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CAPITULO 1

CONCEPTOS BSICOS

INTRODUCCIN: El aprovechamiento y las restricciones del territorio estn

estrechamente ligadas con el conocimiento y evaluacin de las caractersticas

de su entorno fsico, de all que la geologa se constituye como la ciencia

encargada de generar el conocimiento de la estructura, dinmica y evolucin

de la corteza terrestre, permitiendo de esta manera que la explotacin de los

recursos, el ordenamiento territorial y la evaluacin de las amenazas por

procesos geolgicos se hagan siguiendo un proceso ordenado, en el cual, el

beneficio econmico y social est equilibrado con el sostenimiento del medio

ambiente.

OBJETIVOS:

- Conocer los principios bsicos de la geologa.

- Establecer la relacin de la geologa con sus ciencias afines.

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GEOLOGA: El trmino geologa proviene de las races griegas, geo, tierra y

logos, conocimiento, por lo tanto, la geologa es la ciencia que estudia la tierra,

su origen, su historia, su forma, la materia que la configura y los procesos que

actan o han actuado sobre ella y

es por ello que ha sido catalogada como una ciencia natural en el rango de

geociencias (ref1).

Para comprender los eventos objeto de su estudio, la geologa se sirve de

conocimientos de otros campos, como la fsica, la qumica, la biologa y la

matemtica. De esta forma, temas geolgicos como la geoqumica, la

geofsica, la geocronologa (que usa mtodos de datacin) y la paleontologa,

ahora disciplinas importantes por derecho propio, incorporan otras ciencias

para permitir a los gelogos estudiar la dinmica interna y externa de la tierra

(Fig 1).

Figura 1. Ramas de la geologa, con las cuales se puede estudiar la evolucin y

el desarrollo de los procesos que actuaron y actan en la Tierra.

GEOLOGACIENCIA DE LA TIERRA

Como se ha formado, de que est hecha,su historia y los cambios que han tenido lugar en ella

y sobre ella.

PetrografaCristalografa

GeoqumicaGeologa estructural

Paleontologa

Geologa histricaGeocronologa

Geologa Regional

SedimentologaGeologa AmbientalHidrogeologaMecnica de

suelos

Geologa econmica

ExploracinProspeccin

Geofsica

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El papel de la geologa en la sociedad es entonces, comprender todos los

eventos que han modelado y transformado la corteza terrestre a lo largo del

tiempo, y a partir de este conocimiento estimar el potencial de recursos, el

potencial de amenazas y sus restricciones, temas bsicos para la planeacin

del desarrollo de la infraestructura humana.

Ramas de la geologa

Geofsica: El objetivo de los geofsicos es deducir las propiedades fsicas de la

tierra junto a su composicin interna. A partir de diversos fenmenos fsicos, se

estudia el campo geomagntico, el paleomagnetismo en rocas y suelos, los

fenmenos de flujo de calor en el interior terrestre, la fuerza de la gravedad y la

propagacin de ondas ssmicas (sismologa). La geofsica de exploracin

combina tambin informacin fsica y geolgica para resolver problemas

prcticos relacionados con la bsqueda de petrleo y gas, con la localizacin

de estratos de agua, con la deteccin de yacimientos y con diversos tipos

prcticas en ingeniera civil (ref1).

Geoqumica: La geoqumica se refiere a la qumica de la tierra en su conjunto,

pero se divide en reas como la geoqumica sedimentaria, la orgnica, el nuevo

campo de la geoqumica del entorno y algunos otros. El origen y la evolucin

de los elementos terrestres y de las grandes clases de rocas y minerales son

importantes para los geoqumicos. En especial se estudia la distribucin y las

concentraciones de los elementos qumicos en los minerales, las rocas, los

suelos, las formas de vida, el agua y la atmsfera (ref1).

Mineraloga: Se ocupa del estudio de los minerales, su estructura interna,

composicin qumica y clasificacin.

Cristalografa: Rama de la mineraloga que se aplica al estudio de la forma

externa y de la estructura interna de los cristales naturales y artificiales (ref1).

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Petrologa: Estudio del origen, la aparicin, la estructura y la historia de las

rocas, en particular de las gneas y de las metamrficas. El estudio de la

petrologa de sedimentos y de rocas sedimentarias se conoce como petrologa

sedimentaria (ref1).

Petrografa: Es una disciplina relacionada a la petrologa, trata de la

descripcin y las caractersticas de las rocas cristalinas determinadas por

examen microscpico con luz polarizada (ref1).

Geologa estructural: Se ocupa de representar la aptitud geomtrica y la

evolucin de las diferentes estructuras que conforman la corteza terrestre, su

significado en la gnesis de las rocas y su papel en los procesos de

deformacin, permitiendo entender el origen de las fuerzas que causan el

fallamiento o fracturamiento de la corteza, la formacin de montaas, la

produccin ssmica, la acumulacin de recursos mineros estratgicos, como

metales industriales, piedras preciosas e hidrocarburos entre otros.

Geologa regional: Estudia la geologa a escala continental, permitiendo

entender de manera general los procesos formadores de continentes, su

evolucin en el tiempo y su correlacin con la formacin de las principales

cadenas montaosas como los Andes y los Alpes.

Geologa histrica: Estudio de las pocas geolgicas desde la formacin de la

tierra aproximadamente 4,6 Ga (=4600Ma) hasta hoy. De cada poca se

estudian los procesos geolgicos importantes que han ocurrido, la composicin

y estructura de la tierra y de la atmsfera, la posicin de los polos y de los

continentes, dnde se han formado montaas y cuencas sedimentarias, el

desarrollo de la vida en cada poca, cuando aparecieron las distintas formas de

la vida. Una herramienta importante de la Geologa histrica es la

Geocronologa que basada en la medicin de la edad de las rocas a partir de la

edad de formacin de sus minerales, permite establecer marcos de referencia

temporales que correlacionan todos los procesos geolgicos ocurridos en el

pasado.

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Paleontologa: Es el estudio de la vida a travs del registro fsil, investiga la

relacin entre los fsiles de animales (paleozoologa) y de plantas

(paleobotnica) con plantas y animales existentes. Los fsiles, restos de vida

del pasado geolgico preservados por medios naturales en la corteza terrestre,

son los datos principales de esta ciencia. La paleontografa es la descripcin

formal y sistemtica de los fsiles (de plantas y de animales), y las

paleontologas de invertebrados y vertebrados se consideran con frecuencia

subdisciplinas separadas (ref1).

Estratigrafa: Rama de la geologa cuya finalidad es el estudio de la relacin

espacio-temporal de las rocas. Centrada en especial en las rocas

sedimentarias, la disciplina se ha extendido a todos los tipos de rocas y a sus

interrelaciones, en especial las cronolgicas.

Sedimentologa: Este campo, tambin llamado geologa sedimentaria,

investiga los depsitos terrestres o marinos, antiguos o recientes, su fauna, su

flora, sus minerales, sus texturas y su evolucin en el tiempo y en el espacio.

Los sedimentlogos estudian numerosos rasgos intrincados de rocas blandas y

duras y sus secuencias naturales, con el objetivo de reestructurar el entorno

terrestre primitivo en sus sistemas estratigrficos y tectnicos. El estudio de las

rocas sedimentarias incluye datos y mtodos tomados de otras ramas de la

geologa, como la estratigrafa, la geologa marina, la geoqumica, la

mineraloga y la geologa del entorno (ref1).

Mecnica de suelos: Estudio de las propiedades de los suelos en desarrollos

civiles, busca encontrar las calidades del terreno apto para la construccin, as

como para calcular y evitar riesgos geolgicos, como por ejemplo movimientos

de masa.

Hidrogeologa: Investigaciones de la cantidad y calidad del agua subterrnea,

evaluando el potencial de recurso hdrico presente, basados en la interaccin

entre roca, suelo y agua.

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Geologa econmica: Esta rama mayor de la geologa conecta con el anlisis,

la exploracin y la explotacin de materia geolgica til para los humanos,

como combustibles, minerales metlicos y no metlicos, agua y energa

geotrmica. Campos afines incluyen la ciencia de la localizacin de minerales

industriales o estratgicos (geologa de exploracin), el procesado de menas o

vetas (metalurgia) y la aplicacin prctica de las teoras geolgicas a la minera

(geologa minera).

Exploracin - Prospeccin: Bsqueda de yacimientos geolgicos con valor

econmico. Por medio de la geofsica, geoqumica, mapeo, fotos areas y

imgenes satelitales.

Geologa ambiental: La geologa ambiental recoge y analiza datos geolgicos

con el objetivo de resolver los problemas creados por el uso humano del

entorno natural. Un rea muy importante se ocupa del anlisis de los riesgos y

peligros geolgicos como terremotos, aludes y movimientos de masa, erosin

de las costas e inundaciones. La geologa ambiental se relaciona con otras

ciencias fsicas como geoqumica e hidrologa, ciencias biolgicas y sociales e

ingeniera.

Observaciones histricas de la geologa como ciencia. (Tomado de ref2)

Xenophanes (600 aos ante Cristo): Los fsiles eran animales que vivieron en

el pasado.

Herodotos (450 aos ante Cristo): Observa que una inundacin del ro Nilo

produce una capa muy delgada de sedimentos, concluyendo que la formacin

del delta del Nilo debe haber pasado dentro de varios miles de aos.

