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Introducción a la Geología CAPITULO 1
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Introducción a la Geología
CAPITULO 1
CONCEPTOS
Ciencias de la Tierra
Son las disciplinas de las ciencias naturales que estudian la estructura, morfología,
evolución y dinámica del planeta Tierra. Forman también parte de las ciencias
planetarias, las cuales se ocupan del estudio de los planetas del Sistema Solar.
La Geología
La Geología Física:
Estudia los materiales que componen la tierra y busca comprender los diferentes
procesos que actúan debajo y encima de la superficie terrestre
Es la ciencia que estudia la tierra, como se ha formado, su historia y los cambios que
han tenido lugar sobre y en ella.
Geología histórica
Comprende el origen de la Tierra y su evolución a lo largo del tiempo. Por
tanto, procurar ordenar cronológicamente los múltiples cambios físicos y
biológicos que han ocurrido en el pasado geológico
La Tierra es un cuerpo dinámico con muchas partes que interaccionan,
siendo en ser humano una parte importante de la mecánica que involucra
esta dinámica.
LA TIERRA COMO UN SISTEMA
¿Qué es un sistema..?
Un grupo de cualquier tamaño de partes interactuantes que al hacerlo
conforman complejos enlaces que los hace funcionar de una manera muy
especifica.
Sistema aislado:
Sin cambio de energía y materia
Sistema Cerrado:
Con cambio de energía pero no de materia.
Sistema Abierto:
Con cambio de energía y de materia
La tierra es casi un sistema cerrado, constituido por varios sub-sistemas abiertos,
los cuales se relacionan entre sí, lo que sucede en uno afecta a otros.
Esferas de estudio de la Tierra (sub-sistemas)
HIDRÓSFERA
Incluye los océanos, mares, ríos ,lagos, aguas subterráneas, hielo y
nieve
Estudia todos los recursos hídricos en el planeta
GEÓSFERA
La geósfera es la parte sólida de la Tierra. Parte de la geósfera está bajo los
océanos, formando los fondos marinos y parte emerge formando los
continentes y las islas.
Incluye: Montañas, colinas, tierra firme, arena, etc.
BIÓSFERA
Es el sistema formado por el conjunto de los seres vivos del planeta Tierra y sus
relaciones
Incluye animales, plantas y el ser humano (todo ser vivo en la
superficie e interior del planeta tierra)
ATMÓSFERA
Es la capa de gas que rodea a un cuerpo celeste. Los gases resultan
atraídos por la gravedad del cuerpo, y se mantienen en ella si la gravedad
es suficiente y la temperatura de la atmósfera es baja
Estos subsistemas de la tierra surgen y se relacionan entre ellos a partir de la
energía proveniente del sol( Radiación solar, energía del viento y el oleaje)
en conjunto con el calor interno de la Tierra.(Impulsora de procesos internos
que producen volcanes, los terremotos y montanas)
Para que sean constantes necesitamos que dichos ciclos tengan realimentaciones
positivas y negativas.
Realimentaciones positivas-generan inestabilidad en el sistema
Realimentaciones negativas-generan estabilidad en el sistema.
Todos estos ciclos cumplen con la conservación de la materia por tanto
se consideran constantes.
Para que sean constantes necesitamos que dichos ciclos tengan realimentaciones
positivas y negativas.
Realimentaciones positivas-generan inestabilidad en el sistema
Realimentaciones negativas-generan estabilidad en el sistema.
Todos estos ciclos cumplen con la conservación de la materia por tanto
se consideran constantes.
REALIMENTACION POSITIVA(PERDIDA DE ESTABILIDAD EN EL MAR)
REALIMENTACION NEGATIVA(PERDIDA DE INESTABILIDAD EN LA NUBE)
REALIMENTACION POSITIVA(PERDIDA DE ESTABILIDAD EN LA NUBE)
REALIMENTACION NEGATIVA (PERDIDA DE INESTABILIDAD EN LA NUBE)
Historia de la Tierra (Orígenes)
Big Bang
12.000 a 15.000 millones de años con el Big Bang, una explosión incomprensiblemente
grande que lanzó hacia el exterior toda la materia del universo a velocidades
increíbles y con alta gravitación (Entre los elementos mas comunes estaban el helio y
el hidrogeno)
Es por ello que el sol aun mantiene ese remanente de energía de esa gran explosión
que lo conforman esos dos elementos.
