está
sustentada en observaciones geológicas y geofísicas que indican que las cordilleras mesooceánicas funcionan como centros donde se genera nuevo piso oceánico conforme los continentes
se alejan entre sí. Esto fue propuesto por John Tuzo Wilson.
La teoría de la tectónica de placas fue forjada principalmente entre los años 50 y 60 y se le
considera la gran teoría unificadora de las Ciencias de la Tierra, ya que explica una gran cantidad
de observaciones geológicas y geofísicas de una manera coherente y elegante. A diferencia de
otras ramas de las ciencias, su concepción no se le atribuye a una sola persona como es el caso de
Isaac Newton o Charles Darwin. Fue producto de la colaboración internacional y del esfuerzo de
talentosos geólogos (Tuzo Wilson, Walter Pitman), geofísicos (Harry Hammond Hess, Alan Cox)
y sismólogos (Linn Sykes, Hiroo Kanamori, Maurice Ewing), que poco a poco fueron aportando
información acerca de la estructura de los continentes, las cuencas oceánicas y el interior de la
Tierra.
Límites de Placas
Son los bordes de una placa y es aquí donde se presenta la mayor actividad tectónica
(sismos, formación de montañas, actividad volcánica), ya que es donde se produce la interacción
entre placas. Hay tres clases de límite:
•
Divergentes: Son límites en los que las placas se separan unas de otras y, por lo tanto,
emerge magma desde regiones más profundas (por ejemplo, la dorsal meso-atlántica
formada por la separación de las placas de Eurasia y Norteamérica y las de África y
Sudamérica).
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•
Convergentes: Son límites en los que una placa choca contra otra, formando una zona de
subducción (la placa oceánica se hunde bajo de la placa continental) o un cinturón
orogénico (si las placas chocan y se comprimen). Son también conocidos como "bordes
activos".
•
Transformantes: Son límites donde los bordes de las placas se deslizan una con respecto
a la otra a lo largo de una falla de transformación.
En determinadas circunstancias, se forman zonas de límite o borde, donde se unen tres o
más placas formando una combinación de los tres tipos de límites.
Límite divergente o constructivo: las dorsales
Son las zonas de la litosfera en que se forma nueva corteza oceánica y en las cuales se
separan las placas. En los límites divergentes, las placas se alejan y el vacío que resulta de esta
separación es rellenado por material de la corteza, que surge del magma de las capas inferiores.
Se cree que el surgimiento de bordes divergentes en las uniones de tres placas está relacionado
con la formación de puntos calientes. En estos casos, se junta material de la astenósfera cerca de
la superficie y la energía cinética es suficiente para hacer pedazos la litósfera. El punto caliente
que originó la dorsal meso-atlántica se encuentra actualmente debajo de Islandia, y el material
nuevo ensancha la isla algunos centímetros cada siglo.
Un ejemplo típico de este tipo de límite son las dorsales oceánicas (por ejemplo, la dorsal
meso-atlántica) y en el continente las grietas como el Gran Valle del Rift.
Límite convergente o destructivo
Las características de los bordes convergentes dependen del tipo de litosfera de las placas
que chocan.
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•
Cuando una placa oceánica (más densa) choca contra una continental (menos densa) la
placa oceánica es empujada debajo, formando una zona de subducción. En la superficie,
la modificación topográfica consiste en una fosa oceánica en el agua y un grupo de
montañas en tierra.
•
Cuando dos placas continentales colisionan (colisión continental), se forman extensas
cordilleras formando un borde de obducción. La cadena del Himalaya es el resultado de la
colisión entre la placa Indoaustraliana y la placa Euroasiática.
•
Cuando dos placas oceánicas chocan, el resultado es un arco de islas (por ejemplo, Japón).
La placa oceánica se hunde por debajo de la placa continental
Límite transformante o conservativo
El movimiento de las placas a lo largo de las fallas de transformación puede causar
considerables cambios en la superficie, especialmente cuando esto sucede en las proximidades de
un asentamiento humano. Debido a la fricción, las placas no se deslizan en forma continua; sino
que se acumula tensión en ambas placas hasta llegar a un nivel de energía acumulada que
sobrepasa el necesario para producir el movimiento. La energía potencial acumulada es liberada
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como presión o movimiento en la falla. Debido a la titánica cantidad de energía almacenada,
estos movimientos ocasionan terremotos, de mayor o menor intensidad.
Un ejemplo de este tipo de límite es la falla de San Andrés, ubicada en el Oeste de
Norteamérica, que es una de las partes del sistema de fallas producto del roce entre la placa
Norteamericana y la del Pacífico.
Tipos de placas
Las placas litosféricas son esencialmente de dos tipos, en función de la clase de corteza
que forma su superficie. Hay dos clases de corteza. la oceánica y la continental.
•
Placas oceánicas. Son placas cubiertas íntegramente por corteza oceánica, delgada y de
composición básica. Aparecerán sumergidas en toda su extensión, salvo por la presencia
de edificios volcánicos intraplaca, de los que más altos aparecen emergidos, o por arcos
de islas en alguno de sus bordes. Los ejemplos más notables se encuentran en el Pacífico:
la placa Pacífica, la placa de Nazca, la placa de Cocos y la placa Filipina.
•
Placas mixtas. Son placas cubiertas en parte por corteza continental y en parte por
corteza oceánica. La mayoría de las placas tienen este carácter. Para que una placa fuera
íntegramente continental tendría que carecer de bordes de tipo divergente (dorsales) en su
contorno. En teoría esto es posible en fases de convergencia y colisión de fragmentos
continentales, y de hecho pueden interpretarse así algunas subplacas de las que forman los
continentes. Valen como ejemplos de placas mixtas la placa Sudamericana o la placa
Euroasiática.
Bordes de placa
Las zonas de las placas contiguas a los límites, los bordes de placa, son las regiones de
mayor actividad geológica interna del planeta. En ellas se concentran:
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•
El vulcanismo: La mayor parte del vulcanismo activo se produce en el eje de las
dorsales, en los límites divergentes, pero al ser submarino y de tipo fluidal, poco violento,
pasa muy desapercibido. Detrás vienen las regiones contiguas a las fosas por el lado de la
placa que no subduce.
•
La orogénesis: es decir, el levantamiento de montañas. La orogénesis acompaña a la
convergencia de placas, tanto donde hay subducción, donde se levantan arcos volcánicos
y cordilleras, como los Andes, ricas en volcanes; como en los límites de colisión, donde el
vulcanismo es escaso o ausente, pero la sismicidad es particularmente intensa.
•
La sismicidad: Existen terremotos intraplaca, originados en fracturas en las regiones
centrales y generalmente estables de las placas; pero la inmensa mayoría se producen en
bordes de placa. Las circunstancias del clima y de la historia han hecho concentrarse una
buena parte de la población mundial en las regiones más sísmicas de los continentes, las
que forman los cinturones orogenéticos , junto a límites convergentes. Algunos terremotos
importantes, como el que destruyó Lisboa en 1755, se originaron en límites de fricción,
generalmente en el océano. Los terremotos más importantes de las dorsales son los que se
producen en donde las fallas transformantes actúan como límite entre placas.
Medición de la velocidad de las placas tectónicas
La velocidad actual de las placas tectónicas se realiza mediante medidas precisas de GPS.
La velocidad pasada de las placas se obtiene mediante la restitución de cortes geológicos (en
corteza continental) o mediante la medida de la posición de las inversiones del campo magnético
terrestre registradas en el fondo oceánico.
Relieve continental
Relieve: Conjunto de formas que adoptan los materiales y rocas de la corteza terrestre.
•
Montañas: Pendientes elevadas con laderas con pendientes acusadas
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•
Cordilleras: Superficies elevadas compuestas por muchas montañas.
•
Mesetas: Llanuras elevadas.
•
Llanuras: Superficies planas al nivel del mar o pendientes suaves.
•
Depresiones: Superficies hundidas
Deriva continental
Tiene dos significados posibles, refiriéndose el primero inadecuadamente al
desplazamiento de las masas continentales, que no puede describirse propiamente como deriva, y
designando el segundo a la teoría que el alemán Alfred Wegener desarrolló en las primeras
décadas del siglo XX para intentar explicar ese fenómeno, que él identificó a partir de diversas
observaciones empíricas.
Deriva continental: Se llama así al fenómeno por el cual las placas que sustentan los
continentes se desplazan a lo largo de millones de años de la historia geológica de la Tierra. Este
movimiento se debe a que continuamente sale material del manto por debajo de la corteza
oceánica y se crea una fuerza que empuja las zonas ocupadas por los continentes (las placas
continentales) y, en consecuencia, les hace cambiar de posición.
Terremoto o sismo
Un terremoto — también llamado seísmo o sismo (del griego "σεισµός", temblor) o,
simplemente, temblor de tierra (en algunas zonas se considera que un seísmo o sismo es un
terremoto de menor magnitud) —
Es una sacudida del terreno que se produce debido al choque de las placas tectónicas y a
la liberación de energía en el curso de una reorganización brusca de materiales de la corteza
terrestre al superar el estado de equilibrio mecánico. Los más importantes y frecuentes se
producen cuando se libera energía potencial elástica acumulada en la deformación gradual de las
rocas contiguas al plano de una falla activa, pero también pueden ocurrir por otras causas, por
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22
ejemplo en torno a procesos volcánicos, por hundimiento de cavidades cársticas o por
movimientos de ladera.
Origen
El origen de los terremotos se encuentra en la acumulación de energía que se produce
cuando los materiales del interior de la Tierra se desplazan, buscando el equilibrio, desde
situaciones inestables que son consecuencia de las actividades volcánicas y tectónicas, que se
producen principalmente en los bordes de la placa.
Aunque las actividades tectónica y volcánica son las principales causas por las que se
producen los terremotos, existen otros muchos factores que pueden originarlos: desprendimientos
de rocas en las laderas de las montañas y el hundimiento de cavernas, variaciones bruscas en la
presión atmosférica por ciclones e incluso la actividad humana. Estos mecanismos generan
eventos de baja magnitud que generalmente caen en el rango de microsismos, temblores que sólo
pueden ser detectados por sismógrafos.
