Introducción a la Geología CAPITULO 1

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 Es la ciencia que estudia la tierra, como se ha formado, su historia y los cambios que han tenido lugar sobre y en ella. 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

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 Estudia todos los recursos hídricos en el planeta GEÓSFERA Incluye los océanos, mares, ríos,lagos, aguas subterráneas, hielo y nieve 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)

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 conservaciónrealimentacion de la materia por tanto se consideran constantes. POSITIVA(PERDIDA DE ESTABILIDAD EN LA NUBE) Para que sean constantes necesitamos que dichos ciclos tengan realimentaciones positivas y negativas. Realimentaciones positivas-generan inestabilidad en el sistema Realimentaciones negativas-generan REALIMENTACION estabilidad en el sistema. NEGATIVA (PERDIDA DE INESTABILIDAD EN LA NUBE) REALIMENTACION POSITIVA(PERDIDA DE ESTABILIDAD EN EL MAR) REALIMENTACION NEGATIVA(PERDIDA DE INESTABILIDAD EN LA NUBE)

Big Bang Historia de la Tierra (Orígenes) 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: En un periodo de unos millones de años estos asteroides colisionaron y formaron los planetas 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.

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 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. La escala temporal para medir los grandes acontecimientos geológicos utiliza como unidad de medida los millones de años. 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. Tiempo Absoluto Medido en segundos, minutos, horas, año

Tiempo relativo Medido en épocas, periodos, eras, eones.

Datación por Fósiles

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.

Método estratigráfico 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 Columna estratigráfica Expresión gráfica de una sección estratigráfica ordenada cronológicamente

Datación por Radioactividad (Absoluta) Radioactividad Emisión espontánea de partículas atómicas u ondas electromagnéticas de los núcleos atómicos inestables

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

Estructura interna de la Tierra Clasificación de las Capas Por su composición (Modelo Geoquímico) : Corteza. Manto. Núcleo. Por sus propiedades físicas (Modelo Dinámico) Litósfera. Astenósfera. Mesósfera. Núcleos interno y externo

Estructura interna de la Tierra

Estructura interna de la Tierra / Modelo Geoquímico CORTEZA TERRESTRE Capa rocosa externa, comparativamente fina de la Tierra La corteza terrestre se divide en dos grandes partes Corteza Continental. Corteza Oceánica 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.

Estructura interna de la Tierra / Modelo Geoquímico 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 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.

Estructura interna de la Tierra / Modelo Geoquímico NUCLEO 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.

Estructura interna de la Tierra / Modelo Dinámico POR SUS PROPIEDADES FÍSICAS 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.

Estructura interna de la Tierra / Modelo Dinámico ASTENÓSFERA Debajo de la litosfera, en el manto superior (a una profundidad de unos 660 kilómetros), se encuentra una capa blanda, comparativamente plástica, MESOSFERA O MANTO INFERIOR 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 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

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 Interior Estable DENTRO DE ESTA CLASIFICACION ESTA LA SIGUIENTE SUB-DIVISION: ESCUDOS PLATAFORMASESTABLES ESCUDOS 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.

PLATAFORMAS ESTABLES 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.

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 Los inconvenientes de la hipótesis de wegener. 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.

Donde estaba la solución?

Deriva continental y paleomagnetismo

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

30 años después de muerte de Wegener 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

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.

Escala de dureza de Mohs 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.

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.