Strabo (63 a. Cristo -19 despus Cristo): Reporta el movimiento de la tierra en

la componente vertical: por eso hay fsiles del mar en las montaas altas.

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Vicenna (980-1037): Clasifica los minerales, describe las rocas sedimentarias,

y el mecanismo de la erosin. Define que los procesos geolgicos son lentos y

no como un diluvio en accin.

Biruni (973-1048): Mide el peso especfico de los minerales.

Leonardo da vinci (1452-1519): Describi la fosilizacin, el cambio de un animal

a un fsil. Rechaz la idea de un diluvio mundial.

Fracastoro (1517): Discute Por qu se murieron los animales qu vivieron en

el mar a causa de un diluvio mundial? (La mayora de los cientficos de esta

poca indicaron los fsiles como un apoyo de la teora de un diluvio global)

Agricola (1494-1555): Aporta Los primeros libros cientficos sobre la geologa y

metalurgia ( De re metallica").

Steno o Stensen, Nils (1638-1687): Define La primera ley geolgica: Los

estratos superiores son ms jvenes que los estratos inferiores.

En el siglo 18 hubo dos teoras en competencia:

a) Neptunistas: Todas las rocas tienen sus races en la deposicin en los

mares (Werner).

b) Plutonistas o Vulcanistas: Todas las rocas se forman por magma

(vienen de una fundicin) (Hutton).

Smith, William (1769-1839): Aporta la Segunda ley geolgica: Cada estrato

tiene su contenido caracterstico en fsiles.

Lyell (1797-1875): Principio de actualismo: Los procesos ocurridos en el

pasado fueron los mismos tal y como ocurren hoy y viceversa.

Darwin, Charles: Public 1859 "On the Origin of species by natural selection.

La teora de la evolucin por seleccin natural.

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Dana (1873): Define la Teora de los geosinclinales: explicacin de la formacin

de montaas; rechazo las acciones catastrficas como formador de montaas.

Kelvin (1897): Dedujo la edad de la tierra por su velocidad del enfriamiento: 20-

40 millones aos (no tom en cuenta la radioactividad). Kelvin nombr

Rutherford (1905): Realiza la primera medicin de una edad absoluta (U/He):

Edad de la tierra mayor de 2 ga. (2.000.000.000). Aporta discusiones sobre:

Teoras geotectnicas como la teora de la expansin de la tierra, teora de la

contraccin de la tierra y la teora de geosinclinales (Todas las teoras usaban

continentes fijos-estables).

Wegener (1912): Teora de la deriva continental, Los continentes estn flotando

(se mueven) algunos se separaron o se chocaron: Est teora fue rechazada en

est poca, pero en los aos 60/70 fue aceptada por la gran mayora de los

cientficos.

Nier & Mattauch (1930): Construyen el primer espectrmetro de masas, para

determinar diferentes istopos de un elemento.

Schuchert (1931): Presenta una datacin radiomtrica de la tierra con 4 ga. (4

giga aos = 4.000.000.000 aos)

Principios bsicos de la geologa

James Hutton, formul el principio de que los mismos procesos que actan en

el presente se manifestaron tambin en el pasado, este principio es conocido

entre los gelogos como la doctrina del uniformitarismo; ello significa

simplemente, que los procesos que actualmente intervienen en la modificacin

de la superficie de la tierra son semejantes a los verificados en el pasado

geolgico, es decir, que existe una uniformidad de procesos entre pasado y

presente. Por ejemplo: Si se observa un ro, se puede ver que la corriente

transporta grava, arena y lodo. Si se camina siguiendo el curso de este ro, es

posible darse cuenta cmo al disminuir la pendiente y al hacerse su curso ms

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lento, va dejando en las mrgenes los cantos ms pesados, y los ms finos va

depositndolos en los lagos o en el mar donde desemboca, en forma de capas

horizontales superpuestas. Por esta observacin se encuentra una serie de

estratos dispuestos horizontalmente, que han sido el resultado de una

sedimentacin lacustre o marina, efectuada ininterrumpidamente durante

muchsimos aos. Si estos estratos, en vez de aparecer horizontales, se hallan

con que su posicin actual es inclinada dislocada, no es porque ellos no se

depositaran en capas horizontales, sino que despus de su depsito sufrieron

empujes tangenciales que los deformaron, generalmente no de una manera

brusca, sino lentamente en el transcurso de muchos millones de aos.

Al mismo tiempo, en tales estratos es posible que se encuentren fsiles de

animales que vivieron en la poca en que ellos se formaron. Si los fsiles

pertenecen a animales marinos, aunque hoy se encuentren muy lejos del mar,

indican que se depositaron en un fondo marino que luego por las circunstancias

que sean, se han levantado a su posicin actual (retirada del mar, movimientos

orognicos, etc.) (ref3).

1 Principio de superposicin: Los materiales ms profundos son los ms

antiguos, como en el ejemplo de las cuencas sedimentarias.

2 Principio de contenido faunstico: Los fsiles contenidos en una roca tienen

la misma edad que la roca que los contiene.

3 Principio de correlacin: Si dos rocas tienen en mismo tipo de fsil, esas dos

rocas tienen la misma edad. (Estos principios se basan en la evolucin de las

especies).

Los periodos geolgicos vienen dados en funcin de diversos factores entre

ellos la creacin de cordilleras o existencia de catstrofes.

Procesos geolgicos

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Los procesos geolgicos pueden dividirse en los que se originan en el interior

de la Tierra (procesos endgenos) y los que lo hacen en su parte externa

(procesos exgenos).

Procesos endgenos: La separacin de las grandes placas litosfricas, la

deriva continental y la expansin de la corteza ocenica, ponen en accin

fuerzas dinmicas asentadas a grandes profundidades. El diastrofismo es un

trmino general que alude a los movimientos de la corteza producidos por

fuerzas terrestres endognicas que producen las cuencas de los ocanos, los

continentes, las mesetas y las montaas. El llamado ciclo geotectnico

relaciona estas grandes estructuras con los movimientos principales de la

corteza y con los tipos de rocas en distintos pasos de su desarrollo.

La epirognesis afecta a partes grandes de los continentes y de los ocanos,

sobre todo por movimientos verticales, y produce mesetas y cuencas. Los

desplazamientos corticales lentos y graduales actan en particular sobre los

cratones que son regiones estables de la corteza. Las fracturas y

desplazamientos de rocas, que pueden medir desde unos pocos centmetros

hasta muchos kilmetros, se llaman fallas. Los giseres y los manantiales

calientes se encuentran, como los volcanes, en reas tectnicas inestables.

- Formacin de las montaas - La orognesis, o creacin de montaas,

tiende a ser un proceso localizado que distorsiona los estratos preexistentes.

Las cordilleras se forman en zonas especiales de la corteza, llamadas

geosinclinales: Cuencas marinas donde se recogen gran cantidad de

sedimentos que proceden de la destruccin del continente. En sta zona de

compresin de la corteza se originan las grandes fuerzas necesarias para

plegar los materiales. Las montaas se generan en los bordes destructivos de

las placas de la litosfera (Fig 2), lo que explica la presencia de pliegues, fallas

inversas, volcanes y terremotos. La actividad ser mayor cuando ms joven

sea la cordillera.

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Figura 2. Formacin de cordilleras producto de un lmite convergente tipo alpino

(Choque de dos placas continentales). (ref4).

-Cratones- Los cratones se encuentran en las zonas centrales de los

continentes. Estn formados por rocas que se consolidaron en el Arcaico,

sobre todo, gneis, granito de anatexia y esquistos. Son regiones muy estables.

Los movimientos que se producen son epirognicos y el flujo trmico es muy

reducido. El calor que desprenden las rocas es muy escaso porque ya se ha

producido la desintegracin de los elementos radiactivos que contenan hace

2.000 o 3.000 millones de aos, as estas rocas metamrficas y los granitos

pueden estar cubiertos de sedimentos mas jvenes, de igual manera, los

cratones estn rodeados de regiones formadas por rocas ms jvenes,

resultado de procesos orognicos.

-Fallas- Lneas de fractura a lo largo de las cuales una seccin de la corteza

terrestre se ha desplazado con respecto a otra (Fig3). Su aparicin est

asociada con los bordes entre placas que se deslizan unas sobre otras y con

lugares donde los continentes se separan. El movimiento responsable de la

dislocacin puede tener direccin vertical, horizontal o una combinacin de

ambas. Cuando la actividad en una falla es repentina y abrupta, se puede

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producir un fuerte terremoto e incluso una ruptura de la superficie formando

una forma topogrfica llamada geoforma de falla.

Figura 3. Diferentes tipos de fallas que se dan en la corteza terrestre.

-Volcanes- Un volcn es una fisura en la corteza terrestre sobre la que se

acumula un volumen de magma. Los volcanes se producen por la efusin de

lava desde las profundidades de la Tierra. La mayora de los volcanes son

estructuras compuestas, formadas en parte por corrientes de lava y materia

fragmentada. Muchos volcanes nacen bajo el agua, en el fondo marino. El Etna

y el Vesubio empezaron siendo volcanes submarinos, como los conos amplios

de las islas Hawai y de otras muchas islas volcnicas del ocano Pacfico.