BIG BANG: Colapso
gravitacional de nubes de
polvo y gases(nebulosa) a
altas temperaturas.
BIG BANG: Enfriamiento
de la nebulosa,
condensación de
material rocoso y
metálico en material
solido.
BIG BANG: contracción
de la nebulosa en forma
de disco, convirtiendo
energía gravitacional
de rotación en energía
interna.
BIG BANG: colisiones
consecutivas hicieron
que pequeñas rocas se
unieran unas con otras,
formando asteroides.BIG BANG: En un
periodo de unos
millones de años
estos asteroides
colisionaron y
formaron los
planetas
Impactos de restos de nebulosa a gran velocidad y desintegración de elementos
radioactivos provoco un aumento de temperatura de la tierra.
Procesos de diferenciación química hicieron que masas de roca
fundida se solidificaran y formar una masa de roca primitiva.
Este proceso genero las tres primeras capas de la tierra, el núcleo de
hierro, manto y una corteza primitiva que desapareció por erosión.
Tiempo Geológico
La escala temporal para medir los grandes acontecimientos geológicos utiliza
como unidad de medida los millones de años.
Tiempo Absoluto
En el estudio de la geología, es importante la apreciación de la magnitud del
tiempo geológico, porque muchos procesos son tan graduales que se necesita
menores lapsos de tiempo antes que se produzcan resultados significativos.
Para otros procesos más próximos a nosotros (Ej. Glaciaciones) se utilizan los miles
de años. La mayoría de los procesos geológicos son extremadamente lentos si los
comparamos con la escala temporal humana.
Medido en segundos, minutos, horas, año…
Tiempo relativo
Medido en épocas, periodos, eras, eones.
Datación por Fósiles
Los fósiles eran indicadores temporales, se convirtieron en el medio más útil
de correlacionar las rocas de edades similares en regiones diferentes.
Los geólogos prestan una atención particular a ciertos fósiles denominados
fósiles índice o guía. Estos fósiles están geográficamente extendidos y
limitados a un corto período de tiempo geológico, de manera que su
presencia proporciona un método importante para equiparar rocas de la
misma edad.
Datación por Fósiles
A Nicolaus Steno, un anatomista, geólogo y clérigo danés (1638-1686), se le reconoce
haber sido el primero en descubrir una secuencia de acontecimientos históricos en un
la ley de la superposición (super _ sobre; positum _ situarse)
Ley de la superposición
La ley establece simplemente que en una secuencia no deformada de rocas
sedimentarias, cada estrato es más antiguo que el que tiene por encima y más joven que
el que tiene por debajo.
Método estratigráfico
Método estratigráfico
Principio de la horizontalidad original
También Steno fue el que reconoció la importancia de otro principio básico, denominado el
principio de la horizontalidad original. De manera sencilla, significa que las capas de
sedimento se depositan en general en una posición horizontal. Por tanto, cuando observamos
estratos rocosos que son planos, deducimos que no han experimentado perturbación y que
mantienen todavía su horizontalidad
Método estratigráfico
Principio de intersección
Cuando una falla atraviesa otras rocas, o cuando el magma hace intrusión y cristaliza,
podemos suponer que la falla o la intrusión es más joven que las rocas afectadas.
Cual es el evento geológico mas
reciente?
Método estratigráfico
Expresión gráfica de una sección estratigráfica ordenada cronológicamente
Columna estratigráfica
Método estratigráfico
Datación por Radioactividad (Absoluta)
Emisión espontánea de partículas atómicas u ondas electromagnéticas de los
núcleos atómicos inestables
Radioactividad
CONCEPTOS
Concordancia: los contactos entre estratos son concordantes
Discordancia: Interrupción en la sedimentación
Paraconformidad: Falta algún miembro de la serie por la interrupción . . de la sedimentación
Disconformidad: el contacto esta formado por una superficie irregular, indica un .
. periodo de erosión. Pueden faltar estratos (laguna estratigráfica).
Discordancia Angular: La superficie de contacto forma un ángulo entre los estratos.
Inconformidad: Depósitos de sedimentos sobre rocas con otro origen.
