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general, no especializado, aficionado, técnico o
profesional. Este contenido debe ser tomado solo como una
guía educativa.
Introducción y Conceptos
Generales de Geología.
Es la
ciencia de la Tierra que estudia su origen, evolución, formación,
composición y los procesos de transformación que actuaron sobre
ella.
El
tiempo geológico lo podemos pensar de dos maneras: relativo y
absoluto:
Geología (del griego,
geo, ‘tierra’ y logos, ‘conocimiento’, por lo tanto, tratado o
conocimiento de la Tierra), campo de la ciencia que se interesa por
el origen del planeta Tierra, su historia, su forma, la materia que
lo configura y los procesos que actúan o han actuado sobre él. Es
una de las muchas materias relacionadas como ciencias de la Tierra,
o geociencias, y los geólogos son científicos de la Tierra que
estudian las rocas y los materiales derivados que forman la parte
externa de la Tierra. Para comprender estos cuerpos, se sirven de
conocimientos de otros campos, como la física, la química y la
biología. De esta forma, temas geológicos como la geoquímica, la
geofísica, la geocronología (que usa métodos de datación) y la
paleontología, ahora disciplinas importantes por derecho propio,
incorporan otras ciencias, y esto permite a los geólogos comprender
mejor el funcionamiento de los procesos terrestres a lo largo del
tiempo.
Aunque cada ciencia de la Tierra tiene su enfoque particular, todas
suelen superponerse con la geología. De esta forma, el estudio del
agua de la Tierra en relación con los procesos geológicos requiere
conocimientos de hidrología y de oceanografía, mientras que la
medición de la superficie terrestre utiliza la cartografía (mapas) y
la geodesia (topografía). El estudio de cuerpos extraterrestres, en
especial de la Luna, de Marte y de Venus, también aporta pistas
sobre el origen de la Tierra. Estos estudios, limitados en un primer
momento a las observaciones telescópicas, recibieron un gran impulso
con la exploración del espacio.
Como ciencia mayor, la
geología no sólo implica el estudio de la superficie terrestre,
también se interesa por el interior del planeta. Este conocimiento
es de interés científico básico y está al servicio de la humanidad.
De esta forma, la geología aplicada se centra en la búsqueda de
minerales útiles en el interior de la tierra, la identificación de
entornos estables, en términos geológicos, para las construcciones
humanas y la predicción de desastres naturales asociados con las
fuerzas geodinámicas que se describen más adelante.
HISTORIA DEL PENSAMIENTO GEOLÓGICO.
Los pueblos antiguos
consideraban muchas características y procesos geológicos como obra
de los dioses. Observaban el entorno natural con miedo y admiración,
como algo peligroso y misterioso. Así, los antiguos sumerios,
babilonios y otros pueblos, pese a realizar descubrimientos notables
en matemáticas y astronomía, erraban en sus investigaciones
geológicas al personificar los procesos geológicos. Las leyendas
irlandesas, por ejemplo, sugerían que los gigantes eran responsables
de algunos fenómenos naturales, como la formación por meteorización
de las columnas basálticas conocidas ahora como la Calzada de los
Gigantes. Estos mitos también eran corrientes en las civilizaciones
del Nuevo Mundo; por ejemplo, los pueblos indígenas americanos
pensaban que los surcos en los flancos de lo que se llegó a conocer
como Torre del Diablo en Wyoming eran las huellas de las garras de
un oso gigante.
De modo similar, en la Grecia y Roma antiguas, muchos de los dioses
estaban identificados con procesos geológicos. Por ejemplo, las
erupciones volcánicas de Sicilia eran atribuidas a Vulcano. Se
atribuye al filósofo griego Tales de Mileto, del siglo VI a.C., la
primera ruptura con la mitología tradicional. Consideraba los
fenómenos geológicos como sucesos naturales y ordenados que pueden
ser estudiados a la luz de la razón y no como intervenciones
sobrenaturales. El filósofo griego Demócrito hizo progresar esta
filosofía con la teoría según la cual toda la materia se componía de
átomos. Basándose en esta teoría, ofreció explicaciones racionales
de todo tipo de procesos geológicos: los terremotos, las erupciones
volcánicas, el ciclo del agua, la erosión y la sedimentación.
Sus
enseñanzas fueron expuestas por el poeta romano Lucrecio en su poema
De la naturaleza de las cosas. Aristóteles, uno de los filósofos de
la naturaleza más influyentes de todos los tiempos, descubrió en el
siglo IV a.C. que las conchas fósiles encajadas en estratos de roca
sedimentaria eran similares a las encontradas en las playas. Con
esta observación supuso que las posiciones relativas de la tierra y
del mar habían fluctuado en el pasado y comprendió que estos cambios
requerirían grandes periodos de tiempo. Teofrasto, discípulo de
Aristóteles, contribuyó al pensamiento geológico escribiendo el
primer libro de mineralogía. Se llamaba De las piedras, y fue la
base de la mayoría de las mineralogías de la edad media y de épocas
posteriores.
