Geología

• La geología se compone de diferentes áreas:

• Cristalografía: Se explica las propiedades diversas que presentan los cristales, cuyas formas geométricas. Se clasifica y describe los cristales, relaciona sus formas poliédricas con su estructura íntima y define las propiedades físicas y químicas.

• Mineralogía: Es la descripción de las minerales.

• Petrografía: Es el estudio de las rocas, se ocupa tanto de las rocas eruptivas y metamórficas, como de las rocas sedimentarias.

• Geotectónica: Es el estudio de los volcanes, de los terremotos y de la tectónica terrestre.

• Geología histórica: Es el estudio de las condiciones climatológicas, los fenómenos dinámicos y la fauna y flora particulares de la misma.

• Paleontología: Los restos fósiles permiten formar una idea clara de la sucesión de la flora y fauna y de los facies.

Origen e historia primitiva de la

tierra

• La idea más común de la formación del universo se aparte de una

primitiva y gigantesca explosión – el famoso ‘Big Bang’. Este representa el inicio de la expansión del universo. De la abundancia de los isótopos y de la evolución de las estrellas galácticas más antiguas, se ha llegado a estimar la edad del universo a 15.000 millones de años. El sistema solar se formo hace unos 5.000 millones de años.

• Teoría nebular: Una nube de gas y partículas estaban en rotación, a su debido tiempo y causa de esa rotación, la gravitación, la nube se aplana y adquirió una forma discoidal. La nube continuaba concentrándose y compactándose, la temperatura subió y en el centro de la nube empezó aarder H y He, nuestro sol nació. Turbulencias en el resto de la nube causaron el nacimiento de planetesimales, estos forman en colisión los planetas.

• Diferenciación de la tierra (4.600 millones años atrás): Existen dos teorías, la diferenciación sobre la densidad y sobre el punto de fusión de los elementos.

• Crecimiento de la corteza: Lentamente y continuamente refrigeración de la tierra. El calor de la radioactividad y la energía gravitacional provoca una fusión parcial, el líquido sube a la superficie y refrigera, esto esta la primera corteza. Después de diferentes fases de fusión parcial de la corteza primitiva, se forma una corteza liviana, que no se siguió fusionando. Esta corteza lleva a la formación de los primeros continentes con estabilidad.

• Evolución de la atmósfera y de los océanos: La primera atmósfera se compone de H y He. La tierra era todavía liquido, esto significa que no había agua (H2O) libre. Los elementos se alejan, por la causa de la gravitación que esta suficientemente fuerte para retener H y He. La segunda atmósfera se compone de H2O, CO2, SO2, CO, S2, Cl2, N2, H2, NH3 y CH4. Estos gases vienen de la exhalación de los volcanes. La tierra tiene ahora un núcleo diferenciado, eso significa también un campo magnético, los gases no pueden alejarse. En esta segunda atmósfera no existe O2 libre, O2 no es un gas volcánico. Con esta atmósfera el agua que exhala puede condensarse, los primeros océanos se forman. El primer O2 libre existe desde 3.600 millones de años atrás, su producción resulta de la fotosíntesis y de la disociación fotoquímica.

• Composición de la tierra

• Sismología: El conocimiento de las ondas sísmicas nos permite ver al interior de la tierra. Cuando se produce un sismo, parten desde el hipocentro ondas P y S que se propagan en todas las direcciones. La variación del comportamiento de las ondas, trayectoria y velocidad, muestran cambios de la naturaleza y de la estructura del medio por el que viajan. Las ondas P, ondas primeras, son de tipo compresivo-distensivo, esto significa que las partículas vibran en dirección de propagación. Las ondas S, ondas secundarias, suponen una vibración de las partículas perpendiculares a la dirección de propagación. Esto conlleva a un mayor recorrido de las partículas y menor velocidad que las ondas P.

• A profundidades pequeñas, entre 30-40/ 70 km bajo los continentes y a unos 8-12 km en las zonas oceánicas, se registra con las ondas un brusco aumento de la velocidad. Esta discontinuidad se llama discontinuidad de Mohorovicic, se delimita una primera capa, la corteza. A los 2900 km la velocidad de las ondas P desciende, en tanto que las S desaparecen. Esta discontinuidad se llama discontinuidad de Gutenberg, se delimita la capa del manto y el resto, el núcleo.