-Terremotos- Los terremotos o sismo son liberaciones sbitas de energa

acumulada por largo tiempo en la seccin rgida de la corteza terrestre. stos

fenmenos se producen sobre todo en los bordes de las placas litosfricas,

alcanzando mucha ms violencia en las zonas de subduccin donde las

fricciones son muy intensas al tratarse de la introduccin forzada de una placa

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litosfrica bajo otra. Otros terremotos se producen en el interior de las placas

litosfricas, como es el caso de un continente sometido a una fuerte tensin

debido a la formacin de un orgeno en el borde de la placa de la que forma

parte. Tambin pueden provocarse por erupciones volcnicas o por la

formacin de fallas.

Procesos exgenos: La tierra est sometida a una serie de procesos que

tienden a allanar relieves, a destruir rocas creando formas nuevas, etc. Todos

estos agentes actan gracias a dos tipos fundamentales de energa: La del Sol

y la atraccin de la gravedad. Los ros, las aguas subterrneas, los glaciares, el

viento y los movimientos de las masas de agua (mareas, olas y corrientes) son

agentes geomorfolgicos primarios. Puesto que se originan en el exterior de la

corteza, estos procesos se llaman epgenos o exgenos.

La erosin o la meteorizacin es un proceso en el que los agentes actan

sobre la roca disgregndola y descomponindola. Existen dos tipos de

meteorizacin que pueden actuar simultneamente o por separado: Mecnica

(separacin fsica de fragmentos de roca, puede realizarse por empuje del

agente o por la accin de otros fragmentos de roca arrasados) que es muy

frecuente en regiones con climas extremos como los desiertos. La

meteorizacin qumica (alteracin de la composicin de las rocas por diversos

productos que el agente transporta), puede darse por hidratacin, hidrlisis,

oxidacin y carbonizacin. El transporte de los materiales producidos en la

erosin, pueden ir disueltos en el agua o bien suspendidos y arrastrados por el

viento.

-Accin geolgica del viento- El viento erosiona mediante el impacto de los

granos de arena que lleva en suspensin. Las partculas suspendidas en el

viento, al ser lanzadas una y otra vez sobre las rocas van gastando su

superficie a la vez que ellas se desgastan, cuando la roca afectada posee

minerales de diferente resistencia se pueden producir superficies alveoladas,

escalonadas o con tneles.

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-Accin geolgica de las aguas torrenciales- Las aguas torrenciales son

aquellas que no tienen curso fijo; se originan con el agua de lluvia o cuando se

produce el deshielo y el agua comienza a correr sobre el terreno, formando

pequeos hilos. Los materiales poco consolidados son atacados por las aguas

torrenciales que van arrancando pequeas partculas y tallando surcos que se

agrandan hasta producir barrancos. En ocasiones, el terreno empapado por

una fuerte lluvia se desliza en forma de avalanchas de tierra o

desprendimientos de piedras que pueden ocasionar grandes catstrofes. Al

descender por las laderas, las aguas salvajes se van encauzando hasta

incorporarse a un cauce determinado. Los torrentes son cauces temporales

que discurren por grandes pendientes; suelen depositar los aluviones cuando

alcanzan la llanura. Varios depsitos se pueden unir lateralmente formando

cmulos de piedemonte.

-Accin Fluvial- Los principales factores responsables de la formacin y

evolucin de los ros y su modelado, son la erosin, la carga de sedimentos y

la depositacin. Los ros pueden modificar el paisaje, puesto que la energa

potencial del agua se transforma en su recorrido descendente, en energa

cintica responsable de la erosin, el transporte y la depositacin. La cantidad

de energa potencial que dispone un ro es proporcional a su altitud inicial sobre

el nivel del mar. Con el fin de minimizar la conversin de energa potencial en

energa trmica (o calor) como consecuencia de la friccin y, por tanto,

aumentar la energa cintica, el ro sigue el curso que menos resistencia

presente. Incluso as, se estima que el 95% de la energa potencial de un ro se

usa para salvar la friccin, que tiene lugar de forma especial, en el lecho y en

los mrgenes del cauce, aunque tambin es importante la friccin interna del

agua y la resistencia del aire sobre la superficie.

Hay dos tipos principales de flujos: laminar y turbulento. El primero es un

movimiento horizontal, en el que las aguas fluyen en capas muy definidas

sobre los sedimentos del lecho, sin arrastrarlos. Se considera que la corriente

laminar es ms terica que real en los ros. El flujo turbulento, que es

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predominante, consiste en una serie de errticos remolinos verticales y

horizontales que se desplazan ro abajo. Las turbulencias varan en relacin

directa con la velocidad de la corriente, que a su vez, depende de la cantidad

de energa cintica existente. Cuanto mayor sea la energa cintica, mayor ser

la velocidad (y viceversa) y la turbulencia de la corriente.

-Accin de las Aguas Subterrneas- Las aguas subterrneas son las que

circulan por el subsuelo. Pueden ser de dos clases: Freticas, que se producen

por la infiltracin en el terreno del agua de lluvia y en menor proporcin las

aguas Juveniles, formadas por el enfriamiento de un magma en el interior de la

corteza. La infiltracin depende de diversos factores: Topografa, cubierta

vegetal, y sobre todo, del tipo de roca. La accin geolgica de las aguas

subterrneas se debe a su poder disolvente, uno de sus principales efectos es

la alteracin de las rocas por las que discurren mediante procesos de

meteorizacin qumica.

-Accin de los glaciares- El enorme peso de los glaciares provoca una

erosin muy intensa. En su movimiento, el glaciar arranca fragmentos de roca

que quedan englobados en su masa y contribuyen a erosionar el lecho. En las

zonas que han estado sometidas a la accin glaciar, las rocas se conocen

como rocas aborregadas por recordar a lo lejos un rebao de borregos. Otra

forma de erosin originada por el glaciar es el circo, depresin de paredes muy

verticales y de forma semicircular. Los materiales arrastrados y depositados por

el glaciar reciben el nombre genrico de morrenas. La fuerza de una glaciar es

tan grande que tritura los materiales convirtindolos en un polvo muy fino

llamado harina de roca que se deposita en el frente del glaciar. Cuando la

masa del glaciar desciende a latitudes ms clidas se produce la fusin del

hielo, formndose ros.

-Accin geolgica del mar- Las aguas marinas tambin ejercen acciones

destructoras, desmenuzando y arrastrando los materiales, gracias al oleaje, las

corrientes y las mareas. La accin erosiva del mar, abrasin, es la principal

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responsable del modelado de las costas. La violencia del choque de las olas

contra el acantilado hace que el agua, al penetrar por las grietas, acte como

una cua removiendo bloques de roca. Adems arranca fragmentos sobre el

acantilado, aumentando la erosin. La abrasin contribuye a la formacin de

los acantilados, superficies rocosas que al ser erosionadas sobre todo en su

base pueden desplomarse y contribuir de este modo al retroceso de las costas.

La accin del oleaje a ambos lados de un promontorio puede ocasionar la

comunicacin de aqullos, formando un arco natural que, si se derrumba,

originar un islote costero. A diferencia de los cantos rodados de los ros, los

cantos costeros tienden a ser aplanados por el movimiento del vaivn de las

olas. La sedimentacin puede dar origen, entre otros, a los siguientes

accidentes: las playas, las albuferas, los tmbolos y la flecha litoral.

LA TIERRA Y SU ESTRUCTURA

La Tierra no es una esfera perfecta, sino que tiene forma de pera. Clculos

basados en las perturbaciones de las rbitas de los satlites artificiales revelan

que la tierra es una esfera imperfecta debido a que el radio ecuatorial es de

6378 Km y el radio polo a polo es de 6357 Km. Es decir, en el ecuador se

engrosa 21 km; el polo norte est dilatado 10 km y el polo sur est hundido

unos 31 km. La forma de la Tierra es entonces un elipsoide de rotacin.

Los conocimientos que se tienen acerca de la estructura de la tierra proceden

en su mayora de estudios geolgicos, pero la mayor parte de la informacin

viene de una serie de aportes geofsicos como la sismologa, gravimetra y el

magnetismo. Adems tambin se puede conocer a travs del estudio del origen

y la composicin de los meteoritos, porque su estructura y constitucin son

similares a los materiales que forman la Tierra.

La sismologa, se ha convertido en el principal mtodo empleado en el estudio

del interior de la Tierra. Sismos es una palabra de origen griego que significa

choque; similar a terremoto, agitacin o movimiento violento. En la Tierra la

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sismologa se encarga del estudio de las vibraciones que se producen durante

los terremotos, los impactos de meteoritos, o por medios artificiales como una

explosin. En estas ocasiones, se emplea un sismgrafo para medir y registrar

los movimientos y vibraciones que se producen dentro de la Tierra y la

superficie.