Estructura de la Tierra. Geología. En un interesante
video educativo. Exploramos el interior de nuestro
planeta. Créditos del video; Proyecto G - Canal
Encuentro.
El renacimiento marcó el verdadero inicio del estudio de las
ciencias de la Tierra; la gente empezó a observar los procesos
geológicos mucho más que los griegos clásicos lo hicieron. Si
Leonardo da Vinci no fuera tan conocido como pintor o ingeniero, lo
sería como pionero de las ciencias naturales. Se dio cuenta, por
ejemplo, de que los paisajes están esculpidos por fenómenos de
erosión, y de que las conchas fósiles de las piedras calizas de los
Apeninos eran los restos de organismos marinos que habían vivido en
el fondo de un mar antiguo que debía de haber cubierto Italia.
Después de Leonardo, el filósofo naturalista francés Bernard Palissy
escribió sobre la naturaleza y el estudio científico de los suelos,
de las aguas subterráneas y de los fósiles. Los trabajos clásicos
sobre minerales de este periodo fueron escritos, sin embargo, por
Georgius Agricola, un alemán experto en mineralogía que publicó De
re metallica (1556) y De natura fossilium (1546). Agricola recopiló
los desarrollos más recientes de geología, mineralogía, minería y
metalurgia de su época; sus trabajos fueron traducidos con
profusión.
Niels Stensen, un danés —más conocido por la versión latina de su
nombre, Nicolaus Steno—, sobresale entre los geocientíficos del
siglo XVII. En 1669 demostró que los ángulos interfaciales de los
cristales de cuarzo eran constantes, con independencia de la forma y
del tamaño de los cristales y que, por extensión, la estructura de
otras especies cristalinas también sería constante. Así, al llamar
la atención sobre el significado de la forma de los cristales, Steno
sentó las bases de la ciencia cristalográfica. Sus observaciones
sobre la naturaleza de los estratos de roca le llevaron a formular
la ley de la superposición, uno de los principios básicos de la
estratigrafía (ver más adelante).
El pensamiento geológico
del siglo XVIII se caracterizó por los debates entre escuelas
opuestas. Los plutonistas, que proponían que todas las rocas de la
Tierra se solidificaron a partir de una masa fundida y que luego
fueron alteradas por otros procesos, se oponían a los neptunistas,
cuyo principal exponente fue el geólogo alemán Abraham Gottlob
Werner. Werner proponía que la corteza terrestre consistía en una
serie de capas derivadas de material sedimentario depositadas en una
secuencia regular por un gran océano, como en las capas de una
cebolla. Por el contrario, el geólogo escocés James Hutton y los
plutonistas, como eran llamados sus seguidores, distinguían las
rocas sedimentarias de las intrusivas de origen volcánico.
En 1785, Hutton introdujo el concepto de uniformitarianismo según el
cual la historia de la Tierra puede ser interpretada sirviéndose
sólo de los procesos geológicos ordinarios conocidos por los
observadores modernos. Pensó que muchos de estos procesos, actuando
de manera muy lenta, como lo hacen ahora, tardarían millones de años
en crear los paisajes actuales. Esta teoría contradecía todas las
opiniones teológicas de su tiempo que consideraban que la Tierra
tendría unos 4.000 años. Los antagonistas de Hutton, liderados por
el naturalista francés Georges Cuvier, creían que cambios bruscos y
violentos —catástrofes naturales como inundaciones y seísmos— eran
los responsables de las características geológicas terrestres. Por
esta razón se les denominaba catastrofistas.
El debate enfervorizado establecido entre estas dos escuelas empezó
a declinar hacia el lado de los uniformitarios con la publicación de
los Principios de Geología (1830-1833) de Charles Lyell. Nacido en
1797, año de la muerte de Hutton, Lyell se convirtió en la mayor
influencia sobre la teoría geológica moderna, atacando con valentía
los prejuicios teológicos sobre la edad de la Tierra y rechazando
los intentos de interpretación de la geología a la luz de las
Escrituras.
En las colonias de América del Norte, el conocido topógrafo,
delineante y cartógrafo Lewis Evans había hecho notables
contribuciones al saber geológico de América antes del influyente
trabajo de Lyell. Para Evans era evidente que la erosión de los ríos
y los depósitos fluviales eran procesos que habían ocurrido en el
pasado. Además, a lo largo de su trabajo, apareció el concepto de
isostasia: la densidad de la corteza terrestre decrece al crecer su
espesor.