Los 7 Principios Fundamentales de la Geología
PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN DE ESTRATOS (Steno,1638-1686)
La capa/estrato más antiguo está en la parte inferior. La más reciente en la superior.
PRINCIPIO DE HORIZONTALIDAD ORIGINAL (Steno).
Los sedimentos se depositan en capas horizontales.
PRINCIPIO DE CONTINUIDAD LATERAL (Steno).
Una capa de sedimentos, cuando se deposita, se extiende lateralmente en todas las direcciones, hasta que termina contra el borde de la cuenca de sedimentación.
PRINCIPIO DE INTERSECCIÓN(Hutton,1726-1797).
Una intrusión ígnea o una falla es más reciente que las rocas en las que intruye o fractura.
PRINCIPIO DE INCLUSIÓN. Las inclusiones o fragmentos de una roca dentro de una capa de otra, son más antiguos que la misma capa de roca.
PRINCIPIO DE LA SUCESIÓN DE FÓSILES (o Principio de la Sucesión Faunística y Floral )(Smith,1796-1839).
Los fósiles de la parte inferior de una secuencia de estratos son más antiguos que aquellos situados en la parte superior de la secuencia.
PRINCIPIO DE ACTUALISMO O DEUNIFORMISMO(Hutton; Lyellen “Principios de Geología,1830).
Los procesos geológicos actuales han estado operando a lo largo de toda la historia de la Tierra.
Estructura interna de la Tierra
Clasificación de las Capas
Por su composición (Modelo Geoquímico) :
Estructura interna de la Tierra
Corteza.
Manto.
Núcleo.
Litósfera.
Astenósfera.
Mesósfera.
Núcleos interno y externo
Por sus propiedades físicas (Modelo Dinámico)
Estructura interna de la Tierra
Estructura interna de la Tierra / Modelo Geoquímico
CORTEZA TERRESTRE
La corteza terrestre se divide en dos grandes partes
•Corteza Continental.
•Corteza Oceánica
Capa rocosa externa, comparativamente fina de la Tierra
Corteza Continental
Tiene un grosor medio de entre 35 y 40 kilómetros, pero puede superar los 70 kilómetros
en algunas regiones montañosas
Constituyen la parte mas estable de la corteza
Su zona superficial esta muy afectada y alterada por procesos de meteorización,
sedimentación y trasporte.
Contiene:
•Cinturones montañosos.
–Los rasgos más prominentes de los continentes.
•El interior estable.
–También de nominado cratón – compuesto por escudos y plataformas estables
Corteza Oceánica
• Es mas densa y delgada que la corteza continental.
• Su espesor medio de 3-15Km.
• Es relativamente uniforme en su composición.
• Muestra edades que no superan los 1870 millones de años.
• Se encuentra en su mayor parte bajo los océanos y manifiesta un origen
volcánico.
• Presenta una estructura en capas.
Estructura interna de la Tierra / Modelo Geoquímico
Estructura interna de la Tierra / Modelo Geoquímico
MANTO
Estructura interna de la Tierra / Modelo Geoquímico
Más del 82 % del volumen de la Tierra está contenido en el manto, una envoltura
rocosa sólida que se extiende hasta una profundidad de 2.900 kilómetros
Tiene una densidad de 3,3 g/cm3
A una mayor profundidad, la peridotita cambia y adopta una estructura cristalina
más compacta y, por tanto, una mayor densidad.
NUCLEO
Estructura interna de la Tierra / Modelo Geoquímico
Ocupa la sexta parte del volumen de la Tierra y casi una tercera parte de su masa.
•Se calcula que la presión es1.3-3.5 millones de veces superior a la de la atmosfera, la
temperatura se encuentra en torno a 6000ºC
•La componente principal es hierro, luego níquel azufre, silicio.
•Se compone de un núcleo externo e interno, siendo el externo con unos 270km es
liquido y fluido, el interno es solido y muy denso.
POR SUS PROPIEDADES FÍSICAS
Estructura interna de la Tierra / Modelo Dinámico
El interior de la Tierra se caracteriza por un aumento gradual de la temperatura, la
presión y la densidad con la profundidad.