Los cientficos clasifican los movimientos ssmicos en cuatro tipos de ondas

caractersticas que viajan a velocidades que varan entre los 3 y 15 kilmetros

por segundo. Dos de estas ondas viajan alrededor de la superficie de la Tierra

formando bucles y son llamadas ondas superficiales. Las otras dos, Primarias

(P) u ondas de compresin y las Secundarias (S) u ondas de corte, penetran en

el interior de la Tierra. Las ondas primarias comprimen y dilatan los materiales

por los que viajan (ya sea roca o lquido) de una forma parecida a la de las

ondas sonoras. Tienen tambin la capacidad de moverse dos veces ms rpido

que las ondas S. Las ondas secundarias se propagan a travs de la roca pero

no son capaces de hacerlo en un medio lquido. Ambos tipos de ondas se

refractan o reflejan en los puntos donde dos medios de diferentes propiedades

fsicas se tocan. Tambin reducen su velocidad cuando se mueven a travs de

un medio ms caliente. Estos cambios en la direccin y la velocidad son los

medios que se emplean para localizar las discontinuidades. Otro tipo de ondas

son las ondas L, se originan en la superficie y se propagan de manera uniforme

a lo largo de la superficie y producen mayores catstrofes.

Todas estas ondas tienen una velocidad de propagacin distinta en funcin de

las caractersticas del medio que atraviesan, cuanto ms denso y ms rgido es

un material, ms velocidad de propagacin alcanzan las ondas ssmicas,

teniendo en cuenta el caso de las ondas S, que no se propagan por medios

lquidos. Al comprobar estas caractersticas de las ondas, se ha permitido

concluir que el globo terrestre no es homogneo en el interior.

Las discontinuidades ssmicas han permitido dividir el interior de la Tierra en

ncleo interno, ncleo externo, discontinuidad de Gutenberg, manto inferior,

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zona de transicin, manto superior, discontinuidad de Moho y corteza (ocenica

y continental) (Fig 4).

Ncleo interno: 1.7% de la masa de la Tierra; profundidad de 5,150-6,370

kilmetros (3,219 - 3,981 millas). El ncleo interno es slido y no est en

contacto con el manto, sino suspendido en el fundido ncleo externo. Se cree

que se ha solidificado como resultado del congelamiento por presin que se

produce en la mayora de los lquidos cuando la temperatura disminuye o la

presin aumenta.

Figura 4. Estructura interna de la tierra. (ref4).

Ncleo externo: 30.8% de la masa de la Tierra; profundidad de 2,890-5,150

kilmetros (1,806 - 3,219 millas). El ncleo externo es un lquido caliente,

conductor de la electricidad, en el que se produce corrientes convectivas. Esta

capa conductiva se combina con el movimiento de rotacin de la Tierra para

crear una dinamo que mantiene un sistema de corrientes elctricas conocidas

como campo magntico terrestre. Es tambin responsable de las sutiles

alteraciones de la rotacin de la Tierra. Esta capa no es tan densa como el

hierro puro fundido, lo que indica la presencia de elementos ms ligeros. Los

cientficos sospechan que aproximadamente un 10% de la capa est

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compuesto por oxgeno y/o azufre porque estos elementos son abundantes en

el cosmos y se disuelven con facilidad en el hierro fundido.

Discontinuidad de Gutenberg: representa el 3% de la masa de la Tierra;

profundidad de 2,700-2,890 kilmetros (1,688 - 1,806 millas). Esta capa tiene

entre 200 y 300 kilmetros (125 a 188 millas) de espesor y representa

aproximadamente el 4% de la masa conjunta del manto y la corteza. A pesar

de que se identifica habitualmente como parte del manto inferior, las

discontinuidades ssmicas sugieren que esta capa podra poseer una

composicin qumica diferente de la del manto inferior situado encima de ella.

Los cientficos especulan sobre si el material se disolvi en el ncleo o fue

capaz de hundirse a travs del manto pero sin llegar al ncleo debido a su

densidad.

Manto inferior: 49.2% de la masa de la Tierra; profundidad de 650-2,890

kilmetros (406 -1,806 millas). El manto inferior contiene el 72.9% de la masa

conjunta del manto y la corteza y est probablemente compuesto

principalmente por silicio, magnesio y oxgeno. Tambin contiene algo de

hierro, calcio y aluminio. Los cientficos realizan estas deducciones asumiendo

que la Tierra tiene los elementos csmicos en una abundancia y proporciones

similares a las del Sol y los meteoritos primitivos.

Zona de transicin: 7.5% de la masa de la Tierra; profundidad de 400-650

kilmetros (250-406 millas). La zona de transicin o mesosfera (manto medio),

llamada algunas veces capa frtil, contiene el 11.1% de la masa conjunta del

manto y la corteza y es la fuente de los magmas baslticos. Tambin contiene

calcio, aluminio y granate, que es un silicato complejo con aluminio. Esta capa

es densa cuando est fra debido al granate. Est fluida cuando est caliente

porque estos minerales se funden fcilmente para formar basalto que luego se

puede elevar a travs de las capas superiores en forma de magma.

Manto superior: 10.3% de la masa de la Tierra; profundidad de 10 - 400

kilmetros (6 - 250 millas). El manto superior contiene el 15.3% de la masa

20

conjunta del manto y la corteza. Algunos fragmentos de esta capa han sido

sacados a la luz por la erosin de las cordilleras montaosas y erupciones

volcnicas, permitiendo su observacin. Los principales minerales que se han

encontrado de esta forma son olivino (Mg,Fe)2SiO4 y piroxeno (Mg,Fe)SiO3.

Estos y otros minerales son refractarios y cristalinos a altas temperaturas; por

lo tanto, la mayora se desprende del magma ascendente, formando ms

material en la corteza o no abandonan nunca el manto. Parte del manto

superior llamada astenosfera podra estar parcialmente fundida.

Discontinuidad de Mohorovicic: Marca el fondo de la corteza de la Tierra y la

separa del manto. La profundidad de Moho vara en diferentes partes, est a

unos 30-40 km por debajo de los continentes y a unos 10 km de los ocanos.

Corteza ocenica: 0.099% de la masa de la Tierra; profundidad de 0-10

kilmetros (0 - 6 millas). La corteza ocenica contiene el 0.147% de la masa

conjunta del manto y la corteza. La mayor parte de la corteza terrestre se

produjo a partir de la actividad volcnica. El sistema de dorsales ocenicas,

una red de volcanes de 40,000 kilmetros (25,000 millas) de longitud, genera

nueva corteza ocenica a razn de 17 km3 por ao, cubriendo el fondo del

ocano con basalto. Hawaii e Islandia son dos ejemplos de la acumulacin de

pilas de basalto.

Corteza continental: 0.374% de la masa de la Tierra; profundidad de 0 - 50

kilmetros (0 - 31 millas). La corteza continental contiene el 0.554% de la masa

conjunta de manto y corteza. Esta es la parte ms externa de la Tierra y est

compuesta bsicamente por rocas cristalinas. Estas son materiales flotantes de

baja densidad dominados principalmente por el cuarzo (SiO2) y los feldespatos

(silicatos pobres en metal). La corteza (tanto ocenica como continental) es la

superficie de la Tierra; como tal, es la parte ms fra de nuestro planeta. Debido

a que las rocas fras se deforman lentamente, nos referimos a esta rgida

cscara externa como litosfera (capa rocosa o fuerte).

21

La atmsfera: Es la cubierta gaseosa que rodea el cuerpo slido del planeta.

Aunque tiene un grosor de ms de 1.100 km, aproximadamente la mitad de su

masa se concentra en los 5,6 km ms bajos.

La hidrosfera: Es la capa de agua que en forma de ocanos, cubre el 70,8%

de la superficie de la Tierra. La hidrosfera se compone principalmente de

ocanos, pero en sentido estricto comprende todas las superficies acuticas

del mundo, como mares interiores, lagos, ros y aguas subterrneas. La

profundidad media de los ocanos es de 3.794 m, ms de cinco veces la altura

media de los continentes. La masa de los ocanos es de

1.350.000.000.000.000.000 (1,35 1018) toneladas, o el 1/4.400 de la masa

total de la Tierra.

La litosfera: Compuesta sobre todo por la fra, rgida y rocosa corteza

terrestre, se extiende a profundidades de 100 Km. Las rocas de la litosfera

tienen una densidad media de 2,7 veces la del agua y se componen casi por

completo de 11 elementos, que juntos forman el 99,5% de su masa. El ms

abundante es el oxgeno (46,60% del total), seguido por el silicio (27,72%),

aluminio (8,13%), hierro (5,0%), calcio (3,63%), sodio (2,83%), potasio (2,59%),

magnesio (2,09%) y titanio, hidrgeno y fsforo (totalizando menos del 1%).

Adems, aparecen otros 11 elementos en cantidades del 0,1 al 0,02%. Estos

elementos, por orden de abundancia, son: carbono, manganeso, azufre, bario,

cloro, cromo, flor, circonio, nquel, estroncio y vanadio. Los elementos estn

presentes en la litosfera casi por completo en forma de compuestos ms que

en su estado libre.

La litosfera comprende dos capas (la corteza y el manto superior) que se

dividen en unas doce placas tectnicas rgidas (vase Tectnica de placas). La

corteza misma se divide en dos partes. La corteza silica o superior, de la que

forman parte los continentes, est constituida por rocas cuya composicin

qumica media es similar a la del granito y cuya densidad relativa es de 2,7. La

corteza simtica o inferior, que forma la base de las cuencas ocenicas, est

22

compuesta por rocas gneas ms oscuras y ms pesadas como el gabro y el

basalto, con una densidad relativa media aproximada de 3.