Localización
Los terremotos tectónicos se suelen producir en zonas donde la concentración de fuerzas
generadas por los límites de las placas tectónicas dan lugar a movimientos de reajuste en el
interior y en la superficie de la Tierra. Es por esto que los sismos o seísmos de origen tectónico
están íntimamente asociados con la formación de fallas geológicas. Suelen producirse al final de
un ciclo denominado ciclo sísmico, que es el período de tiempo durante el cual se acumula
deformación en el interior de la Tierra que más tarde se liberará repentinamente. Dicha liberación
se corresponde con el terremoto, tras el cual la deformación comienza a acumularse nuevamente.
El punto interior de la Tierra donde se produce el sismo se denomina foco sísmico o hipocentro, y
el punto de la superficie que se halla directamente en la vertical del hipocentro —y que, por tanto,
es el primer afectado por la sacudida— recibe el nombre de epicentro. En un terremoto se
distinguen:
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23
•
Hipocentro: Zona interior profunda, donde se produce el terremoto.
•
Epicentro: Área de la superficie perpendicular al hipocentro, donde repercuten con
mayor intensidad las ondas sísmicas.
Propagación
El movimiento sísmico se propaga mediante ondas elásticas (similares al sonido), a partir
del hipocentro. Las ondas sísmicas se presentan en tres tipos principales:
•
Ondas longitudinales, primarias o P: tipo de ondas de cuerpo que se propagan a una
velocidad de entre 8 y 13 km/s y en el mismo sentido que la vibración de las partículas.
Circulan por el interior de la Tierra, atravesando tanto líquidos como sólidos. Son las
primeras que registran los aparatos de medida o sismógrafos, de ahí su nombre "P".
•
Ondas transversales, secundarias o S: son ondas de cuerpo más lentas que las anteriores
(entre 4 y 8 km/s) y se propagan perpendicularmente en el sentido de vibración de las
partículas. Atraviesan únicamente los sólidos y se registran en segundo lugar en los
aparatos de medida.
•
Ondas superficiales: son las más lentas de todas (3,5 km/s) y son producto de la
interacción entre las ondas P y S a lo largo de la superficie de la Tierra. Son las que
producen más daños. Se propagan a partir del epicentro y son similares a las ondas que se
forman sobre la superficie del mar. Este tipo de ondas son las que se registran en último
lugar en los sismógrafos.
Terremotos inducidos
Hoy en día se tiene la certeza de que si se inyectan en el subsuelo, ya sea como
consecuencia de la eliminación de desechos en solución o en suspensión, o por la extracción de
hidrocarburos, se provoca, con un brusco aumento de la presión intersticial, una intensificación
de la actividad sísmica en las regiones ya sometidas a fuertes tensiones. Pronto se deberían
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controlar mejor estos sismos inducidos y, en consecuencia, preverlos, tal vez, pequeños sismos
inducidos pudieran evitar el desencadenamiento de un terremoto de mayor magnitud.
Magnitud en
Escala Richter
Menos de 3.5
Efectos del terremoto
Generalmente no se siente, pero es registrado
3.5 - 5.4
A menudo se siente, pero sólo causa daños menores
5.5 - 6.0
Ocasiona daños ligeros a edificios
6.1 - 6.9
Puede ocasionar daños severos en áreas muy
pobladas.
7.0 - 7.9
Terremoto mayor. Causa graves daños
8 o mayor
Gran terremoto. Destrucción total a comunidades
cercanas.
Suelos
Suelos (Ciencias de la Tierra y de la vida)
En las ciencias de la Tierra y de la vida, se denomina suelo al sistema estructurado,
biológicamente activo, que tiende a desarrollarse en la superficie de las tierras emergidas por la
influencia de la intemperie y de los seres vivos. De un modo simplificado puede decirse que las
etapas implicadas en su formación son las siguientes:
•
Disgregación mecánica de las rocas.
•
Meteorización química de los materiales regolíticos, liberados.
•
Instalación de los seres vivos (vegetales, microorganismos, etc.) sobre ese substrato
inorgánico. Esta es la fase más significativa, ya que con sus procesos vitales y
metabólicos, continúan la meteorización de los minerales, iniciada por mecanismos
inorgánicos. Además, los restos vegetales y animales a través de la fermentación y la
putrefacción enriquecen ese sustrato.
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25
•
Mezcla de todos estos elementos entre sí, y con agua y aire intersticiales2.
Causas de la degradación o destrucción de los suelos
•
Meteorización: Consiste en la alteración que experimentan las rocas en contacto con el
agua el aire y los seres vivos
•
Meteorización física o mecánica: Es aquella que se produce cuando, al bajar las
temperaturas que se encuentran en las grietas de las rocas, se congelan con ella, aumenta
su volumen y provoca la fractura de las rocas.
•
Meteorización química: Es aquella que se produce cuando los materiales rocosos
reaccionan con el agua o con las sustancias disueltas en ella.
•
Erosión: Consiste en el desgaste y fragmentación de los materiales de la superficie
terrestre por acción del agua, el viento, etc. Los fragmentos que se desprenden reciben el
nombre de detritos.
•
Transporte: Consiste en el traslado de los detritos de un lugar a otro.
•
Sedimentación: Consiste en el depósito de los materiales transportados, reciben el
nombre de sedimentos, y cuando estos sedimentos se cementan originan las rocas
sedimentarias.
Los suelos se pueden destruir por las lluvias. Estas van lavando el suelo, quitándole todos
los nutrientes que necesita para poder ser fértil, los árboles no pueden crecer ahí y se produce una
deforestación que conlleva como consecuencia la desertificación.
2
Intersticial: Término ecológico que delimita el hábitat endobentonico de los ecosistemas acuáticos y cuyos
habitantes ocupan resquicios y huecos naturales del suelo submarino.
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Génesis de los suelos
Formación del suelo
El suelo puede formarse y evolucionar a partir de la mayor parte de los materiales
rocosos, siempre que permanezcan en una determinada posición, el tiempo suficiente para
permitir las anteriores etapas. Se pueden diferenciar:
•
Suelos autóctonos: Formados a partir de la alteración in situ de la roca que tienen debajo.
•
Suelos alóctonos: Formados con materiales provenientes de lugares separados. Son
principalmente suelos de fondos de valle cuya matriz mineral procede de la erosión de las
laderas3.
La formación del suelo es un proceso en el que las rocas se dividen en partículas menores
mezclándose con materia orgánica en descomposición. El lecho rocoso empieza a deshacerse por
los ciclos de hielo-deshielo, por la lluvia y por otras fuerzas del entorno (I). El lecho se
descompone en la roca madre que, a su vez, se divide en partículas menores (II). Los organismos
de la zona contribuyen a la formación del suelo desintegrándolo cuando viven en él y añadiendo
materia orgánica tras su muerte. Al desarrollarse el suelo, se forman capas llamadas horizontes
(III). El horizonte A, más próximo a la superficie, suele ser más rico en materia orgánica,
3
Ladera: Declive de una montaña u otra altura.
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27
mientras que el horizonte C contiene más minerales y sigue pareciéndose a la roca madre. Con el
tiempo, el suelo puede llegar a sustentar una cobertura gruesa de vegetación reciclando sus
recursos de forma efectiva (IV). En esta etapa, el suelo puede contener un horizonte B, donde se
almacenan los minerales lixiviados.
Composición
Los componentes del suelo se pueden dividir en sólidos, líquidos y gaseosos.
Sólidos
Este conjunto de componentes representa lo que podría denominarse el esqueleto mineral
del suelo y entre estos, componentes sólidos, del suelo destacan:
•
Silicatos, tanto residuales o no completamente meteorizados, (micas, feldespatos, y
fundamentalmente cuarzo).
o Como productos no plenamente formados, singularmente los minerales de arcilla,
(caolinita, illita, etc.).
•
Óxidos e hidróxidos de Fe (hematites, limonita, goetita) y de Al (gibsita, bohemita),
liberados por el mismo procedimiento que las arcillas.
•
Clastos y granos poliminerales como materiales residuales de la alteración mecánica y
química incompleta de la roca originaria.
•
Otros diversos compuestos minerales cuya presencia o ausencia y abundancia
condicionan el tipo de suelo y su evolución.
o Carbonatos (calcita, dolomita).
o Sulfatos (aljez).
o Cloruros y nitratos.
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28
•
Sólidos de naturaleza orgánica o complejos órgano-minerales, la materia orgánica muerta
existente sobre la superficie, el humus o mantillo:
o Humus joven o bruto formado por restos distinguibles de hojas, ramas y restos de
animales.
o Humus elaborado formado por sustancias orgánicas resultantes de la total
descomposición del humus bruto, de un color negro, con mezcla de derivados
nitrogenados (amoníaco, nitratos), hidrocarburos, celulosa, etc. Según el tipo de
reacción ácido-base que predomine en el suelo, éste puede ser ácido, neutro o
alcalino, lo que viene determinado también por la roca madre y condiciona
estrechamente las especies vegetales que pueden vivir sobre el mismo.
Líquidos
Esta fracción está formada por una disolución acuosa de las sales y los iones más comunes
como Na+, K+, Ca2+, Cl-, NO3-,… así como por una amplia serie de sustancias orgánicas. La
importancia de esta fase líquida en el suelo estriba en que éste es el vehículo de las sustancias
químicas en el seno del sistema.
El agua en el suelo puede estar relacionada en tres formas diferentes con el esqueleto
sólido:
1. La primera, está constituida por una película muy delgada, en la que la fuerza dominante
que une el agua a la partícula sólida es de carácter molecular, y tan sólida que esta agua
solamente puede eliminarse del suelo en hornos de alta temperatura. Esta parte del agua
no es aprovechable por el sistema radicular de las plantas.