• Composición de la corteza: Abajo de los continentes hay otra discontinuidad, la discontinuidad de Conrad, separa una corteza superior, formada por rocas de naturaleza granítica, de una corteza inferior, constituida fundamentalmente de ecoglitas. En las zonas oceánicas la corteza esta distinta, la capa superior esta constituida por basaltos y la capa inferior por gabros.

• Composición del manto: Desde 12/ 40-70 km se forma el manto, en una capa superior de hasta 700 km, con parte a la astenosfera, es el motor de la dinámica de las placas y el manto inferior hasta 2900 km.

• Composición del núcleo: La desaparición de las ondas S a llegar a él índice que su parte externa esta en estado de fusión. El parte interior esta sólido. La diferencia entre el núcleo externo y del núcleo interno corresponde a un cambio de estado, no de composición. Por el campo magnético terrestre se supone que la naturaleza es metálica, formada por una aleación de hierro (Fe) y níquel (Ni), y además posiblemente un porcentaje de azufre (S).

Tectónica de las placas

• La litosfera, que se compone de la corteza y un parte más alta del manto hasta 100 km, está dividida en una serie de placas rígidas que ‘flotan’ sobre la astenosfera. Las placas se desplazan con diferente velocidad (cm anuales), como consecuencia de las corrientes de convección que se producen en el manto superior. Las placas litosféricas son limitadas por tres tipos de márgenes:

• Las dorsales, lugares donde dos placas divergen y se genera corteza

• Las fallas transformante, grandes fracturas que cortan transversalmente las dorsales y en las que se produce un desplazamiento lateral de dos placas sin que se cree ni se destruya corteza

• Las zonas de subducción, originadas por convergencia de placas y en las que una placa se introduce por debajo de la otra, hasta unos 700 km, donde es asimilada por el manto

• Zonas de subducción (Chile): Zona en que la placa litosférica del continente (America latina), fría y rígida, con corteza oceánica (placa de Nasca), se introduce bajo otra para equilibrar la formación de la corteza en las dorsales. Las zonas de subducción originan en la superficie de los fondos oceánicos fosas alargadas, de hasta 10-11 Km. de profundidad (fosa de Marianas), esta morfología es la consecuencia del movimiento de la placa descendente. Durante la subducción, la placa descendente está sometida a fricción, por lo que se fractura y origina focos sísmicos que se sitúan, formando un plano inclinado, hasta una profundidad de 700 Km. Este plano, se conoce como Benioff, tiene un buzamiento (inclinación) medio de unos 45 en dirección del continente. En 700 Km. profundidad, la placa descendente se ha calentado lo suficiente para fluir con el resto del material del manto, esto significa que esta asimilada al mismo.

• La morfología de las zonas de subducción presentan características morfológicas más complicadas y con mayor variabilidad. La configuración general: En la parte más externa se encuentra el prisma de acreción, formado por rocas sedimentarias y fragmentos de corteza oceánica arrancados de la superficie de la placa que subduce. Estos materiales son deformados por pliegues y fallas y forman una zona topográficamente elevada, que incluso puede llegar a emerger. A continuación se encuentra una cuenca marginal en que se acumulan sedimentos que proceden de las elevaciones adyacentes y, finalmente, sobre la placa no subducente, un arco volcánico, que se origina por la ascensión de magmas. Con la compresión (tipo andino) de la corteza continental, que da lugar a la formación de cinturones de plegamiento paralelos a la costa.

• Por lo general, la convergencia de placas conduce a la colisión de arcos de islas contra los márgenes continentales. Esta colisión deforma intensamente los materiales de los arcos de islas y del límite continental, creando cinturones orogénicos, zonas alargadas de corteza que por compresión se han engrosado, plegándose, y que, finalmente, se elevan por isostasia y dan lugar a cadenas montañosas de plegamiento. Es un proceso de decenas de millones de años.