La litosfera tambin incluye el manto superior. Las rocas a estas profundidades

tienen una densidad de 3,3. El manto superior est separado de la corteza por

una discontinuidad ssmica llamada la discontinuidad de Moho, y del manto

inferior por una zona dbil conocida como astenosfera. Las rocas plsticas y

parcialmente fundidas de la astenosfera, de 100 km de grosor, permiten a los

continentes trasladarse por la superficie terrestre y a los ocanos abrirse y

cerrarse.

Fluido trmico interno: El ncleo interno irradia continuamente un calor

intenso hacia afuera, a travs de las diversas capas concntricas que forman la

porcin slida del planeta. Se cree que la fuente de este calor es la energa

liberada por la desintegracin del uranio y otros elementos radiactivos. Las

corrientes de conveccin dentro del manto trasladan la mayor parte de su

energa trmica desde la profundidad de la Tierra a la superficie y son la fuerza

conductora de la deriva de los continentes. El flujo de conveccin proporciona

las rocas calientes y fundidas al sistema mundial de cadenas montaosas

ocenicas y suministra la lava que sale de los volcanes.

DERIVA CONTINENTAL Y TECTNICA DE PLACAS

Desde 1912 existe la teora de deriva continental (ALFRED WEGENER), pero

no fue aceptada en esa poca. En los aos 60's nuevas investigaciones del

fondo del mar y de regiones montaosas como los Andes, permitieron la

postulacin de una nueva teora global geotectnica. Con la teora nueva de la

tectnica de placas desaparecieron las teoras antiguas como de los

geosinclinales o la expansin o contraccin de la tierra.

La teora de deriva continental contiene varios puntos nuevos:

23

1. Los continentes no son estables, se mueven.

2. Existen dos tipos de corteza: corteza continental y corteza ocenica.

3. La fuerza para mover los continentes viene de flujos de conveccin y de la

rotacin de la tierra.

4. En las dorsales (cordilleras) centrales ocenicas se forma corteza ocenica

nueva.

5. En algunos partes del mundo las placas se chocan y pueden producir la

formacin de montaas.

6. La placa ocenica como corteza de mayor densidad algunas veces se hunde

abajo de la placa continental (= subduccin).

7. Algunas veces un continente se separa, para formar dos continentes

(ejemplo: frica y Amrica del sur)

8. La configuracin de los continentes ha sido totalmente diferente en los

tiempos pasados: como un continente grande de Antrtica-Amrica de sur-

Australia- frica-India (= GONDWANA).

9. Las rocas del fondo marino son relativamente jvenes (no ms como

jursico). Las rocas ms antiguas se encuentran en los continentes.

Los modelos geotectnicos antiguos:

-Expansin de la tierra-Una idea muy temprana para explicar los contornos

parecidos de los continentes se manifest en la teora de la expansin (Fig 5).

La idea principal era que la tierra se expandi, la corteza continental se rompi

y los ocanos ocuparon el espacio entre los continentes.

Problema: El enfriamiento del globo terrestre fsicamente no permite una

expansin, en contrario una contraccin ser ms probable. La teora no pudo

explicar fuerzas compresionales en la corteza terrestre.

24

Figura 5. Teora del modelo de expansin de la Tierra. (ref2).

-Contraccin de la tierra- La teora de la contraccin tom en cuenta que los

materiales en enfriamiento disminuyen su volumen (Fig 6). Pero para explicar

las fuerzas tectnicas en la corteza terrestre la magnitud no es suficiente.

Adems no era posible para explicar fuerzas expansivas de grandes

dimensiones como grabenes. Hoy se piensa que la tierra est en contraccin

pero con un valor mucho menor como antes se pensaba, y que no alcanza las

magnitudes para jugar un papel importante en la generacin de fuerzas

tectnicas.

Figura 6. Teora del modelo de contraccin de la Tierra. (ref2).

Expansin de la Tierra

25

-Teora de geosinclinales- La teora de los geosinclinales existi entre 1873

hasta 1960. J. DANA, el fundador de esta teora explico la formacin de

montaas por procesos largos y no como otros cientficos de esta poca con

procesos catastrficos. La teora de geosinclinales trat para explicar la

formacin de montaas en una forma por fuerzas verticales. En cuencas

(geosinclinales) se acumularon grandes cantidades de sedimentos, las cuencas

por el peso se hunden hasta que una contra fuerza levanta todo el material

acumulado formando montaas (como un colchn de resortes expulsa un

peso). Esta teora funcion bastante bien en las montaas que marcan una

simetra en ambas laderas.

Las dificultades principales de esta teora fueron:

a) Muchas montaas no son simtricas (por ejemplo los Andes) como postula

la teora.

b) La similitud en las biofacies jursica y cretcica de frica, Amrica de Sur,

Australia, la India y Antrtica. La teora de geosinclinales explic con

conexiones (puentes) continentales (Fig 7). Geogrficamente (y

geolgicamente) es muy difcil explicar al fondo marino con una elevacin que

conecta La India - frica - Amrica del sur, sin conectar Asia y Amrica de

Norte.

c) El fondo marino es geolgicamente diferente a un continente. Era muy difcil

explicar como los geosinclinales se cambian de una cuenca marina a una parte

de la corteza continental.

26

Figura 7. Modelo de la teora de los geosinclinales. (ref2).

Hoy existe evidencia que los continentes se mueven horizontalmente, se sabe

que el fondo marino es generalmente ms joven que un continente, y que las

regiones cerca de la dorsal central ocenica son ms jvenes que los sectores

ms lejanos. La subduccin hoy es un fenmeno conocido y explicable. Las

investigaciones del fondo marino de los aos sesenta llegaron a la conclusin

que la teora ms favorable sera la deriva continental del ao 1912. Entonces a

partir de los aos sesenta la mayora de los cientficos aceptaron la nueva

teora.

Placas Tectnicas: La ciencia que estudia la disposicin relativa de los

materiales en la corteza terrestre, as como los mecanismos que la han

originado, es la Tectnica. Una mejor comprensin de la actividad ssmica ha

sido posible con el descubrimiento de que los grandes terremotos se producen

por el movimiento de las placas tectnicas de la Tierra. Adems, casi todo lo

que se puede suponer sobre el manto y el ncleo terrestre se ha deducido por

el anlisis del paso de ondas ssmicas por el centro de la Tierra. Los logros

ms importantes en la investigacin de esta zona han sido posibles gracias al

uso de una tcnica sonar desarrollada originalmente en sismologa para

encontrar petrleo y gas, llamada perfilado ssmico por reflexin y refracin. La

corteza de la Tierra est conformada por una docena de placas (Fig 8) de

Teora de los geosinclinales

27

aproximadamente 70 km de grosor, cada una con diferentes caractersticas

fsicas y qumicas. Las placas tectnicas se estn acomodando en un proceso

que lleva millones de aos y han ido dando la forma a la superficie del planeta

que hoy se conoce, dando origen a los continentes y los relieves geogrficos

en un proceso que est lejos de completarse. Habitualmente estos

movimientos son lentos e imperceptibles, pero en algunos casos estas placas

chocan entre s impidiendo su desplazamiento. Entonces una placa comienza a

desplazarse sobre o bajo la otra provocando lentos cambios en la topografa. Si

el desplazamiento es dificultado, comienza a acumularse una energa de

tensin que en algn momento se liberar y una de las placas se mover

bruscamente contra la otra rompindola y liberndose como consecuencia una

cantidad variable de energa que origina el terremoto. Todo lo anterior se

resume en que la tierra es un planeta dinmico (Fig 9). Las deformaciones de

las rocas se manifiestan frecuentemente en una ondulacin de las mismas que

se denominan plegamientos.

Figura 8. El mapa geotectnico del mundo muestra la distribucin actual de los

continentes y su configuracin a respeto de los fenmenos ms importantes de

la deriva continental. Las placas continentales principales son Amrica de sur,

28

Amrica de Norte, frica, Australia, Antrtica y Europa-Asia-India. Las placas

ocenicas ms importantes son la placa Nazca, placa Cocos y placa pacfica.

Adems se puede observar las regiones donde actualmente existe subduccin

(Chile, Per, Marianas, Aleutas y Tonga. Los lomos centrales ocenicas, donde

se forma actualmente la corteza ocenica se conoce en el centro del atlntico,

pacifico e indico. Los choques entre continentes ms recientes son frica-

Europa y la India-Asia. Tambin Europa choc con Asia (Montaas Ural en

Rusia) pero en tiempos ms antiguos. (ref2).

Figura 9. Esquema que ilustra la dinmica de la Tierra con todos sus procesos,

Convergencia y divergencia de placas con sus respectivas consecuencias.

(ref4).

Wegener deca que la tierra se compona por el Sima (caracterstica corteza

ocenica compuesta por silicio y magnesio) y el Sial (caracterstica corteza

continental compuesta por silicio y aluminio). El Sial se desplazaba sobre el

Sima. Para Wegener, las causas de la deriva continental se podan deber a

diversas causas como: la fuerza centrifuga de la tierra, el efecto de las mareas

y a la fuerza polar, que haca que los continentes se desplazaran desde los

polos al Ecuador. Todo esto produca retrasos de unos continentes con

respecto a otros y tendencia del movimiento de estos hacia el Ecuador. As, la

29

corteza continental y ocenica o Litosfera, se sita encima de la Astenosfera en

la cual existen corrientes de conveccin que son las responsables del

movimiento de la litosfera.