2. La segunda es retenida entre las partículas por las fuerzas capilares, las cuales, en función
de la textura pueden ser mayores que la fuerza de la gravedad. Esta porción del agua no
percola, pero puede ser utilizada por las plantas.
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29
3. Finalmente, el agua que excede al agua capilar, que en ocasiones puede llenar todos los
espacios intersticiales en las capas superiores del suelo, con el tiempo percola y va a
alimentar los acuíferos más profundos. Cuando todos los espacios intersticiales están
llenos de agua, el suelo se dice saturado.
Gases
La fracción de gases está constituida fundamentalmente por los gases atmosféricos y tiene
gran variabilidad en su composición, por el consumo de O2, y la producción de CO2 dióxido de
carbono. El primero siempre menos abundante que en el aire libre y el segundo más, como
consecuencia del metabolismo respiratorio de los seres vivos del suelo, incluidas las raíces. Otros
gases comunes en suelos con mal drenaje son el metano (CH4 ) y el óxido nitroso (N2O).
Estructura del suelo
Se entiende la estructura de un suelo la distribución o diferentes proporciones que
presentan, los distintos tamaños de las partículas sólidas que lo forman, y son:
•
Materiales finos, (arcillas y limos), de gran abundancia en relación a su volumen, lo que
los confiere una serie de propiedades específicas, como:
o Cohesión.
o Adherencia.
o Absorción de agua.
o Retención de agua.
•
Materiales medios, formados por tamaños arena.
•
Materiales gruesos, entre los que se encuentran fragmentos de la roca madre, aún sin
degradar, de tamaño variable.
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30
Los componentes sólidos, no quedan sueltos y dispersos, sino más o menos aglutinados
por el humus y los complejos órgano-minerales, creando unas divisiones verticales denominadas
horizontes del suelo.
La evolución natural del suelo produce una estructura vertical “estratificada” (no en el
sentido que el término tiene en Geología) a la que se conoce como perfil. Las capas que se
observan se llaman horizontes y su diferenciación se debe tanto a su dinámica interna como al
transporte vertical.
El transporte vertical tiene dos dimensiones con distinta influencia según los suelos. La
lixiviación, o lavado, la produce el agua que se infiltra y penetra verticalmente desde la
superficie, arrastrando sustancias que se depositan sobre todo por adsorción. La otra dimensión es
el ascenso vertical, por capilaridad, importante sobre todo en los climas donde alternan estaciones
húmedas con estaciones secas.
Se llama roca madre a la que proporciona su matriz mineral al suelo. Se distinguen suelos
autóctonos, que se asientan sobre su roca madre, lo que representa la situación más común, y
suelos alóctonos, formados con una matriz mineral aportada desde otro lugar por los procesos
geológicos de transporte.
Horizontes
Se denomina horizontes del suelo a una serie de niveles horizontales que se desarrollan en
el interior del mismo y que presentan diferentes caracteres de composición, textura, adherencia,
etc. El perfil del suelo es la ordenación vertical de todos estos horizontes.
Clásicamente, se distingue en los suelos completos o evolucionados tres horizontes
fundamentales que desde la superficie hacia abajo son:
1. Horizonte 0: "Capa superficial del horizonte A"
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31
2. Horizonte A, o zona de lavado vertical: Es el más superficial y en él enraíza la
vegetación herbácea. Su color es generalmente oscuro por la abundancia de materia
orgánica descompuesta o humus elaborado, determinando el paso del agua arrastrándola
hacia abajo, de fragmentos de tamaño fino y de compuestos solubles.
3. Horizonte B o zona de precipitación: Carece prácticamente de humus, por lo que su
color es más claro, en él se depositan los materiales arrastrados desde arriba,
principalmente, materiales arcillosos, óxidos e hidróxidos metálicos, carbonatos, etc.,
situándose en este nivel los encostramientos calcáreos áridos y las corazas lateríticas
tropicales.
4. Horizonte C o subsuelo: Está constituido por la parte más alta del material rocoso in situ,
sobre el que se apoya el suelo, más o menos fragmentado por la alteración mecánica y la
química (la alteración química es casi inexistente ya que en las primeras etapas de
formación de un suelo no suele existir colonización orgánica), pero en él aún puede
reconocerse las características originales del mismo.
5. Horizonte D u horizonte R o material rocoso: es el material rocoso subyacente que no
ha sufrido ninguna alteración química o física significativa. Algunos distinguen entre D,
cuando el suelo es autóctono y el horizonte representa a la roca madre, y R, cuando el
suelo es alóctono y la roca representa sólo una base física sin una relación especial con la
composición mineral del suelo que tiene encima.
Horizontes del suelo
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32
Clasificación del suelo
Para denominar los diferentes tipos de suelo que podemos encontrar en el mundo, se han
desarrollado diversos tipos de clasificaciones que, mediante distintos criterios, establecen
diferentes tipologías de suelo. De entre estas clasificaciones, las más utilizadas son:
•
Clasificación Climática o Zonal, que se ajustan o no, a las características de la zona
bioclimática donde se haya desarrollado un tipo concreto de suelo, teniendo así en cuenta
diversos factores como son los climáticos y los biológicos, sobre todo los referentes a la
vegetación. Esta clasificación ha sido la tradicionalmente usada por la llamada Escuela
Rusa.
•
Clasificación Genética, en la que se tiene en cuenta la forma y condiciones en las que se
ha desarrollado la génesis de un suelo, teniendo en cuenta por tanto, muchas más
variables y criterios para la clasificación.
•
Clasificación Analítica (conocida como Soil Taxonomy), en la que se definen unos
horizontes de diagnóstico y una serie de caracteres de referencia de los mismos. Es la
establecida por la Escuela Americana.
Hoy día, las clasificaciones más utilizadas se basan fundamentalmente en el perfil del
suelo, condicionado por el clima. Se atiende a una doble división: zona climática y, dentro de
cada zona, el grado de evolución. Dentro de ésta, se pueden referir tres principales modelos
edáficos que responderían a las siguientes denominaciones:
•
Podzol: Es un suelo típico de climas húmedos y fríos.
•
Chernozem: Es un suelo característico de las regiones de climas húmedos con veranos
cálidos.
•
Latosol o suelo laterítico: Es frecuente en regiones tropicales de climas cálidos y
húmedos, como Venezuela y en Argentina (Noreste, Provincia de Misiones, frontera con
Brasil)
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33
Textura del suelo
La textura del suelo está determinada por la proporción de los tamaños de las partículas
que lo conforman. Para los suelos en los que todas las partículas tienen una granulometría similar,
internacionalmente se usan varias clasificaciones, diferenciándose unas de otras principalmente
en los límites entre las diferentes clases.
En un orden creciente de granulometría pueden
clasificarse los tipos de suelos en arcilla, limo, arena, grava, guijarros o bloques.
En función de cómo se encuentren mezclados los materiales de granulometrías diferentes,
además de su grado de compactación, el suelo presentará características diferentes como su
permeabilidad o su capacidad de retención de agua. Y su capacidad de usar desechos como abono
para el crecimiento de las plantas.
Suelos (Ingeniería)
Desde el punto de vista de la ingeniería, suelo es el sustrato físico sobre el que se realizan
las obras, del que importan las propiedades físico-químicas, especialmente las propiedades
mecánicas. Desde el punto de vista ingenieril se diferencia del término roca al considerarse
específicamente bajo este término un sustrato formado por elementos que pueden ser separados
sin un aporte significativamente alto de energía.
Se considera el suelo como un sistema multifase formado por:
•
Sólidos, que constituyen el esqueleto de la estructura del suelo
•
Fase líquida (generalmente agua)
•
Fase gaseosa (generalmente aire) que ocupan los intersticios entre los sólidos.
Pueden distinguirse tres grupos de parámetros que permiten definir el comportamiento del
suelo ante la obra que en él incide:
•
Los parámetros de identificación
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34
•
Los parámetros de estado
•
Los parámetros estrictamente geomecánicos.
Entre los parámetros de identificación son los más significativos la granulometría
(distribución de los tamaños de grano que constituyen el agregado) y la plasticidad (la variación
de consistencia del agregado en función del contenido en agua). El tamaño de las partículas va
desde los tamaños granulares conocidos como gravas y arenas, hasta los finos como la arcilla y el
limo. Las variaciones en la consistencia del suelo en función del contenido en agua diferencian
también las mencionadas clases granulométricas principales.
Los parámetros de estado fundamentales son la humedad (contenido en agua del
agregado), y la densidad, referida al grado de compacidad que muestren las partículas
constituyentes.
En función de la variación de los parámetros de identificación y de los parámetros de
estado varía el comportamiento geomecánico del suelo, definiéndose un segundo orden de
parámetros tales como la resistencia al esfuerzo cortante, la deformabilidad o la permeabilidad.
La composición química y/o mineralógica de la fase sólida también influye en el
comportamiento del suelo, si bien dicha influencia se manifiesta esencialmente en suelos de
grano muy fino (arcillas). De la composición depende la capacidad de retención del agua y la
estabilidad del volumen, presentando los mayores problemas los minerales arcillosos. Éstos son
filosilicatos hidrófilos capaces de retener grandes cantidades de agua por adsorción, lo que
provoca su expansión, desestabilizando las obras si no se realiza una cimentación apropiada.
También son problemáticos los sustratos colapsables y los suelos solubles.
De manera genérica, es usual hablar de movimiento de suelos incluyendo en el concepto
el trabajo con materiales, como rocas y otros, que sobrepasan la definición formal.
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35
Proceso de formación
La génesis del suelo es un proceso extremadamente lento. La formación de una capa de 30
cm de suelo puede durar de 1.000 a 10.000 años. Desde este punto de vista, se debe considerar el
suelo como un recurso no renovable y por lo tanto un bien a proteger. Según el proceso de
formación, el suelo puede ser:
•
Sedimentario. En este tipo de suelo, las partículas se formaron en un lugar diferente, y
fueron transportadas y se depositaron en otro emplazamiento.