Rocas: volcánicas,

metamórficas, sedimentarias

• Rocas endógenas – Rocas ígneas o magmáticas: Se forman por fusión de materiales de la corteza o el manto y tiende a ascender hacia la superficie debido a que su densidad es menor que las rocas que lo rodean. Durante el ascenso, el magma se enfría y empieza a cristalizar. Existen tres grandes grupos de rocas ígneas: plutónicas, filonianas y volcánicas. Las rocas plutónicas cristalizan en el interior de la corteza y forman masas de considerable tamaño (plutones). Como pierden calor lentamente, todos los minerales tienen largo tiempo para cristalizar, son equigranulares (todo los cristales tienen aproximadamente el mismo tamaño). Grande masas que forman una cúpula, se llama batolitos. Lacolitos son de menor tamaño y concordantes con la estratificación. Las rocas filonianas se forman cuando el magma se abre paso hacia la superficie a través de planos de debilidad de las rocas circundantes (fracturas, diaclasas, superficies de estratificación, etc.) y solidifica en su interior. Cuando son concordante con la estructura de las rocas encajantes se constituyen sills, cuando son discordante en diferente ángulos se forman los diques. Las rocas volcánicas se forman cuando el magma llega a la superficie terrestre y origina los volcanes. En una erupción volcánica se emiten generalmente materiales sólidos, líquidos y gaseosos. El tipo y las características de la erupción dependen de la composición del magma.

Líquido

Lavas. Discurren sobre la superficie, formando las coladas, cuya longitud depende de la

viscosidad. Presencia de vidrio, por enfriamiento rápido. Texturas fluidales y burbujas

producidas por el escape de gas.

Sólido

Rocas

piroclásticas.

Fragmentos de mayor tamaño Bombas volcánicas y lapilli, acumulándose alrededor

del punto de emisión, formando el cono

volcánico.

Fragmentos mas finos Cenizas volcánicas, transportados por el viento, pueden

depositarse a grande distancias.

• Rocas endógenas – Rocas metamórficas: Se originan por transformaciones mineralógicas en estado sólido a partir de rocas preexistentes, que pueden ser ígneas, sedimentarias o metamórficas. Los procesos incluyen recristalización, cambios polimórficos y reacciones entre minerales, y se deben a la variación en las condiciones de presión y temperatura respecto a las de formación de las rocas iniciales. Los diferentes tipos de rocas metamórficas se originan según la composición inicial y las condiciones de metamorfismo que se han alcanzado.

• Rocas exógenas – Rocas sedimentarias:

La meteorización y la erosión producen

partículas de diversos tamaños, que son

transportados por el hielo, el agua o el aire

hasta las zonas de mínima energía, donde

se acumulan. Una vez en reposo, los

sedimentos sufren procesos de

compactación, cementación, etc., que los

transforman en rocas sedimentarias.

Deformación de rocas – fallas y

pliegues

• Deformación de rocas: Como consecuencia de la dinámica global de a

corteza terrestre, frecuentemente las rocas se ven sometidas a esfuerzos tectónicos que las deforman, originando estructuras diferentes de las que poseían. Los tipos de deformación que un material puede presentar son: elástica, dúctil o plástica y frágil o por rotura. La deformación elástica es proporcional al esfuerzo y completamente reversible. La deformación dúctil o plástica es permanente. En la deformación frágil o por rotura se pierde la cohesión interna del material y éste se fractura. Además de la naturaleza del material, otros factores, como la temperatura, la presión confinante, la presencia de fluidos o la velocidad de deformación, influyen notablemente en el tipo de respuesta que una roca presenta frente a los esfuerzos.

• Las fallas: Es una fractura de terreno (reacción frágil de las rocas), según una superficie más o menos plana, a través de la cual se produce el movimiento relativo de los terrenos situados a ambos lados. El desplazamiento puede ser más o menos vertical, horizontal o en cualquier dirección intermedia. La distancia entre un punto y su homólogo al otro lado del plano de falla indica la magnitud del desplazamiento.

• Los pliegues: Son ondulaciones que se forman en aquellas rocas que representan disposición en capas (estratificación, foliaciones), a consecuencia de una respuesta dúctil de las mismas frente a los esfuerzos. En perfil, una superficie plegada muestra una sucesión de zonas convexas (anticlinal) y cóncavas (sinclinal). Los pliegues no tienen una curvatura constante, sino que ésta aumenta progresivamente hasta un máximo (charnela), para volver a disminuir. Los lados se llaman flancos.

Terremotos

• Se producen cuando las ondas

S y P llegan a la superficie, su energía se transmite por medio de un tercer tipo de ondas, las superficiales. La propagación de las ondas sigue de un hipocentro hasta la superficie. Este hipocentro puede ser en zonas de placas divergente (Islandia), convergente (Chile), explosiones volcánicas o fallas transformantes (Falla de San Andrés, California). Como el movimiento de las placas o terrenos no esta fluyendo, se acumula la energía hasta que se libera con un movimiento fuerte de la superficie.