Alfred Wegener, se estuvo ocupando de la apertura y cierre de cuencas

ocenicas durante aos. Su obra principal fue El Origen de Continentes y

Ocanos, donde muestra el Pangea (Fig 10) con los continentes americanos

ensamblados con Europa y frica. El supercontinente Pangea luego se dividi

debido al movimiento de rotacin, en dos continentes llamados LAURASIA

(Amrica del norte, Europa y Asia) y GODWANA (Amrica del sur, frica, India,

Australia y Antrtida). Los argumentos que apoyan esta teora fueron los

siguientes:

Paleontolgicos: Se encuentran fsiles de la misma especie en continentes

separados actualmente.

Geolgicos: Las cordilleras de Amrica tienen su continuidad con las cordilleras

africanas y europeas. Los continentes encajan como piezas de puzzle.

Principio de glaciacin.

Pruebas Paleomagneticas: Se puede saber la posicin de las rocas atendiendo

al magnetismo procedente de la composicin de sus rocas.

Distribucin de seres vivos: actualmente se encuentran seres vivos de iguales

caractersticas en diferentes continentes.

La hiptesis de Wegener sobre la deriva de los continentes obtuvo fuertes

crticas, debido a que a su cuadro de acontecimientos le faltaba un mecanismo

fsico que explicara la separacin y dispersin de los continentes. La hiptesis

de Wegener de rotura de Pangea y separacin de los fragmentos continentales

requera movimiento horizontal de placas corticales de sial - roca de la que se

saba que estaban hechos los continentes, compuesta de silicio y aluminio a

travs de una capa de sima - roca del fondo ocenico de composicin

basltica, de Silicio y Magnesio. Y aunque sus ideas contaron con defensores,

30

durante la primera y la segunda guerra mundial no fueron aceptadas entre las

autoridades geolgicas.

Figura 10. El supercontinente PANGEA. (ref2).

Migracin polar: Las reconstrucciones modernas de Pangea se basan en

datos radiomtricos y paleomagnticos. Las muestras de roca que mantienen

un magnetismo permanente adquirido en el momento en que se originaron,

proporcionan dos clases de informacin: la direccin magntica de las lneas

de fuerza, y la inclinacin de las antiguas lneas de fuerza magnticas en el

punto donde se obtiene la muestra. Los ejes geomagnticos y el de rotacin de

la tierra estn inclinados uno respecto al otro 11'5. De modo que el polo norte

geomagntico sealado por la brjula est situado a unos 2000Km (70 de

latitud) del polo norte geogrfico. Y el ngulo horizontal que los separa se llama

declinacin magntica. Mediante datos paleomagnticos se puede conocer la

antigua posicin del polo geomagntico y determinar la latitud geomagntica de

una muestra, pero no la longitud geomagntica, porque el punto de la muestra

podra haber estado ubicado en cualquier parte de uno de los antiguos

paralelos de latitud geomagnticos. Tomando un continente que se comportaba

como una sola placa rgida, es posible situar en un mapa las posiciones del

polo geomagntico a largos periodos de tiempo geolgico, que se conectan con

una curva continua llamada trayectoria de migracin polar.

31

En 1960 se llev a cabo un importante simposio para examinar el impacto de

los nuevos descubrimientos paleomagnticos en el concepto de Wegener de

deriva continental. Con la interpretacin de las trayectorias de migracin polar

para Norteamrica y Europa se lleg a la conclusin de que ambos continentes

estuvieron juntos hace unos 200 m.a., y se desplazaban juntos como una sola

placa litosfrica por encima de la astenosfera. Posteriormente, a principios del

Jursico, la placa nica se rompi en dos placas, las cuales se separaron

gradualmente la una de la otra. Tambin estudios geolgicos de la Antrtida

comenzaban a apuntar una antigua ubicacin de ese continente junto a

Australia y frica. Y aunque el paleomagnetismo haba ganado una victoria

para A. Wegener, muchos gelogos todava no acertaban a ver esta va.

Tendran que transcurrir varios aos antes de que la tectnica de placas

proporcionara un modelo fsico aceptable, capaz de explicar cmo se podran

separar los continentes.

Evidencia geolgica de Pangea: El hecho de que encajen direcciones

estructurales orognicas y edades de las rocas, induce persuasivamente a

pensar en un antiguo continente unificado de Pangea. Las similitudes

intercontinentales entre series estratigrficas, incluidas tillitas y capas de

carbn, faunas de reptiles como el Lystrosaurus (, flora de Glossopteris y los

paleoclimas (Fig 11), apoyan la hiptesis de un continente nico. Las zonas

climticas, reconstruidas a partir de formaciones de carbn, capas de sal y

yeso, dibujan un patrn unificado sobre el continente reconstruido.

32

Figura 11. Ilustracin de evidencias paleontolgicas del supercontinente

Pangea. (ref4).

La glaciacin de Gondwana: La expansin de los casquetes polares durante

las glaciaciones deja huellas en el registro geolgico como lo son depsitos de

material acarreado por el hielo y marcas de abrasin en rocas que estuvieron

en contacto con las masas de hielo durante su desplazamiento (Fig 12). Ambos

de estos tipos de evidencia de un evento glacial prmico (hace 280 millones de

aos) han sido reportados en Sudamrica, frica, India, Australia y Antrtida

(Fig 13). En las reconstrucciones de Gondwana, las reas afectadas por la

glaciacin son contiguas a pesar de ocupar lo que hoy en da son distintos

continentes. Inclusive las direcciones de flujo del hielo, obtenidas a partir de las

marcas de abrasin, son continuas de frica occidental a Brazil y Argentina as

como lo son de Antrtida a India.

33

Figura 12. El flujo de hielo sobre las rocas deja huellas de abrasin cuya

orientacin indica la direccin del flujo. Aqu se muestra la orientacin y

extensin de estas huellas donde han sido halladas en rocas de edad prmica.

(ref4).

Figura 13. Reconstruccin de las masas continentales de Gondwana durante el

Prmico, basada en el registro glacial. (ref4).

La rotura de Pangea: La rotura de Pangea empez a principios del Jursico,

hace unos 205 m.a (Fig 14), con la apertura de la cuenca del ocano Atlntico

Norte. Sigui la apertura de los ocanos Atlntico Sur e ndico con la

subsiguiente separacin rpida de los fragmentos de Gongwana. Luego se

cerr el mar de Tethys y finalmente el subcontinente Indico, choc con Asia

meridional.

34

Figura 14. Ilustracin de la evolucin de Pangea, hasta el presente. (ref4).

La mecnica de la fragmentacin continental: Se cree que la fragmentacin

continental empez con el ascenso de domos en la litosfera continental,

posiblemente sobre plumas del manto, y la produccin de sistemas de fracturas

de tres ramas, que se conectaron en una sola formando un rift (adelgazamiento

cortical) continuo en zig-zag, consecuencia del levantamiento de la placa a lo

largo del rift, donde se desencadenan fuerzas de empuje de la dorsal que

actan a ambos lados del rift en sentidos opuestos formando un valle de rift

(Fig15). El ascenso de basalto en diques y fisuras se acompa de fallamiento

35

normal de los mrgenes del rift. El estiramiento de la corteza profunda dctil

provoc giro y separacin de bloques fallados. La invasin por agua ocenica

del rift que se hacia ms profundo inici la nueva cuenca ocenica, la cual se

ensanch con la formacin de corteza ocenica y litosfera nuevas.

Un anlisis minucioso de la historia de la fracturacin continental de Pangea

indica que un rift determinado empez a aparecer en el permetro del

supercontinente, y se propag hacia el centro, llegando a coincidir con otro rift

que haba penetrado desde un punto marginal diferente.

Figura 15. Ilustracin de un valle de rift, obsrvese en su interior estructuras

distensivas (fallas de rumbo). (ref4).

La evolucin de mrgenes continentales: A lo largo de la fragmentacin

continental y la apertura de cuencas ocenicas nuevas, el estiramiento y el

adelgazamiento corticales afectan intensamente a los mrgenes de la placa

litosfrica continental, y tiene lugar fallamiento en bloques sobre una corteza

inferior dctil que se ensancha. Entre el continente y la cuenca ocenica se

produce una zona de corteza de transicin. La sedimentacin en surcos

fallados que se vuelven cada vez ms profundos forma tafrgenos (variedad de

geosinclinal) con capas rojas y extrusiones baslticas que se acompaan.

36

Luego la subsidencia puede llevar a inmersin de la corteza y deposicin de

sedimentos arrecifales y capas de sal. La inmersin sostenida conduce a la

deposicin de una cua de sedimento de plataforma continental (miogeoclinal)

y de una cua de turbiditas (eugeoclinal).

EL TIEMPO GEOLGICO

Los procesos geolgicos y morfogenticos, normalmente, ocurren tan

lentamente que exceden las posibilidades de observacin humana. Por esta

razn los gelogos han ido desarrollando desde el siglo pasado una escala de

tiempo, basada en eventos geolgicos y biolgicos globales, que se utiliza

como marco de referencia temporal absoluta. Se toma como inicio la poca de

formacin de la Tierra aunque se cuenta hacia atrs en millones de aos. Los

lapsos se establecen con criterios geolgicos (estratigrficos) y biolgicos. Los

grandes perodos tienen un alcance planetario y son los fundamentales para

establecer el tiempo geolgico.