•
Residual. Este suelo se ha formado por la meteorización de las rocas en el mismo local
donde ahora se encuentra, con escaso o nulo desplazamiento de las partículas.
•
Relleno artificial. Estos son construidos por el hombre para los más diversos fines.
Suelos sedimentarios
Para explicar la formación de los suelos sedimentarios deben considerarse las tres fases
del proceso de: (i) La formación del sedimento; (ii) El transporte; y, (iii) El depósito de los
sedimentos.
Formación de sedimentos
El principal modo de formación de los sedimentos lo constituye la meteorización física y
química de las rocas de la superficie terrestre. En general las partículas de limo, arena y grava se
forman por la meteorización física de la roca, mientras que las partículas arcillosas son formadas
por procesos de alteración química de las mismas. La formación de partículas arcillosas a partir
de las rocas puede producirse, por combinación de elementos en disolución o por la
descomposición química de otros minerales.
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36
Transporte de los sedimentos
Los sedimentos pueden ser transportados por uno de los cinco agentes siguientes: agua,
aire, hielo, gravedad y organismos vivos. La forma de transporte afecta los sedimentos
principalmente de dos formas: a) modifica la forma, el tamaño y la textura de las partículas por
abrasión, desgaste, impacto y disolución; b) produce una clasificación o graduación de las
partículas.
Depósito de los sedimentos
Después de que las partículas se han formado y se han transportado se depositan para
formar el suelo sedimentario. Las tres causas de este depósito en el agua son: la reducción de la
velocidad, la disminución de la solubilidad y el aumento de electrolitos. Cuando una corriente
desemboca en un lago, océano, o un gran volumen de agua, pierde la mayor parte de su
velocidad. Disminuye así la fuerza de la corriente y se produce una sedimentación. Cualquier
cambio en la temperatura del agua o en su naturaleza química puede provocar una reducción en la
solubilidad de la corriente, produciéndose la precipitación de alguno de los elementos disueltos.
La tabla resume algunos de los efectos de los cinco agentes citados sobre los sedimentos.
La tabla resume algunos de los efectos de los cinco agentes citados sobre los sedimentos.
Agua
Aire
Hielo
Gravedad
Reducción por
Ligeros efectos
disolución, ligera
abrasión en
Tamaño
superficie,
abrasión e
impacto en el
arrastre.
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Organismos
Considerable
reducción
Considerable
abrasión e
impacto
de abrasión por
Impacto
el transporte
considerable
directo por
organismos
vivos.
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Forma y
Redondeo de
Elevado grado
redondez
arena y grava
de redondeo
•
Arena: liza
pulimentada
Textura
brillante
superficial
•
Limo: escaso
Partículas
angulosas y
planas
Angulosas,
no esféricas
El impacto
produce
Superficies
Superficies
superficies
estriadas
estriadas
Muy escasa
Nula
mates
efecto
Clasificación
Muy
Considerable
por tamaño
considerable
Limitada
(progresiva)
Suelos residuales
Los suelos residuales se originan cuando los productos de la meteorización de las rocas no
son transportados como sedimentos, sino que se acumulan en el sitio en que se van formando. Si
la velocidad de descomposición de la roca supera a la de arrastre de los productos de la
descomposición se produce una acumulación de suelo residual. Entre los factores que influyen en
la velocidad de alteración de la naturaleza de los productos de la meteorización están el clima
(Temperatura y lluvia), la naturaleza de la roca original, el drenaje y la actividad bacteriana.
El perfil de un suelo residual puede dividirse en tres zonas:
1. La zona superior, en la que existe un elevado grado de meteorización, pero también cierto
arrastre de materiales.
2. La zona intermedia en cuya parte superior existe una cierta meteorización, pero también
cierto grado de deposición hacia la parte inferior de la misma.
3. La zona parcialmente meteorizada que sirve de transición del suelo residual a la roca
original inalterada.
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38
La temperatura y otros factores han favorecido el desarrollo de espesores importantes de
suelos residuales en muchas partes del mundo.
Los espesores de los suelos residuales pueden alcanzar espesores considerables:
Sudeste de EE. UU. 6 a 23 m
Angola
8m
Sur de la India
8 a 15 m
Africa del Sur
9 a 18 m
Africa Occidental
10 a 20 m
Brasil
10 a 25 m
Depósitos artificiales
En los dos apartados anteriores se ha comentado la formación de depósitos de suelo por la
naturaleza. Un depósito hecho por el hombre se denomina terraplen o relleno. El terraplen
constituye realmente un depósito sedimentario en el que el hombre realiza todos los procesos de
formación, de una forma controlada para alcanzar resultados previamente definidos. El suelo se
extrae, por excavación o voladura de un determinado yacimiento cuyo material cumple con las
especificaciones pre-establecidas; se transporta mediante un vehículo que puede ser un camión,
una vagoneta, un buldozer, o por medio de barcazas o tuberías y se deposita en el lugar
predeterminado. El material puede dejarse tal como cae, o puede acomodarse y compactarse, para
alcanzar las características mecánicas deseadas.
Alteraciones de los suelos después de su formación
En especialista en suelos, al concebir un proyecto, debe proyectar las estructuras no
solamente para las propiedades del suelo al comienzo de la obra sino que también para toda la
duración, vida útil, de la misma. El tamaño y la forma de un depósito determinado como las
propiedades mecánicas del suelo que lo componen pueden variar de manera muy significativa.
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39
Muchas de estas variaciones se producen independientemente de la actividad andrógena, mientras
que otras se deben a la presencia de la obra. El suelo no es inerte, sino que es bastante activo y
muy sensible a las condiciones de su entorno.
Presiones
En general un aumento de la presión sobre un elemento de suelo produce un incremento
de la resistencia al esfuerzo cortante, una disminución de la compresibilidad y una reducción de
la permeabilidad; los efectos contrarios se producen si las presiones disminuyen. Los cambios
producidos por la reducción de la presión suelen ser menores que los producidos por un
incremento de presiones de igual magnitud. El suelo se comporta por lo tanto como un cuerpo no
perfectamente elástico.
Durante la formación de un suelo sedimentario la presión total a una cota determinada
continúa aumentando al ir creciendo la altura de la capa de suelo sobre el punto considerado. Así
pues, las propiedades de un suelo sedimentario a una determinada profundidad están cambiando
continuamente a medida que se va formando el depósito. La eliminación de las tierras superiores,
por ejemplo por efecto de la erosión, da lugar a la reducción de las presiones. Un elemento de
suelo que está en equilibrio bajo la máxima presión que ha experimentado en toda su historia se
denomina normalmente consolidado, mientras que un suelo en equilibrio bajo una presión
inferior a la que lo consolidó se denomina sobre consolidado.
Tiempo
El tiempo es una variable que interviene en los demás factores que contribuyen a las
variaciones del comportamiento del suelo (en especial las presiones, la humedad y las
condiciones del medio). Para apreciar las variaciones los efectos complejos de una variación de
presiones, el agua debe ser expulsada o absorbida por el elemento del suelo. Debido a la
permeabilidad relativamente baja de los suelos de grano fino, se requiere un cierto tiempo para
que esta agua escape o penetre en tales suelos. Por otro lado el tiempo es un factor evidente en las
reacciones químicas, como las que se producen en los procesos de meteorización.
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Agua
El agua puede tener dos efectos perjudiciales sobre el suelo. En primer lugar, la sola
presencia del agua disminuye las fuerzas de atracción entre las particulas arcillosas. En segundo
lugar, el agua intersticial puede, en determinadas situaciones particulares, soportar los esfuerzos
aplicados, modificando así el comportamiento del suelo.
Una muestra de arcilla, que puede tener una resistencia similar a la del cemento pobre
cuando seca, puede convertirse en fango al sumergirse en agua. Así pues, el aumento de la
humedad en un suelo reduce, por lo general, la resistencia del mismo.
Las condiciones del agua intersticial pueden variar por causas naturales y por
intervenciones andrógenas. Entre las causas naturales está la variación anual de precipitaciones, y
por ende de la humedad en el suelo. En la estación seca, a causa de las pocas precipitaciones el
nivel freático disminuye, en oposición a esto, en el período lluvioso, la abundancia de agua
provoca una elevación del nivel freático. Esta variación de humedad en el suelo produce una
variación significativa de las propiedades del suelo a lo largo del año.
Por otro lado, muchos procesos constructivos modifican las condiciones del agua
freáticas, y consecuentemente provocan variaciones importantes en las características de los
suelos.
El contenido de humedad influye en las propiedades físicas de una sustancia: en el peso,
la densidad, la viscosidad, el índice de refracción, la conductividad eléctrica y en muchas otras.
Entorno o ambiente
Existen varias características del entorno de un suelo que pueden tener una influencia
importante en el comportamiento mecánico de este. Entre estas características están la naturaleza
del fluido intersticial y la temperatura.
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41
Por ejemplo una arcilla sedimentaria o compactada puede haberse formado con un fluido
intersticial de una cierta composición química y a una determinada temperatura, pero ambos
factores pueden variar a lo largo de la vida del depósito. Un ejemplo clásico es el de la arcilla
marina, depositada en agua con un elevado contenido de sales: 35 g de sal por litro de agua, en
las condiciones marinas típicas. Las arcillas marinas han sufrido frecuentemente levantamientos
tectónicos por lo cual se encuentran por encima del nivel del mar, y el agua que se filtra a través
de las mismas tiene un contenido en sales muy inferior al agua del mar. Así a lo largo del tiempo
se produce una disminución lenta y gradual de la sal contenida en los poros del sedimento
arcilloso, de forma que al cabo de muchos miles de años de lavado o lixiviación, el fluido
intersticial puede ser muy diferente del original que existía en el momento de la formación del
sedimento. La reducción del contenido de los electrolitos del agua en torno a las partículas del
suelo puede reducir la fuerza neta de atracción entre las mismas. En otras palabras el arrastre de
la sal de entre los poros puede reducir la resistencia al corte del terreno.