LITOSFERA
La capa externa de la Tierra comprende la corteza y el manto superior y forma un
nivel relativamente rígido y frío
Tiene un grosor medio de unos 100 kilómetros pero puede alcanzar 250 kilómetros
de grosor debajo de las porciones más antiguas de los continentes
Estructura interna de la Tierra / Modelo Dinámico
La litosfera es capaz de moverse con
independencia de la astenosfera, por
las diferencias de temperatura.
ASTENÓSFERA
Debajo de la litosfera, en el manto superior (a una profundidad de unos 660
kilómetros), se encuentra una capa blanda, comparativamente plástica,
Capa situada por debajo de la litosfera, hasta 670km, las velocidades de las
ondas sísmicas presentan fluctuaciones, formado por peridotita y es solido.
Lo mas característico son las corrientes de convección (Puntos calientes y puntos fríos)
Rocas resistentes al incremento de la presión con la profundidad pero al mismo
tiempo muy plástico, esto propicia las zonas de subducción y así mismo la dinámica
terrestre.
Estructura interna de la Tierra / Modelo Dinámico
MESOSFERA O MANTO INFERIOR
NÚCLEO INTERNO Y EXTERNO
compuesto principalmente por una aleación de hierro y níquel,
El núcleo externo es una capa líquida de 2.270 kilómetros de grosor, el hecho de
que sea dúctil permite la creación de corrientes convectivas lo que, en parte,
permite dar origen ala creación del campo magnético de la tierra
El núcleo interno es una esfera con un radio de 1.216 kilómetros. A pesar de su
temperatura más elevada, el material del núcleo interno es más resistente que el
del núcleo externo (debido a la enorme presión) y se comporta como un sólido.
Estructura interna de la Tierra / Modelo Dinámico
Estructura interna de la Tierra / Modelo Dinámico
Litósfera/Corteza Continental
LITOSFERA
Litosfera (lithos = roca)
– Capa externa solida, que sufre de deformación frágil y elástica
– ~50 km bajo los océanos, ~100 km bajo los continentes
Astenosfera (asthenes = sin fuerza)
– Capa plástica
– Descubierta por estudios de ondas sísmicas
Placas litosfericas se pueden mover sobre la
capa plástica – placas tectónicas
Litósfera/Corteza Continental
DENTRO DE ESTA CLASIFICACION ESTA LA SIGUIENTE SUB-DIVISION:
•ESCUDOS
•PLATAFORMASESTABLES
Interior Estable
•Áreas antiguas de corteza terrestre( cuatro mil millones de años)
•Regiones extensas y llanas compuestas por rocas cristalinas deformadas.
•Estas rocas una vez formaron parte de un sistema montañoso antiguo que desde
entonces se ha erosionado hasta producir estas regiones extensas y llanas.
ESCUDOS
•Zonas cratónicas en las que rocas muy deformadas, como las que se
encuentran en los escudos, están cubiertas por una capa relativamente
fina de rocas sedimentarias.
•Las rocas sedimentarias de las plataformas estables son casi horizontales,
excepto en los puntos en los que se han combado y han formado grandes
cuencas o domos.
PLATAFORMAS ESTABLES
Mapa de distribución de los escudos, plataformas y cinturones montañosos
Pangea
• Alfred Wegener
– 1915: Propone la hipótesis de la derivacontinental
•Hipótesis de la Deriva Continental
– El supercontinente Pangea comenzó a separarse alrededor de 200 m.y. atrás.
– Continentes entonces “derivaron” a sus posiciones actuales.
Antes de la tectónica
Evidencias - HDC:
– Encaje de los continentes
– Paleontológicas
– Rocas y estructuras
– Paleo climáticas
• Fue rechazada porque no explicaba un mecanismo
capaz de mover los continentes a través del planeta
Pangea ~200 m.y.
Evidencias de la existencia de
Pangea(Argumentos paleontológicos)
Posibles explicaciones:
Unión de cordilleras montañosas
Pruebas paleoclimáticas
Aparición de sedimentos
glaciares (till) de las mismas
edades en sur de África,
Suramérica, India y
Australia.
Según Wegener, esta
glaciación ocurrida al final
del Paleozoico debió
afectar a un
supercontinente, dada la
gran extensión ocupada
por el hielo.
El gran debate
No contaba con un mecanismo capaz de explicar la deriva a través del planeta.
Wegener propuso que fuera la influencia mareal de la Luna.