Las unidades litoestratigrficas son establecidas a partir de los caracteres

litolgicos de la sucesin estratigrfica. Son las ms utilizadas ya que muestran

una gran objetividad. La principal limitacin es que estn condicionadas por los

ambientes sedimentarios.

Las unidades bioestratigrficas son establecidas a partir de las caractersticas

paleontolgicas fsiles que presentan las rocas estratificadas. Son bastante

objetivas pues al basarse en la evolucin, no son repetitivas y cubren un

espacio que puede llegar a ser la totalidad de la superficie de la Tierra. La

principal limitacin consiste en que estn subordinadas a la presencia de

fsiles.

Gelogos y bilogos fueron estableciendo, simultneamente, dos escalas de la

historia de la Tierra: una estratigrfica, para las rocas y su fauna asociada

(cronoestratigrficas), y otra cronolgica, para el paso de un tiempo que no se

37

saba como medir (geocronolgicas). La equivalencia entre las divisiones

estratigrficas y las cronolgicas (Ver tabla 1) es la siguiente: Lo ms normal es

usar las unidades geocronolgicas, para las grandes divisiones, que ordenadas

de mayor a menor son: eones, eras, perodos, pocas, y la estratigrfica para

las divisiones de menor rango, que de mayor a menor son: series, pisos,

zonas. (ref5).

Divisiones cronoestratigrficas Divisiones geocronolgicas

Eontema En

Eratema Era

Sistema Perodo

Serie poca

Piso Edad

Cronozona Zona

Tabla 1. Divisiones cronoestratigrficas y geocronolgicas para el tiempo

geolgico.

El en es la unidad geocronolgica de mayor intervalo en la escala de tiempo

geolgico. Se distinguen tres eones: Arcaico, abarca desde hace unos 3.800

m.a. hasta 2.500 m.a.; Proterozoico, desde 2.500 m.a. hasta 590 m.a. y

Fanerozoico, que se extiende desde hace 590 m.a. hasta la actualidad. En

algunas tablas aparece el Precmbrico como en, ya que abarca el Arcaico y el

Proterozoico. Adems, la geocronologa anglosajona aaden el Hadeico,

evocando al hades infernal que se supone desde los comienzos de formacin

del planeta hace unos 4.500 m.a. hasta el comienzo del Arcaico hace unos

3.800 m.a. El perodo anterior al Proterozoico tambin se denomina Azoico que

es sinnimo tambin de Arcaico, aunque incluye el Hadeico. A pesar de que en

la tabla (ver tabla 2) aparece como la divisin que menos ocupa, el

Precmbrico abarca ms del 80% del tiempo geolgico.

38

Los eones se dividen en eras, definidas a partir de grandes discordancias que

sealan el inicio de distintos ciclos orognicos. As, el Fanerozoico lo integran

tres eras geolgicas que son: Paleozoica, desde 590-245 m.a; Mesozoica,

desde 245-65 m.a. y Cenozoica, desde 65 m.a. hasta la actualidad.

Antiguamente al Paleozoico se le llamaba Primario y al Mesozoico Secundario,

pero esas denominaciones, hoy han cado en desuso a favor de

denominaciones zoolgicas, en realidad biolgicas, que coinciden con el

carcter de los fsiles encontrados en los estratos. El Cmbrico es la era en la

que comienzan a encontrarse fsiles de forma masiva, principalmente

invertebrados y las primeras plantas terrestres. El Precmbrico, en realidad,

sera una era.

Las eras del Fanerozoico, no las del Precmbrico, se dividen en perodos, que

estn basados en estratos que afloran en diversos pases europeos y en EE.

UU. En espaol, se utiliza la terminacin ico para los perodos (Jursico,

Ordovcico, Cretcico, etc.).

Los perodos se dividen en pocas, y se traducen como inferior, medio y

superior, o inicial, medio y final. En la tabla se utilizan los trminos inferior,

medio y superior. En el Jursico y el Cretcico tradicionalmente las pocas

tienen un nombre diferente, que tambin se sealan.

Las pocas se dividen en pisos. Aqu se pasa de la nomenclatura

geocronolgica a la estratigrfica, ya que los perodos se establecen por series

estratigrficas. El piso es la unidad fundamental de la cronoestratigrafa.

Consiste en un conjunto de rocas homogneo estratificadas que se han

formado durante un intervalo de tiempo determinado. En la terminologa en

espaol se suele utilizar la terminacin iense para los pisos (Pontiense,

Villafranquiense, etc.). Normalmente se denomina con el nombre geogrfico

donde est establecido. El problema es que la mayora de los pisos tienen un

alcance regional, no global como las anteriores divisiones, y es posible

encontrar pisos muy diferentes segn la zona que se examine. No obstante, en

39

la tabla se han incluido los pisos ms reconocidos. Para ello se ha empleado la

tabla de las Sociedad Geolgica Americana, que es de la ms detallada.

El piso se divide en cronozonas. Se trata de los estratos depositados durante el

tiempo de existencia de un taxn determinado, aunque no est presente y

exista una laguna estratigrfica.

La moderna escala de tiempos geolgicos es una suma generalizada de

acontecimientos geolgicos planetarios (los menos), continentales (algunos) y

regionales (la mayora). Los lmites son reales slo en determinados puntos de

la Tierra, en el resto, slo son una fecha que no coincide con ningn

acontecimiento geolgico especfico.

La Escala del Tiempo Geolgico (ver tabla 2) est subdividida en cinco Eras

cuya etimologa griega se refiere a cinco etapas en el desarrollo de la vida en

nuestro planeta. Las Eras son a su vez subdivididas en Periodos y estos

ltimos en pocas. Considerando que la Tierra se form hace ms o menos

4,600 millones de aos, el Arcaico y el Proterozoico, los cuales en conjunto

comnmente denominamos Precmbrico, constituyen alrededor del 85% de la

edad de la Tierra. Para ilustrar la enormidad del tiempo geolgico se puede

representar toda la historia geolgica reducida a un ao calendario, con inicio el

1 de enero y fin el 31 de diciembre. En este esquema, las rocas ms antiguas

que se conocen en la Tierra se hubieran formado a fines de febrero, la vida

ms antigua hubiera aparecido en mayo, las rocas ms antiguas de Mxico a

mediados de agosto, y seres vivientes ocuparan los continentes hacia fines de

noviembre. Dinosaurios caminaran en las costas de Michoacn el 16 de

diciembre, la Sierra Madre Oriental se levantara el 26 y los primeros homnidos

apareceran como a las 4:30 horas del 31. La geologa moderna, que se

desarroll a partir del concepto del Tiempo Geolgico de James Hutton en

1785, habra iniciado faltando dos segundos para la media noche del ltimo da

del ao.

40

41

Tabla 2. Escala del tiempo geolgico. (ref5).

42

De los tres tipos de rocas gneas, metamrficas y sedimentarias, stas ltimas

jugaron un papel muy importante en el desarrollo de la Escala del Tiempo

Geolgico. En trminos de eventos geolgicos, es importante que las rocas

sedimentarias se depositan sobre la superficie terrestre en estratos

aproximadamente horizontales y que cada estrato es ms antiguo que aquel

que le sobreyace y es ms reciente que aquel que le subyace. Estas dos

observaciones dan lugar a dos principios fundamentales en la geologa: la Ley

de Horizontalidad Inicial y el Principio de Superposicin. Por esta razn

siempre se escriben las columnas geolgicas con las rocas ms recientes

arriba y las ms antiguas abajo como los ejemplos lo ilustran.

Las variaciones de espesor de las rocas sedimentarias representan a grosso

modo la duracin del evento y la energa del sistema que lo deposit. Las rocas

sedimentarias tambin son las nicas con restos fsiles, permitindonos trazar

la evolucin biolgica.

Ej. Lnea del Tiempo Geolgico Evolutiva.

Edad (Ma) Evento

0.002 Erupcin del volcn Xitle, cuyas lavas cubren las ruinas de

Cuicuilco, cerca de C.U.

0.0046 Empieza a crecer el rbol de pino quebradizo ms viejo que

queda en vida.

0.006 Se desarrolla la escritura en Sumaria.

0.01 Homo Sapiens aprende a usar fuego para moldear cobre y

endurecer cermica. Tambin evolucionan las comunidades

sedentarias.

0.012 Homo Sapiens Sapiens domestica perros en Kirkuk, Irq.

0.017 Homo Sapiens Sapiens pinta la cueva de Lascaux, Francia.

43

0.02 Homo Sapiens Sapiens pinta las cuevas de Altamira,

Espaa. Primera erupcin del actual Popocatepetl.

0.025-0.01 Glaciacin ms reciente; un escudo polar cubre la mayor

parte del norte de Norteamrica.

0.04-0.012 Homo Sapiens Sapiens entra a Australia procedente del

sureste de Asia y a Norteamrica por el estrecho de Bering.

0.05-0 Existe Homo Sapiens Sapiens.

0.2-0.03 Evoluciona Homo Sapiens Neandarthalis .

0.3 La explosin de la supernova Gminis a una distancia de

aproximadamente 60 pc (parcec), tan brillante como la luna

llena.

1-0.5 Homo Erectus domina el fuego.

1.8-0.2 Existe Homo Erectus.

2-0.01 La ms reciente glaciacin o edad de hielo.