Sedimentología

• Sedimentos son productos de meteorización y erosión, se pueden ser transportados en el fondo (arrastre, rodadura, saltación) o bien dentro del fluido (suspensión, disolución, flotación). El tipo de transporte condiciona el grupo de roca sedimentaria. Las detríticas (Ej., conglomerados) mantienen su integridad física durante el transporte. Las físico-químicas (Ej., fosfatos, evaporitas y algunos carbonatos) se forman por la precipitación de sustancias que se encontraban en disolución. Las biogénicas se forman directamente de la actividad de organismos, las rocas organógenas (carbonatos, fosfatos, silíceas) y las rocas orgánicas (carbón, petróleo).

Detríticas Origen Físico-Químico

Biogenéticas

Organógenas Orgánicas

- Conglomerados

- Areniscas

- Limonitas

- Arcillitas

- Carbonatos (de precipitación;

diagenéticos – Ej. Dolomíta)

- Evaporitas (Ej. Yeso, Ej. Halitita)

- Ferruginosas, Fosfatos

- Carbonatos (Autóctonos, Ej.

Caliza coralina; Alóctonos,

Ej. Calcarenita)

- Fosfatos

- Silíceas, Ej. Diatomita

- Carbón

- Petróleo

• Meteorización: Factores ambientales físicos y químicos que atacan a las rocas, las cuartean, disgregan y descomponen. Meteorización física (temperatura y agua/ fluidos, gelivación), desarrollo fundamentalmente en ambientes desérticos y periglaciares. Meteorización química, disgregación de las rocas por procesos químicos (hidrólisis etc.).

Erosión, transporte y

sedimentación

• La erosión es la disgregación y además el transporte que evacua los fragmentos arrancados.

Existen distintos agentes de transporte, que dependen fundamentalmente del clima de cada lugar (ríos, glaciares, ambiente desértico, etc.), pero, excepto el viento, todos tienen su última causa en la fuerza gravitatoria. Tipos de transporte: flotando, los restos de vegetales en fluidos; disueltas, sustancias solubles en el agua; en suspensión con largos recorridos, partículas pequeñas; saltación, fragmentos relativamente grueso, por la fuerza del agua/ viento y finalmente materiales pesados se deslizan y ruedan; arrastre y rodadura. Sedimentación: Finalmente, cuando la energía del agente de transporte decrece o cesa, los materiales quedan abandonados. Estas zonas con energía mínima son denominadas cuencas sedimentarias y coinciden generalmente con los mares y los océanos.

Clasificación de las Partículas

• Diagénesis: Una serie de procesos que, en general, tienden a la reducción de la porosidad y al aumento de la compactación. Estos procesos empiezan antes que los componentes del sedimento hayan alcanzado su estado de reposo. Entre los componentes de un sedimento en reposo circulan fluidos con diversos iones in disolución (comúnmente Ca2+ u CO2-3) que pueden formar distintos tipos de cemento, que confieren más rigidez a los materiales. El proceso diagenético se desarrolla a distintas profundidades, no existe un límite entre los procesos diagenéticos y los de metamorfismo a bajo grado. La diagénesis realza las diferencias originales entre los sedimentos (tamaño de grano, color, etc.). Las rocas sedimentarias se configuran en capas de una cierta continuidad lateral, que se denominan estratos.

Ambientes sedimentarios

• Dinámica terrestre

• Aguas de arroyada

• Fenómenos de ladera (desplazamiento de partículas por las aguas de arroyada), Solifluxión (desarrollo sobre materiales arcillosos empapados en agua, la cantidad de agua que contenga la roca determina el grado de plasticidad, si es muy alto se comporta como líquido materiales pueden fluir y alcanzar bastante velocidad coladas de barro)

• Torrentes y ríos: en cualquier corriente fluvial se pueden distinguir tres tramos: un tramo alto. Situado en la zona de mayor pendiente y caracterizado por la labor erosiva; un tramo medio, en el que alternan erosión y sedimentación y, en la zona distal, un tramo inferior, con actuación básica de la sedimentación. En los torrentes son los tres tramos: cuenca de recepción, canal de desagüe y cono de deyección.