Rocas
Existen numerosas sustancias inorgánicas de origen natural, de variada composición
química y estructura: los minerales. Sin embargo, estos minerales no suelen encontrarse
naturalmente en forma aislada, por eso son tan escasos los yacimientos de interés económico. Los
minerales aparecen habitualmente asociados, formando rocas. Otras sustancias naturales, aún
cuando no son reconocidas como minerales pueden formar rocas, éste es el caso del carbón,
aunque no del petróleo; también es el caso de las acumulaciones de esqueletos de organismos
animales o vegetales (que pueden ser de composición cilicia, fosfática o carbonática) y el de los
vidrios de origen volcánico.
En geología se llama roca a cualquier material constituido como un agregado natural de
uno o más minerales, entendiendo por agregado, un sólido cohesionado. Las rocas son los
materiales de los que de manera natural están hechos el manto y la corteza de la Tierra, y las
partes equivalentes de otros cuerpos planetarios semejantes.
Nayree Alicia Quiñones Sánchez
42
Las rocas generalmente están formadas por varias especies mineralógicas (rocas
compuestas), pero también existen rocas constituidas por un sólo mineral (rocas
monominerálicas). Las rocas suelen ser materiales duros, pero también, pueden ser blandas, como
ocurre en el caso de las rocas arcillosas o las arenas.
Los minerales que forman las rocas
De un modo general podemos considerar que todos los minerales están presentes en las
diversas rocas de la corteza terrestre, pero no todos ellos se encuentran en la misma proporción y,
además, la gran mayoría de ellos son sólo rarezas de colección si se tiene en cuenta en qué
proporción se encuentran en la naturaleza respecto de la totalidad de minerales existentes en la
corteza terrestre. Se denominan minerales formadores de rocas a aquellos que constituyen
mayoritariamente las rocas. Entre los principales merecen destacarse los silicatos (en todas sus
variedades desde el cuarzo a las arcillas) y la calcita.
En una roca cualquiera existen minerales principales, que hacen a su clasificación, y otros
accesorios, cuya presencia no es decisiva para dicha clasificación. Puede suceder que un mineral
no sea importante para la clasificación de una roca aunque sí lo sea para otros fines, científicos o
económicos, por ejemplo.
Así, por ejemplo, el granito es una roca formada por tres minerales principales, el cuarzo
(Q), los feldespatos potásicos y calco-sódicos (F) y algún mineral de hierro y/o magnesio, como
las micas (M) o los anfíboles (A). Como minerales accesorios pueden aparecer minerales como el
circón, el rutilo (R) o la apatita (P).
Si bien la mayoría de las rocas están compuestas por varios minerales, algunas de ellas
pueden ser de composición monomineral. Entre éstas podemos destacar: el yeso, la anhidrita, la
caliza, compuesta por calcita y la dolomía (compuesta casi exclusivamente por dolomita).
También la diatomita, las radiolaritas y las calizas fussulínicas son rocas monominerales
compuestas por esqueletos síliceos de diatomeas (algas unicelulares) y de radiolarios (protozoos
microscópicos), en el primer y segundo casos, y carbonáticos de fussulínidos (protozoos
Nayree Alicia Quiñones Sánchez
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macroscópicos) en el tercer caso. La sal común o halita (ClNa), también, puede encontrarse
formando espesos cuerpos de roca que en muchos casos han sido explotados durante siglos para
el consumo alimenticio, como en la industria. Son importantes las salinas de Arayas de
Venezuela y son famosas por sus dimensiones las minas de sal de Wieliczka, en Polonia, en
explotación desde hace 700 años.
Relaciones entre los cuerpos de roca
Por lo general, un cuerpo de roca se encuentra en la naturaleza rodeado por otros cuerpos
de roca; para distinguirlos suele caracterizárselos por su composición mineralógica, aunque
también se los distingue por el tamaño de los granos de sedimento, la homogeneidad de su
textura, etc.
Formas y orígenes
En el caso de las rocas sedimentarias el cuerpo de roca más característico es el estrato. En
un lugar dónde dominan las efusiones volcánicas, el cuerpo de roca más característico es la
colada. Los cuerpos de rocas ígneas que se alojan en rocas sedimentarias reciben el nombre de
diques o filones.
Relaciones temporales
Los cuerpos de roca pueden guardar diferentes relaciones entre sí. Pueden ser coetáneos,
es decir, haberse formado al mismo tiempo o bien tener edades diferentes. El pasaje de un cuerpo
de roca a otro puede ser brusco o transicional4. Cuando por lo menos uno de los cuerpos de roca
es una roca ígnea cristalizada en profundidad, el contacto de dichos cuerpos de roca se califica
como intrusivo. Cuando los cuerpos de roca tabulares (estratos) presentan sus superficies,
aproximadamente, paralelas en términos de tiempo geológico, ha existido una depositación
4
El pasaje de un cuerpo de roca a otro puede ser brusco, encontrándose caracterizado por una superficie neta de contacto, o bien
puede ser transicional, con una zona difusa en la cual van intercambiándose las características de cada cuerpo de roca individual.
Los pasajes pueden darse tanto en dirección vertical como hacia los costados.
Nayree Alicia Quiñones Sánchez
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continua, la relación entre estos cuerpos de roca es de concordancia. Por el contrario, si entre dos
cuerpos de roca existe un período de tiempo en el cual no ha habido depositación, la relación es
de discordancia. El tiempo faltante representa un hiatus. A su vez, la discordancia puede ser de
diferentes tipos: si un cuerpo de roca, es erosionado parcialmente y luego es cubierto por otro, la
discordancia es erosiva; si existe un proceso de deformación previo a la depositación de los
nuevos cuerpos, la discordancia es angular.
Macizo rocoso
Conjunto de matriz rocosa y discontinuidades. Presenta carácter heterogéneo,
comportamiento discontinuo y normalmente anisótropo, consecuencia de la naturaleza,
frecuencia y orientación de los planos de discontinuidad, que condicionan su comportamiento
geomecánico e hidráulico.
La clasificación de las rocas
La coexistencia de distintos minerales en distintas relaciones de tamaño y forma brinda a
las rocas una gran variedad de aspectos. A esto debe sumarse también la posibilidad de que
numerosas estructuras (relacionadas tanto a la génesis de la roca como a su deformación) pueden
modificar o sobreimponerse al aspecto primario, creando nuevos diseños, todos de gran atractivo
visual. Este atractivo es aprovechado para la decoración de muros, creación de objetos artísticos,
etc. La diversidad de rocas está, sin embargo, vinculada fundamentalmente a los posibles
orígenes de las mismas, ya sea que se trate de materiales derivados de la cristalización de un
material fundido, de la acumulación de partículas derivadas de la destrucción de rocas
preexistentes o de la modificación por efecto de la temperatura y la presión de otras rocas.
Las rocas se pueden calificar de distintas maneras; por su textura, estructura u origen. En
general se encuadra dentro del término textura la relación de forma y tamaño de los componentes
de una roca, y de la manera en que se encuentran en contacto entre sí, ya se trate de fragmentos
unidos por un material llamado cemento o de cristales intercrecidos. La textura es un parámetro
Nayree Alicia Quiñones Sánchez
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puramente descriptivo de gran utilidad a la hora de analizar el origen de las rocas y sus
condiciones de formación.
En cambio, cuando se habla de la estructura de una roca es el conjunto de características a
escala geológica y describe los aspectos derivados de la deformación de la corteza terrestre. La
estructura comprende forma, dimensiones y articulación de los componentes de las rocas. Se
consideran estructuras todos aquellos elementos, que más allá de la textura original de la roca,
reflejan cambios menores en su composición y ordenamiento. Entre ellas podemos mencionar la
aparición de venas, pliegues, fracturas, etc.
Una forma de clasificar las rocas, que resulta útil por su sencillez, es atender a los
procesos que le dieron origen. D esta manera pueden separarse aquellas de origen ígneo,
resultantes de la cristalización de un material fundido o magma, las de origen sedimentario, que
se originan tanto a partir de la acumulación de los productos de la erosión como de la
precipitación de soluciones acuosas y finalmente, las rocas metamórficas que, como su nombre lo
indica, tienen su origen en la modificación de rocas preexistentes (ya sean éstas sedimentarias,
ígneas u otras rocas metamórficas), por efecto de la temperatura y la presión.
El ciclo de las Rocas
Diferentes procesos geológicos permiten enlazar los tres tipos de rocas (ígneas,
sedimentarias y metamórficas) entre sí, en lo que se denomina el "Ciclo de las rocas".
Desarrollado por James Hutton a finales del siglo XVIII.
Etapa 1: Formación de roca ígnea
La primera etapa del ciclo tiene lugar cuando el material fundido llamado magma se
enfría y solidifica en forma de cristales entrelazados. Este proceso tiene lugar bajo determinadas
condiciones de presión y en presencia de una cantidad variable de gases disueltos. Éstos y otros
factores controlan el aspecto de los productos resultantes, entre los que se encuentran las rocas
Nayree Alicia Quiñones Sánchez
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ígneas. La cristalización del magma se produce como consecuencia de la pérdida de calor y el
consecuente descenso de la temperatura en el seno del mismo.
El magma tiene dos orígenes posibles:
•
Puede resultar de la fusión parcial de materiales de la corteza terrestre.
•
Puede provenir del ascenso y acumulación de una fracción de materia fundida del manto
superior.
En cada caso la composición química de cada uno de los productos resultantes será muy
diferente.
El magma puede tener materiales de composición intermedia y pueden resultar del
agregado de material fundido proveniente de las rocas que atraviesa durante su camino hacia el
exterior. El magma utiliza dos formas fundamentales para ascender:
•
Desplazándose por las fracturas abiertas y los poros del material que atraviesa
•
Asimilando, es decir fundiendo e incorporando, la roca que atraviesa.