2 Amplio uso de herramientas de piedra.

3.5 Lucy, una Australopithecus camina la Tierra en Africa

sudoccidental.

4-1 Existe Australopithecus.

4 Desarrollo del bipedalismo homnido.

5 Se inicia la apertura del Golfo de California.

10-4 Existe Ramapithecus.

16-0 Desarrollo del volcanismo en el Cinturn Volcnico

Transmexicano, del cual forman parte los grandes

estratovolcanes mexicanos como el Citlatpetl, Popocatpetl,

44

Ixtacchuatl, y Nevado de Toluca entre otros.

20-12 Evolucin de la lnea filogentica de los chimpancs y de los

homnidos.

20 Evolucin de loros y palomas.

28 Evolucin de los koalas.

50-16 Extenso volcanismo en la porcin occidental de Mexico, cuyo

resultado es la Sierra Madre Occidental - la cobertura

ignimbrtica ms extensa de la Tierra.

50 Evolucin de los monos primitivos.

55 Evolucin de los conejos y las liebres. Aparicin de caballos

y ballenas.

60 Evolucin de garzas y cigeas, as como de ratas ratones y

ardillas.

65 Lmite K/T - extincin masiva de los dinosaurios e inicio del

reinado de los mamferos. Ocurre el impacto de Chixulub,

Yucatn. Inicio de la Orogenia Cordillerana que dio lugar a la

Sierra Madre Oriental.

90 Evolucin de los tiburones modernos. Giganotosaurus

carolinii (un dinosaurio) el carnvoro ms grande del planeta

vive en Argentina.

100 Desarrollo de las primeras grullas. Fosilizacin de

organismos en la cantera de Tlaya, Puebla.

136 Los canguros primitivos evolucionan.

145 Archaepteryx camina la Tierra.

169 Se inicia la apertura del Golfo de Mxico.

45

200 Se inicia el rompimiento del supercontinente Pangea. Se

desarrollan los primeros cocodrilos y aparecen los primeros

mamferos.

225 Desarrollo de los helechos modernos.

230 Evolucin de las cucarachas y termitas.

250 Extincin masiva a fines del Periodo Prmico. Incluye la

extincin de los trilobites.

280 Evolucin de los escarabajos y gorgojos.

300 Evolucin de los insectos alados.

300-200 Surgen los reptiles.

350 Los helechos primitivos de desarrollan - primeras plantas con

raz. Se desarrollan los primeros insectos.

350-300 Surgen los anfibios.

375 Aparicin de los tiburones primitivos.

420 Evolucionan los milpis - primer animal terrestre.

Se forma la cadena Apalache-Caledoniana por la colisin

continental entre Europa, Africa y Norteamrica.

En Mxico se encuentran evidencias de esta colisin

(orogenia Acateca) en las rocas del Complejo Acatln,

Puebla.

430 Algas cubiertas por cera inician la vida en tierra firme. La vida

sale de los ocanos.

500-450 Surgen los peces - los primeros vertebrados.

46

517-515 Fosilizacin en la lutita de Burgess, Canad

528-526 Fosilizacin en Cheng-Jiang, China.

545 Explosin cmbrica de los organismos con esqueleto

externo.

550 Formacin de Gondwana.

580-545 Se forman los fsiles de los organismos de Ediacara,

Australia.

700 Rompimiento del supercontinente Rodinia.

1100 Formacin del supercontinente de Rodinia. Edad de las rocas

metamrficas del Complejo Oaxaqueo en Oaxaca.

1500 Desarrollo de organismos con clulas eucarinticas.

1500-600 Surgen los organismos multicelulares.

1600 Se acaban las ltimas reservas de hierro en solucin en los

ocanos por el aumento del oxgeno atmosfrico,

formndose las ltimas formaciones bandeadas de hierro.

1800-1700 Edad de las rocas ms antiguas de Mxico: el Complejo

Bmori en Sonora.

2000 Inicia el reactor de fisin natural.

2400 La elevacin de la concentracin de molculas de oxgeno

detiene la precipitacin de uraninitas (solubles en ambiente

oxidante) y se inicia el depsito de formaciones bandeadas

de hierro (soluble en ambiente reductor).

3500-2800 Inicio de la fotosntesis por algas verde-azules con lo cual se

liberan molculas de O2 a la atmsfera y pasivamente se

fortalece la capa de ozono y cambia la atmsfera

47

qumicamente reductora de la Tierra a qumicamente

oxidante.

3800 Indicios geobioqumicos de vida primitiva.

4000 Cesa el bombardeo de planetesimales en la Tierra. Se

solidifica la corteza de la Tierra y se forman las rocas ms

antiguas de la Tierra.

4300 Fusin de la Tierra debido al calentamiento radioactivo y

gravitacional, lo cual permiti la diferenciacin de su

estructura interna, as como la expulsin en forma gaseosa

de molculas de agua, metano, amonio, hidrgeno, nitrgeno

y bixido de carbono.

El agua atmosfrica es disociada por la luz ultravioleta dando

lugar a tomos de oxgeno que se incorporan a una capa de

molculas de ozono. El hidrgeno escapa al espacio.

4600 Formacin del Sistema Solar y de una Tierra slida,

aproximadamente homognea, por la acrecin de

planetesimales.

Tabla 3. Lnea del Tiempo Geolgico - Evolutiva (ref6).

EL MAPA GEOLGICO. (Ref5).

Un mapa geolgico es la representacin de los diferentes tipos de materiales

geolgicos (rocas y sedimentos) que afloran en la superficie terrestre o en un

determinado sector de ella, y del tipo de contacto entre ellos.

En el mapa geolgico las rocas pueden diferenciarse de acuerdo a su tipo

(gneas, metamrficas o sedimentarias) o composicin (granitos, pizarras,

areniscas, etc.) y tambin de acuerdo a su edad (cmbricas, terciarias,

48

paleozoicas, etc). Para distinguir las rocas y sedimentos se utilizan colores y

achurados. En un mapa geolgico tambin se reflejan las estructuras (pliegues,

fallas, etc.) que afectan a los materiales. Con el objeto de ampliar la

informacin en el mapa pueden incluirse yacimientos de fsiles, recursos

minerales, etc. Todos estos datos se representan mediante smbolos

especiales. Habitualmente se utiliza un mapa de la superficie del terreno (mapa

topogrfico) como base del mapa geolgico.

Por razones de escala, no todo lo que se observa en el terreno puede ser

incluido en el mapa geolgico, por lo tanto, slo los rasgos geolgicos de una

determinada magnitud mnima pueden ser incluidos en el mapa.

El mapa geolgico permite tener una idea de las caractersticas geolgicas del

territorio que representa. El tipo, composicin y estructura de los materiales

geolgicos condiciona muchas de sus propiedades y stas a su vez, se

relacionan con el uso que puede hacer de ellas el hombre. Sobre la base del

mapa geolgico pueden hacerse estudios diversos, como la planificacin de

obras pblicas, de uso de recursos minerales y de hidrocarburos, gestin de los

recursos hidrolgicos y prevencin de riesgos naturales y de problemas

relacionados con el impacto de la actividad humana en el medio ambiente.

Para confeccionar un mapa se trabajan en varias etapas:

Etapa Mapa detallado Mapa regional

1 Estudio de Antecedentes

2 Anlisis de fotos areas

3 Estratigrafa Estratigrafa (en terreno)

4 Topografa en detalle Perfil litolgico

5 Definicin de unidades del mapeo

49

6

Mapeo en terreno Mapeo litolgico

Verificacin con fotos areas

Levantamiento estructural

7 Dibujo del mapa

8 Confeccin de perfiles

9 Informe con descripciones detalladas

Los mapas geolgicos tienen una base topogrfica (tal vez simplificada). Como

informaciones topogrficas importantes se incorporan infraestructura (caminos,

ferrocarriles), ros, pueblos y curvas de nivel con cotas. No se traspasan tipo de

vegetacin, smbolos especiales topogrficos. La base topogrfica

normalmente tiene solamente un color (negro o caf).

Todos los mapas geolgicos adems representan por gran parte un modelo

geolgico, es decir en algunos sectores la informacin geolgica tiene su base

en la interpretacin geolgica de los autores. Mejor sera la confeccin de

mapas "verdaderos", significa mapas con un alto porcentaje de informacin

real, y con poca informacin interpretada. Cada mapa tiene su objetivo. Los

mapas geolgicos de una regin tienen objetivos distintos, como mapas para

una empresa minera o mapas para una empresa de agua potable. Adems

cada mapa refleja una situacin geolgica simplificada. La manera de la

simplificacin pertenece al objetivo y al autor de la carta.

Una carta geolgica no solamente es el mapa, adicionalmente contiene el titulo,

escala (grfica y en nmeros), una leyenda topogrfica, una leyenda geolgica

(con smbolos tectnicos), la ubicacin del mapa, los autores con fecha del

mapeo en terreno (con ubicacin del trabajo), un (o ms) perfil(es) geolgico(s),

flecha del Norte y las coordenadas en UTM y/o longitud/latitud. Aparte de la

50

carta se publican normalmente un informe con descripciones ms detalladas

del sector (como tipo de fsiles, columnas estratigrficas, descripciones de los

estratos, formaciones y unidades (Fig 16).

Figura 16. Esquema completo de cmo se presenta un mapa geolgico. (ref2).