• Agente lacustre: Sedimentación de detritus y sedimento biogenético

• Modelados kárstico (reacción del carbonato cálcico con el agua de la lluvia, contiene dióxido de carbono en disolución): CaCO3 + H2O + CO2 ↔ Ca(CO3H)2 ; formando cavernas, dolinas, uvalas, etc.

• Glaciares → erosión, transporte (lengua) y sedimentación (zona de ablación, morrena central y frontal, posible con un lago morrena), con grietas en la superficie

• Acción geológica del viento/ ambiente eólicas: La energía del viento determina el tamaño máximo de las partículas que puede transportar → selección de las partículas → deflación. Las partículas que lleve el viento en suspensión, al chocar contra masas rocosas, realizan una labor erosiva → corrosión. Transporte de partículas en suspensión y sobre la saltación. La sedimentación de las partículas transportadas se produce por la pérdida de energía del viento o por su llegada a regiones húmedas, donde las partículas se cohesionan. Las dunas: Acumulaciones móviles de arena, con forma de montículo, en las que se distinguen una zona de pendiente suave (barlovento/ luv) y otra de pendiente abrupta (sotavento/ lee). Presentan superficies internas, laminaciones y estratificaciones cruzadas, que reflejan sucesivos estadios en su crecimiento. (ejemplo: barjanes, dunas cuya forma, de media luna → en las zonas marginales, desplazamiento de las partículas más rápido)

Dinámica marina

• El agua marina actúa como agente geológico y realiza procesos de

erosión, transporte y sedimentación. El oleaje y corrientes marinas movilizan y redistribuyen los sedimentos. La mayor parte de los sedimentos procede de los continentes y llega al mar a través de sistemas fluviales y torrenciales. También se producen sedimentos marinos autóctonos, en estas zonas fijan organismos el carbonato cálcico disuelto en el agua y forman caparazones y otros órganos esqueléticos.

• Un desplazamiento de diversos tamaños de partículas

abajo del nivel del mar se llama corriente de turbidez,

con sedimentación gradado en el lado proximal y distal.

Estas turbiditas pueden causar también pequeños

tsunamis.

• Los sedimentos autóctonos que se producen por

carbonato cálcico sufren por la presión alta, la

temperatura baja y mucho CO2 soluble produce una

descompensación. En una profundidad bajo de 4500 m

no se deposita CaCO3 (carbonato cálcico).

Formación de depósitos de Sal

• Con movimientos tectónicos se pueden formar barreras cerca de la costa y una regresión del mar, la emersión de zonas subacuáticas, se produce un ambiente para la formación de sal. En la bahía cerrada el agua cambia por la temperatura del estado líquido al gaseoso.

• Parecidas son las formaciones de los salares, la evaporación produce una concentración creciente de los elementos hasta que forman minerales, la sal.

Estratigrafía

• En el estudio de cuencas sedimentarias antiguas es de gran utilidad el reconocimiento de los ambientes representados por las distintas asociaciones de rocas sedimentarias. Para conocer la historia geológica de una región concreta es de gran interés establecer cuál ha sido la distribución espacial y temporal de los ambientes sedimentarios.

• Literatura:

• Instituto Gallach (?): Historia Natural: Botánica, Angiosperma, Geología. Obra del Océano Grupo editorial, S.A., Barcelona, España. ISBN: 84-494-0785-0, Vol. 5.

• Instituto Gallach (?): Historia Natural: Petrografía, Tectónica, Paleontología. Obra del Océano Grupo editorial, S.A., Barcelona, España. ISBN: 84-494-0786-9, Vol. 6.

• Océano Grupo editorial, S.A. (1999): Atlas visuales océano: Geología. Paginas 81. Barcelona, España. ISBN: 84-494-1285-4

• Press, F. & Siever, R. (1995): Allgemeine Geologie. Paginas 732. Spektrum Akademischer Verlag. Heidelberg-Berlin-Oxford. ISBN: 3860253905.

• Stanley, S.M. (1994): Historische Geologie. Eine Einführung in die Geschichte der Erde und des Lebens. Paginas 632. Spektrum Akademischer Verlag. Heidelberg-Berlin-Oxford. ISBN: 3860250094.

• Imágenes:

• Chile, Universidad de Atacama, Departamento de Geología:

• //plata.uda.cl/minas/apuntes/Geología/geologiageneral/geogenap.html