Texturas ígneas
Las rocas ígneas pueden identificarse con las siguientes variedades de texturas
determinadas según las condiciones de cristalización del magma:
•
Texturas vítreas: Formadas por el enfriamiento brusco del magma, no hay cristales
identificables a ninguna escala.
•
Texturas afaníticas: Los cristales sólo pueden ser identificados con ayuda del
microscopio.
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•
Texturas faneríticas: Los cristales se identifican a ojo desnudo.
•
Texturas porfíricas: Algunos minerales se presentan en forma de grandes cristales
(fenocristales) embebidos en un conjunto de elementos de menor tamaño, también
llamado matriz, que puede incluso ser de naturaleza vítrea.
La textura es un elemento de relevancia a la hora de identificar si el enfriamiento de una
roca ha sido rápido (texturas vítreas y afanítica) o lento (textura fanerítica). La textura porfírica
resulta de un cambio en la velocidad de enfriamiento, y a un período muy lento, en el que crecen
los fenocristales, sigue un período más rápido, que produce cristales más pequeños, o brusco, que
genera una matriz vítrea.
El contenido de fluidos del magma puede tener tanta relevancia en el control del tamaño
de los cristales como en la velocidad de enfriamiento. Los cristales más grandes (que pueden
llegar a medir metros) característicos de la textura pegmatítica, son el resultado del enfriamiento
de un magma muy rico en gases disueltos.
Durante la formación (o no) de caras perfectas de una roca intervienen factores tales
como, el orden correlativo de cristalización de los distintos minerales y la velocidad de
enfriamiento. Las caras de los cristales de una roca ígnea pueden haber alcanzado diferentes
grados de desarrollo durante el proceso de cristalización:
•
Euhedrales: Todas las caras del cristal son planas perfectas.
•
Subhedrales: Cuando sólo algunas caras planas se han desarrollado.
•
Anhedrales: Cuando los cristales carecen completamente de caras planas.
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La clasificación de las rocas ígneas
Las rocas ígneas se pueden clasificar de diferentes maneras, según su:
1. Coloración
2. Secuencia de cristalización
3. Quimismo
4. Profundidad de consolidación
1. Coloración
1.1. Coloración clara: Ricas en silicio y aluminio
1.1.1. Cuarzo:
Óxido de silicio. Por su aspecto se asemeja a trozos de vidrio y dada su resistencia
a la erosión, constituye uno de los principales componentes de los productos del desgaste,
como las areniscas y rocas sedimentarias.
Es muy común en la constitución de distintos tipos de rocas ígneas, metamórficas
y sedimentarías, representa, después de los feldespatos, el mineral más abundante de la
corteza terrestre.
Propiedades físicas
Lustre: Vítreo o graso
Dureza: 7
Color: Puro es incoloro, pero puede ser castaño, negro, violeta, amarillo,
rosa, azul, etc.
Densidad relativa: 2,65
Rotura: No presenta exfoliación
Transparencia: Algunos son transparentes y otros translúcidos
Sistema cristalino: Hexagonal
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Otros: Índices de refracción entre 1,55 y 1,54
Variedades
Los cristales de cuarzo son generalmente incoloros y transparentes pero son
numerosas las variedades que, por la presencia de algunas inclusiones o
coloraciones, dan al mineral características particulares.
Entre las variedades más conocidas están la amatista y el cristal de roca.
Variedad rosa
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Cristal de roca
Cuarzo hialino
Geoda con amatista
Amatista
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1.1.2. Ortoclasa feldespática
Es un tectosilicato perteneciente al grupo de los feldespatos potásicos. Se presenta
en cristales prismáticos de sección rómbica y es constituyente fundamental de muchas
rocas intrusivas y efusivas, encontrándose también en los gneises.
En las litoclasas de los gneises alpinos y en algunas vetas hidrotermales, la
ortoclasa (u ortosa) cristaliza en prismas seudorómbicos que toman el nombre de adularia
o Piedra de Luna.
Propiedades físicas
Lustre: Vítreo
Dureza: Entre 6 y 6,5
Color: Incolora, blanca, gris o rosa carne
Densidad relativa: Entre 2,55 y 2,63
Rotura: Exfoliación perfecta
Transparencia: Transparente u opaca
Sistema cristalino: Monoclínico
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1.1.3. Plagioclasa feldespática
Aluminosilicato de sodio puro. Pertenece al grupo de los feldespatos y al subgrupo
de las plagioclasas. Se presenta en cristales tabulares, raramente prismáticos, ricos en
caras y también en forma compacta, granular o en agregados laminares.
Es constituyente común de rocas ígneas (intrusivas y efusivas), metamórficas y
sedimentarias y en algunos yacimientos hidrotermales.
Propiedades físicas
Lustre: Vítreo o perlado
Dureza: De 6 a 6,5
Color: Varía de incolora a blanca
Densidad relativa: Entre 2,5 y 2,63
Rotura: Exfoliación perfecta
Transparencia: Transparente, translúcida u opaca
Otros: Insoluble en ácidos
1.1.4. Mica moscovita
Filosilicato. Es la especie más común del grupo de las micas, es conocida como mica
blanca o mica potásica por el color plateado y su brillo nacarado. Se presenta en cristales
tabulares de contorno hexagonal o en láminas flexibles y elásticas.
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Es componente de varios tipos de rocas. Se la encuentra en rocas ígneas de tipo ácido,
tales como pegmatitas o granitos y en rocas metamórficas, en particular en micacitas, gneises y
en los filadios.
Propiedades físicas
Lustre: Nacarado o perlado
Dureza: Entre 2 y 3
Color: Incoloro o levemente coloreado (castaño claro, gris verdoso o verde pálido)
Densidad relativa: Entre 2,8 y 3
Rotura: Exfoliación perfecta
Transparencia: Transparente o translúcida
Sistema cristalino: Monoclínico
Otros: Insoluble en los ácidos, excepto en el fluorhídrico y difícilmente fusible.
1.2. Coloración oscura: Abundantes en hierro, magnesio y calcio.
1.2.1. Mica biotita
Filosilicato. Es conocida como mica negra por su color oscuro, debido a la
presencia de grandes cantidades de hierro además de magnesio. Se presenta en escamas o
tabletas, raras veces en prismas hexagonales cortos, o en masas compactas muy
exfoliables.
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Es un componente común y accesorio en rocas ígneas intrusivas, tanto ácidas
como básicas, como así también en las metamórficas.
Propiedades físicas
Lustre: Nacarado
Dureza: 2,5 a 3
Color: Pardo oscuro, marrón, verde oscuro y negro.
Densidad relativa: Entre 2,9 y 3
Rotura: Exfoliación perfecta
Sistema cristalino: Monoclínico
Otros: Lentamente atacada por ácido sulfúrico caliente. Las variedades
ricas en hierro son atacadas también por el ácido clorhídrico.
1.2.2. Anfíboles (hornblenda)
Pertenece al grupo de silicatos minerales. Se la encuentra en rocas metamórficas,
ígneas y volcánicas. Las hornblendas contienen hierro y aluminio en cantidad
considerable, y algo de sodio.
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La hornblenda pertenece al grupo de los minerales conocidos como anfíboles.
Suele crecer en esquistos bajo la forma de agujas prismáticas largas
Propiedades físicas
Lustre: Vítreo o sedoso
Dureza: 5 - 6
Color: Negro, verde o marrón oscuro
Densidad relativa: 3,0 - 3,3
Rotura: Exfoliación casi perfecta
Transparencia: Entre translúcido y opacos
Sistema cristalino: Monoclínico
Otros: Insoluble en los ácidos
1.2.3. Piroxenos
Están muy relacionados con los anfíboles, formando el subgrupo de los ionosilicatos;
junto con los anfíboles forman alrededor del 16% del peso de la corteza terrestre. Químicamente
son silicatos, contienen calcio, magnesio, hierro o metales alcalinos como sodio y litio.
Propiedades físicas (Los valores son promedio ya que varían según la variedad que se
estudie)
Lustre: Vítreo a mate o nacarado
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Dureza: Entre 5,5 y 7
Color: Blanco, grisáceo, amarillento, verdoso a verde oliva o negruzco y castaño
Densidad relativa: Entre 3,15 y 3,5
Rotura: Exfoliación prismática
Sistema cristalino: Rómbico o monoclínico
Variedad espodumena
Variedad Hedenbergita
1.2.4. Olivino
Silicato de hierro y magnesio. Se presenta en masas granulares, siendo raros los
cristales bien formados y limpios. Es una de las especies más comunes y se lo considera
uno de los constituyentes fundamentales del "manto" de la Tierra.
Las rocas ígneas más ricas en olivino son la dunita, compuesta casi exclusivamente
por este mineral, y la peridotita, que posee olivino y piroxeno. Se usa como arena de
fundición y como un fundente en la fabricación de acero.
Propiedades físicas
Lustre: Vítreo
Dureza: Entre 6,5 y 7
Color: Varía desde el amarillento al verde oliva, o grisáceo hasta el
castaño
Densidad relativa: Entre 3,00 y 4,00
Rotura: Exfoliación no muy evidente
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Transparencia: Transparente o translúcido
Sistema cristalino: Ortorrómbico
2. Secuencia de cristalización
Cristalinas y equigranulares: Si el enfriamiento del magma ha tenido lugar lentamente.
Porfidicas o semicristalinas: Si el mismo ha sido más rápido, por lo que pueden
presentar fenocristales (cristales de gran tamaño y bien cristalizados) inmersos en su matriz .
Vitreas: Si el enfriamiento ha resultado tan rápido que no ha dado tiempo a la
cristalización de minerales.
La región pampeana argentina está formada por cordones de
Frasco fenicio (siglo V a,C.) envuelto con hilos
sierras de rocas cristalinas
de pasta vítrea que se calentaban y pulían
constantemente
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3. Quimismo
Las rocas ígneas, compuestas casi en su totalidad por minerales silicatados, suelen
clasificarse según su contenido de sílice en:
Acidas: Su porcentaje de sílice es superior al 66 % y, además, son ricas en cuarzo y
feldespatos. Por ejemplo: granito y riolita.