Sin embargo, una fricción mareal de tal magnitud hubiera frenado, en pocos años, la
rotación terrestre.
Alternativamente, propuso, que los continentes atravesaron los fondos oceánicos
como un rompe hielos atraviesa un bloque de hielo.
No obstante, en el fondo de los océanos no había huellas de tal paso, que hubiera
dejado unas evidentes marcas de deformación.
Por todo ello, algunos científicos calificaron la hipótesis de Wegener de “disparate
completo”.
Los inconvenientes de la hipótesis de wegener.
Donde estaba la solución?
Deriva continental y paleomagnetismo
– El magnetismo antiguo es preservado en las rocas en el momento de su
formación
– Minerales magnetizados en las rocas (ferromagnesianos)
• Muestran la dirección a los polos magnéticos
• Proveen una forma de determinar su latitud de origen
Paleomagnetismo
• Tectónica – estudio del movimiento a gran escala y la deformación de las capas
externas de la Tierra
• Tectónica de placas – relaciona la deformación a la existencia y movimiento de
placas rígidas sobre una capa débil y parcialmente derretida del manto superior
30 años después de muerte de Wegener
Esquema representativo de la tectónica de placas
Movimiento actual de las placas principales:
promedio de velocidad ~2-3 cm por año
MINERALES
Solido inorgánico natural que posee una estructura interna ordenada y una
composición química definida
Por definición un mineral debe:
•Aparecer de forma natural.
•Ser un sólido inorgánico.
•Poseer una estructura molecular interna ordenada.
•Tener una composición química definida.
Una roca es:
•Una masa sólida de materia mineral.
Composición de los minerales
Elementos
•Componentes básicos de los minerales.
•Se conocen más de 100 (sólo 92 aparecen de forma natural).
Átomos
•La parte más pequeña de la materia.
•Conserva todas las características de un elemento.
Estructura de los minerales
Los minerales están compuestos por una disposición ordenada de átomos
químicamente enlazados para formar una estructura cristalina particular.
La disposición atómica interna de los compuestos formados por iones
viene determinada por el tamaño de esos iones.
Polimorfos
Minerales con la misma composición pero diferentes estructuras cristalinas.
Entre ellos están los diamantes y el grafito (también la calcita y el aragonito).
Cambio de fase = transformación
de un polimorfo en otro
Propiedades físicas de los minerales
Principales propiedades diagnósticas.
•Determinadas mediante la
observación o realizando una prueba
sencilla.
•Varias de estas propiedades físicas se
utilizan para identificar pequeñas
muestras de minerales.
Forma cristalina.
•Expresión externa de la estructura interna de un mineral.
•A menudo interrumpida debido a la competición por el espacio y a la
pérdida rápida de calor.
Dureza.
•Resistencia de un mineral a la abrasión o al rayado.
•Todos los minerales se comparan con una escala
estándar denominada escala de Mohs de dureza.
Escala de dureza de Mohs
Exfoliación.
•Tendencia de un mineral a romperse a lo largo de planos de enlaces
débiles.
•Producen superficies lisas y brillantes.
•Describen formas geométricas.
–Número de planos.
–Ángulos entre planos adyacentes.
Fractura
•Ausencia de exfoliación cuando se rompe un mineral.
Peso específico
•Peso de un mineral/peso de un volumen igual de agua.
•Valor medio =2,7.
Brillo.
•Aspecto de la luz reflejada de la superficie de un mineral.
•Dos categorías fundamentales:
–Metálico.
Refleja fuertemente la luz, son opacos
–No metálico.
Son de colores claros y transparentes, al menos cuando se cortan en laminas muy
delgadas
•Otros términos descriptivos son vítreo, adamantino y graso.
Vítreo: que tiene reflejo de vidrio.
Adamantino: muy luminoso.
Graso: aceitoso
Color.
•Es una característica obvia de un mineral.
•Es a menudo una propiedad variable debido a ligeros cambios en la
química mineral.
•La coloración exótica de ciertos minerales produce piedras preciosas.
Raya.
•Color de un mineral en polvo.
Otras propiedades.
•Magnetismo.
•Reacción química con ácido clorhídrico.
•Maleabilidad.
•Birrefracción.
•Sabor.
•Olor.
•Elasticidad.