Basicas: Su contenido en sílice se halla entre el 45 y 54% y son ricas en minerales
máficos (minerales oscuros y ricos en elementos ferromagnéticos). En este grupo se encuentran:
gabro y basalto.
Ultrabasicas: Su contenido en sílice es inferior al 45%: peridotita.
La moscovita, conocida también como mica blanca, se forma en rocas ígneas, en especial en aquellas de
composición ácida.
4. Profundidad de consolidación
En función de la profundidad a que se ha consolidado el magma se distinguen:
Rocas plutónicas ó intrusivas: Se llaman así a las rocas que se han formado al ser
comprimido el magma hacia el interior de cavidades ya existentes y cuyo enfriamiento se
produce a gran profundidad en la corteza terrestre.
Pertenecen a este grupo: granito, diorita y gabro, entre otras.
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Rocas hipoabisales ó extrusivas: Se forman al ser expulsados distintos materiales hacia
el exterior, en erupciones y fisuras volcánicas, que se consolidan en zonas poco profundas y
próximas a la superficie de la corteza terrestre, o en el fondo de los mares. En este grupo se
encuentran: andesita, basalto, traquita, etc.
Erupción volcánica
Meseta granítica de Namaqualand, Namibia
Etapa 2: Formación de roca sedimentaria
La segunda etapa del ciclo tiene lugar, cuando, las rocas ígneas quedan expuestas a
diversos procesos en la superficie terrestre como meteorización, erosión, transporte y
sedimentación. Estos fenómenos disgregan el material de las rocas en diminutas partículas que
son transportadas y se acumulan como sedimentos en los océanos y las cuencas lacustres. Estos
depósitos sedimentarios quedan compactados por el peso de las sucesivas capas de material y
también pueden quedar cementados por la acción del agua que llena los poros. Como
consecuencia, los depósitos se transforman en roca en un proceso llamado litificación. Son rocas
sedimentarias las areniscas y calizas.
Clasificación de las rocas sedimentarias
De acuerdo con el mecanismo que motivó el depósito de los sedimentos, o proceso de
sedimentación, se clasifican en los siguientes tres grupos:
1. Detrítico o mecánico
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2. Orgánico
3. Precipitación química
1. Detrítico o mecánico
Las rocas mecánicas, o fragmentarias, se componen de partículas minerales producidas
por la desintegración mecánica de otras rocas y transportadas, sin deterioro químico, gracias al
agua.
Están formadas a partir de la acumulación de arenas, gravas, bloques, cenizas volcánicas,
etc.
Son rocas sedimentarias comunes de origen mecánico: la arenisca y el conglomerado.
Roca multicolor de arenisca que surge espontáneamente en la isla de Helgoland (Alemania)
Arenisca
Roca de origen mecánico, de granulado grueso. Está formada por masas
consolidadas de arena unidas por un cimentador5.
5
El material cimentador que mantiene unidos los granos de arena suele estar compuesto por sílice, carbonato de calcio u óxido
de hierro.
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Su composición química es la misma que la de la arena, por lo que la roca está
compuesta esencialmente de cuarzo.
Conglomerado
Roca sedimentaria detrítica constituidas por fragmentos de rocas (clastos) que
sobrepasan los 2mm, unidos por un cemento (casi siempre calcáreo o silicio) y entre los
que se intercala una matriz fina generalmente arenosa.
Existen dos tipos principales: Las pudingas de fragmentos redondeados y las
brechas, de fragmentos angulosos.
2. Orgánico
Están formadas por la acumulación de restos animales y vegetales. Se dividen en calizas y
carbonosas.
Calizas: Pertenecen a este grupo: creta, caliza y coralina, entre otras.
Creta
Variedad de caliza de grano fino, color blancuzco y origen marino, constituido
especialmente por esqueletos de foraminíferos y cocolitos.
Está compuesta por carbonato de calcio casi puro con trazas de otros minerales.
Son abundantes los depósitos de creta entre los estratos del período cretácico, sistema que
toma su nombre de esta roca.
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Caliza
Roca sedimentaria constituida por calcita (carbonato de calcio). Se forma en
ambientes marinos y de aguas dulces por precipitación química del carbonato cálcico o a
partir de organismos con esqueleto calcáreo (protozoos, corales, moluscos).
Cuando se expone a altas temperaturas da origen a la cal (óxido de calcio). La
caliza cristalina metamórfica se conoce como mármol.
Coralina
Está formada por una acumulación de aspecto y consistencia similar a la roca, por
diminutos esqueletos calcáreos (que contiene calcio) de celentéreos, denominados pólipos
(un tipo de hidra), unidos entre sí por una sustancia caliza producida por una clase de alga.
Cientos de especies de pólipos forman el coral, construido capa a capa por los
corales vivos que crecen sobre los esqueletos de las generaciones pasadas, en un variado
espectro de formas y colores.
Carbonosas: Pertenecen a este grupo: turba, lignito, hulla y antracita, entre otras.
Turba
Es un material orgánico formado por la descomposición de restos vegetales
acumulados en los pantanos. Es de color pardo oscuro, tiene aspecto terroso y poco peso.
Su origen vegetal se reconoce a simple vista, pues está formado por un fieltro de restos
vegetales (en su mayoría musgos).
Constituye la primera etapa del proceso por el que la vegetación se transforma en
carbón. Posee un poder calorífico análogo al de la madera. Arde con facilidad y desprende
un humo denso.
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Se distingue del lignito pardo por la presencia de celulosa libre y contiene más del
70 % de agua.
Lignito
Es una variedad de carbón de color pardo negruzco o con tonos amarillentos.
Los depósitos se formaron durante el Terciario, de ahí que sean los más jóvenes de
los carbones y, en consecuencia, de bajo poder calorífico por su alto contenido en agua, lo
que permite que conserven íntegras las estructuras leñosas de los vegetales.
Sus yacimientos están formados por potentes estratos. Se utiliza principalmente
como combustible en las plantas termoeléctricas; asimismo, mediante procesos químicos
y de gasificación se obtienen de él aceites y algunos bencenos.
Hulla
Roca sedimentaria orgánica muy carbonizada. Es negra, mate, y arde con
dificultad con una llama amarillenta. Constituye un tipo de carbón mineral que es el
resultado de un proceso de transformación (eliminación de volátiles y de agua e
incremento de carbono) mayor que el del lignito.
Procede, como los otros tipos de carbones, de la acumulación de vegetales del
Carbonífero sometidos a grandes presiones y temperaturas por la acumulación de
sedimentos posteriores y por las fuerzas tectónicas.
Aparece en forma de depósitos situados entre capas sedimentarias que por lo
general alternan con calizas. Hay numerosas variedades de hulla, tanto por su poder
calorífico y composición química, como por su estructura externa.
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Antracita
Es un tipo de carbón duro que tiene el mayor contenido de carbono fijo y el menor
contenido de material volátil de todos los demás tipos de carbón (contiene
aproximadamente un 87,1% de carbono, un 9,3% de cenizas y un 3,6% de materia
volátil).
Su color es negro intenso y el brillo resinoso casi metálico. Arde con dificultad,
liberando gran cantidad de energía y desprendiendo poco humo y hollín.
Se utiliza sobre todo como combustible y como fuente de carbono industrial.
Estructura compuesta de caliza (creta) correspondiente a los Acantilados de Normandía (Francia)
3. Precipitación química
Son de este origen las producidas por la precipitación de materiales disueltos en el agua
cuando ésta se evapora.
La halita, el yeso y la anhidrita se forman por evaporación de disoluciones salinas y la
consiguiente precipitación de las sales.
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Halita
Es la forma mineral de la sal común (cloruro de sodio). Es incolora y transparente,
pero puede presentarse coloreada por impurezas, con brillo vítreo y característico sabor
salado. Los océanos son grandes depósitos de sal común.
Yeso
Es un tipo de roca sedimentaria, formado por la precipitación de sulfato de calcio
en el agua del mar y está asociado con frecuencia con la halita y la anhidrita, así como a
piedra caliza y a esquisto.
Es transparente, incoloro, blanco o gris, de brillo vítreo. Puede haber de colores
verdes, amarillos o negros debido a la presencia de impurezas.
Anhidrita
Roca de mayor densidad y dureza que el yeso, formada por un sulfato de calcio
anhidro.
Cristaliza en el sistema rómbico y es de color blanco, azulado o gris y de brillo
vítreo. Por hidratación se transforma en yeso.
Se emplea como carga de papel y como agente de secado debido a su capacidad de
absorber el 10 % de su peso en agua.
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Desierto de Namibia, su forma característica es el resultado de la precipitación de las sales en disolución, hasta
formar una especie de cemento. Las costras ricas en yeso son las más comunes.
Etapa 3: Formación de roca metamórfica
La tercera etapa del ciclo tiene lugar cuando las rocas sedimentarias quedan enterradas a
gran profundidad o se ven afectadas por la formación de montañas (orogénesis), que se asocia
con movimientos de las placas de la corteza terrestre. Quedan de esta forma expuestas a distintos
grados de presión y calor y así se transforman en rocas metamórficas. Por ejemplo, la arcilla se
convierte en pizarra, y el granito puede transformarse en gneis; una forma de caliza se convierte
en mármol cuando se ve sometida a fenómenos metamórficos.
Calificación de las rocas metamórficas
Las rocas metamórficas se pueden clasificar según su:
1. Producción
2. Formación
3. Foliación
1. Producción
Según los agentes que lo producen, el metamorfismo se puede clasificar en:
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Dinamotérmico o regional: si se produce como resultado tanto de la presión como de la
temperatura. Este tipo de metamorfismo se halla en relación con procesos geológicos en gran
escala y tiene lugar en zonas tectónicamente activas de la corteza. Puede afectar a zonas de
centenares de kilómetros de longitud.
Térmico o de contacto: si es por causa del calor o la intrusión de rocas ígneas. Éstas
intrusiones, o extrusiones magmáticas, por sus elevadas temperaturas producen cambios en la
roca encajante, o roca en la que entran en contacto. El metamorfismo de contacto suele tener un
carácter más bien local.
El gneis se forma durante un metamorfismo regional de alto grado
2. Formación
De acuerdo a la roca de la que proceden se dividen en:
Ortometamórficas: Pertenecen a este grupo las que se forman a partir de rocas ígneas.
Parametamórficas: Son las que se forman a partir de rocas sedimentarias.
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Rocas parametamórficas: micaesquisto, cuarcita y mármol
3. Foliación
Existen tres variedades principales de foliación:
Gnéisica o bandeada: (gneis) es un tipo de foliación imperfecto y tosco, donde la
estratificación se manifiesta en forma de bandas definidas, de espesor regular, formadas por
distintos materiales. Las más anchas están constituidas generalmente por feldespatos.
Esquistosa o de buena foliación: (esquisto) La foliación se ha originado como
consecuencia de la disposición en capas paralelas de minerales de forma plana, como por
ejemplo, las micas. Las bandas son regulares, planas y de espesor medio.
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Clivaje pizarroso: Es la tendencia de una roca a hendirse en planchas lisas, como las
pizarras. Los minerales componentes son tan pequeños que no se pueden percibir a simple vista;
no obstante el clivaje es consecuencia de la distribución en planos paralelos de numerosos
gránulos minerales microscópicos. Las bandas son finas regulares y planas.
Equistosidad
Cualidad de algunas rocas metamórficas que supone la disposición de los minerales en planos
paralelos. Esta disposición o foliación es el resultado de la reorientación de los minerales que se
colocan en perpendicular a la dirección de la presión.
Diferencias entre Roca y Suelo
Los términos roca y suelo, implican una clara diferencia entre dos tipos de materiales.
La roca es considerada como un agregado natural de partículas minerales unidas mediante
grandes fuerzas cohesivas. Se llama roca a todo material que suponga una alta resistencia, y
suelo, contraria mente, a todo elemento natural compuesto por minerales separables por medios
mecánicos de poca intensidad, como son la agitación en agua y la presión con los dedos de la
mano.
Para distinguir un suelo de una roca se puede hacer uso de un vaso precipitado con agua
en el que se introduce la muestra que se quiere clasificar y se procede a agitarla. La
desintegración del material al cabo del tiempo conduce al calificativo de suelo, considerándose
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roca en el caso de que los efectos sean todo lo contrario. Por medio de la compresión se puede
establecer una frontera numérica, si el material se rompe a menos de 14 kg/cm2, se toma como
suelo. En la definición se incluye la palabra Natural, para descartar de este modo cualquier
formación donde haya intervenido la mano humana, tales como los productos fabriles o de
desecho.
Con el paso del tiempo y debido a fenómenos de meteorización, la roca va perdiendo
progresivamente su resistencia mecánica y se transforma en suelo.
Estratos geológicos
En Geología se llama estrato a cada una de las capas en que se presentan divididos los
sedimentos, las rocas sedimentarias y las rocas metamórficas que derivan de ellas, cuando esas
capas se deben al proceso de sedimentación. Hay que tener en cuenta que otros fenómenos
geológicos distintos pueden dar origen a capas, que entonces no se llamarán estratos. Es el caso,
por ejemplo, de las lajas que se forman durante el metamorfismo cuando grandes presiones
afectan a las rocas, originando cortes perpendiculares a la fuerza de compresión. Las erupciones
volcánicas, tanto en la forma de coladas de lava como en los depósitos piroclásticos pueden dar
origen a una especie de estratos similares a los sedimentarios pero de origen y naturaleza
distintos, como puede verse en la imagen del volcán Croscat. Por último, las intrusiones ígneas
pueden formar diques o capas interestratificadas que aparecen como si fuera un estrato más,
aunque debe de tenerse en cuenta que los diques pueden tener una forma lenticular cuando
forman un manto o sill6 que, cuando llegan a ser bastante abombados suelen llamarse lacolitos.
Estratificación
Los estratos se forman típicamente como capas horizontales de potencia (espesor)
uniforme, limitadas por superficies de estratificación, que son interfases más o menos nítidas
respecto el estrato más joven (situado encima) y el más viejo (debajo). En la descripción de los
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En geología, un sill o manto es una masa tabular de roca ígnea, con frecuencia horizontal, que ha sido intrusionada
lateralmente entre dos capas antiguas de roca sedimentaria, capas de lava volcánica o toba volcánica, o incluso a lo
largo de la foliación en rocas metamórficas.
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estratos se usa el término base o muro para referirse a la parte más antigua (geométricamente la
inferior, si no median alteraciones tectónicas de la posición) y techo para la más reciente. Los
estratos son las unidades básicas de estudio de la Estratigrafía.
Los estratos horizontales y uniformes pueden evolucionar, en presencia de fuerzas
tectónicas, sufriendo cambios de posición (basculamiento, que puede llevar incluso a su
inversión) y de forma (plegamiento). Además algunos estratos aparecen desde su mismo origen
inclinados entre sí y de espesor desigual, como ocurre en la estratificación cruzada. La génesis de
la estratificación cruzada es bastante simple en los procesos de relleno por sedimentos arrastrados
por los ríos (arenas, arcillas) cuando llegan al piedemonte de una cordillera y forman conos de
deyección, terrazas y otras formas menores del relieve. Estos sedimentos se disponen de acuerdo
con la gravedad y el que se crucen entre sí obedece a un cambio en el curso del río que se desvía
con cada crecida importante, que muchas veces son esporádicas como es típico en los climas
áridos, por el simple hecho de que la crecida anterior produjo una acumulación que las aguas del
río tienen que rodear por su mayor altura, depositándose ahora con buzamiento (es decir, una
inclinación), sentido y espesor diferentes. Con el paso del tiempo, esas arenas o arcillas pueden
consolidarse y formar rocas sedimentarias (arenisca, por ejemplo, como es el caso de la imagen
del Cañón del Antílope) pero que han conservado la disposición original de las arenas que
formaron dichas rocas. También puede verse una discontinuidad estratigráfica en el centro de la
imagen.
En suma, estas superficies de estratificación reflejan heterogeneidades del proceso de
sedimentación, con cambios bruscos en la naturaleza del sedimento o interrupciones más o menos
prolongadas del proceso de depósito.
Estructuras geológicas
La combinación de los diferentes tipos de pliegues y fallas que afectan la corteza terrestre
produce la variedad de estructuras observables en la Tierra, como las grandes cadenas de
montañas y las cuencas sedimentarias.
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Pliegues
Deformación de las capas geológicas, con forma ondulada. Los pliegues surgen como
consecuencia de la presión tectónica en rocas plásticas que, en lugar de fracturarse, se pliegan.
Un pliegue está constituido por el conjunto anticlinal-sinclinal. Los pliegues pueden ser
derechos, inclinados o tumbados, en función del buzamiento de su plano axial, y presentan
diversos grados de curvatura.
Elementos de un pliegue
Tanto el sinclinal como el anticlinal son formas de disponerse los estratos en una
estructura plegada.
Los sinclinales corresponden a amplias depresiones (cóncavas) que llevan el
nombre de “val”. En algunas ocasiones la erosión ataca muy profundamente los
anticlinales y son los sinclinales los relieves más elevados adoptando entonces el nombre
de “sinclinales colgados” como ocurre en el Campo de Jaca.
Los anticlinales en las formas geológicas plegadas producidas por orogenias, sería el
pliegue convexo hacia arriba. Es decir, es la ondulación de una capa de amplitud y forma
variable, en la que los estratos más antiguos se encuentran en el núcleo del pliegue.
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Lo contrario es un sinclinal. Puede ser recto, inclinado o acostado. Un ejemplo de
este tipo de relieve se puede ver en el Prepirineo donde existen dos alineaciones
montañosas o anticlinales separados por una depresión o sinclinal.
Fallas
1. Normal: Los bloques se deslizan sobre el plano de falla alejándose uno del otro. Uno de
los bloques se desliza con respecto al otro. El resultado final es que la distancia total entre
los dos bloques es mayor.
Falla normal
2. Inversa: Los bloques se deslizan sobre el plano de falla acercándose uno al otro. El
resultado final es un acortamiento con respecto a la longitud inicial de los dos bloques.
Falla inversa
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3. Transcurrente: Los bloques se desplazan uno con respecto al otro en la dirección
horizontal.
Falla Transcurrente
Diaclasas (del griego dia “a través de” y klasis “rotura”)
En geología, una diaclasa es una fractura en las rocas que no va acompañada de
deslizamiento de los bloques que determina, no siendo el desplazamiento más que una mínima
separación transversal. Se distinguen así de las fallas, fracturas en las que sí hay deslizamiento de
los bloques. Son estructuras muy abundantes.
Características de una diaclasa
La orientación de una diaclasa, como la de otras estructuras geológicas, se describe
mediante dos parámetros:
•
Dirección: Ángulo que forma una línea horizontal contenida en el plano de la diaclasa
con el eje norte - sur.
•
Buzamiento: Ángulo formado por la diaclasa y un plano horizontal imaginario.
Las diaclasas no tienen por que ser en general planas, ni responder a ninguna geométrica
regular, así que los parámetros indicados pueden variar de un punto a otro.
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Planos de exfoliación
Son planos que se encuentran en algunos minerales, los cuales representan una debilidad
estructural ya que están propensos a partirse preferentemente según planos paralelos
determinados, que internamente suelen corresponder a planos con mayor densidad atómica. En
muchas piedras los planos de exfoliación se manifiestan como fracturas internas, que deben
evitarse en el proceso de facetado, si se desea obtener gemas de gran calidad.
Basculamientos
Los movimientos tectónicos también pueden producir basculamientos, cuando bloques de
la litosfera con una inclinación de su superficie determinada varían ésta a consecuencia de sus
efectos.
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