Junto al trabajo de Lyell, los principales avances de la geología en
el siglo XIX fueron las nuevas reacciones contra los conceptos
tradicionales, la promoción de la teoría glacial, el inicio de la
geomorfología en América, las teorías sobre el crecimiento de las
montañas y el desarrollo de la llamada escuela estructuralista
La teoría glaciar derivó del trabajo de Lyell, entre otros.
Propuesta por primera vez hacia 1840 y aceptada después
universalmente, esta teoría enuncia que los depósitos originados por
glaciares y planos de hielo se han sucedido en un movimiento lento
desde latitudes altas hasta otras más bajas durante el pleistoceno
(véase Cuaternario). El naturalista suizo Horace Bénédict de
Saussure fue uno de los primeros en creer que los glaciares de los
Alpes tenían la fuerza suficiente para mover grandes piedras. El
naturalista estadounidense de origen suizo Louis Agassiz interpretó
de forma muy precisa el impacto ambiental de este agente erosivo y
de transporte, y junto a sus colegas, acumuló diversas evidencias
que apoyaron el concepto del avance y del retroceso de los glaciares
continentales y montañosos.
Tiempo
absoluto.
El
tiempo absoluto mide el evento geológico, nos dice si este tuvo
lugar hace unos cuantos miles de años, hace mil millones de años,
o en alguna fecha mas lejana. Nosotros usamos el año, que es el
tiempo en que la Tierra da un circuito alrededor del Sol. En geología
sin embargo, el problema consiste en determinar cuantas de estas
unidades de tiempo transcurrieron en el pasado cuando no existía
quien los contara. Las velocidades de desintegración de los
minerales radiactivos nos proporcionan una solución a este
problema.
Radiactividad:
Los núcleos de ciertos elementos emiten partículas espontáneamente,
y al hacerlo producen nuevos elementos.
Tiempo
relativo.
Al
situar eventos geológicos en orden cronológico, estamos
subdividiendo el tiempo geológico sobre una base relativa, usando
ciertas marcas para indicar el tiempo relativo. El tiempo geológico
relativo ha sido determinado, en gran parte, por la posición
relativa de las rocas sedimentarias, ya que una capa sedimentaria
representa cierta cantidad de tiempo
La
ley de superposición:
En una serie de rocas sedimentarias que no hayan sido volcadas, la
capa mas alta es siempre la mas joven y la capa mas baja es siempre
la mas antigua.
Escala del
Tiempo Geológico.
Esta se puede
observar gráficamente a través de nuestro cuadro de las "Eras
Geológicas" según el registro fosilífero
de nuestro país, donde podes observar la escala de tiempo a partir
del estudio de las rocas, y la evolución geológica y biológica de
nuestro planeta, pudiendo agrupar en el, los distintos periodos y
características.
Especialidades y divisiones
en el estudio de la Geología.
Geofísica:
Estudio de la física de la tierra: anomalías de gravedad,
discontinuidades en la prolongación de ondas sísmicas- sismología,
campo magnético de la tierra.
Geoquímica:
La distribución de los elementos químicos en distintas partes de
la corteza terrestre. Composición química de diferentes rocas y
minerales.
Mineralogía:
Estudio de los minerales: Estructuras internas de los minerales,
composición química, clasificación.
Petrología/Petrografía:
Estudio de las rocas: Origen y formación de las rocas. Clasificación
y composición (Petrografía)
Geología
estructural:
Analisis e interpretación de las estructuras tectónicas en la
corteza terrestre. Conocimiento de las fuerzas en la corteza que
producen fracturamiento, plegamiento y montañas.
(Fallas-Pliegues-Orogénesis).
Paleontología:
Estudio de la vida de épocas geológicas pasadas; estudio de los fósiles:
Clasificación, reconocimiento. Mejorar el conocimiento de la
evolución.
Estratigrafía:
Estudio de las rocas estratificadas, por su naturaleza, su
existencia, sus relaciones entre si y su clasificación.
Sedimentología:
Estudio de los sedimentos (arena, arenisca, grava, conglomerado) y
su formación. Análisis del ambiente de deposición como las
propiedades físicas en el agua de un río (velocidad de la
corriente y otros).
Hidrogeología:
Investigaciones de la cantidad y calidad del agua subterránea.
Geología
Económica:
Exploración de yacimientos metálicos o no-metálicos. Evaluación
de la economía de un yacimento o producto mineral.
Exploración/Prospección:
Búsqueda
de yacimientos geológicos con valor económico. Por medio de la
geofísica, geoquímica, mapeo, fotos aéreas e imágenes
satelitales.
Geología
Ambiental:
Búsqueda de sectores contaminados, formas y procesos de contaminación.
Especialmente de agua, agua subterránea y suelos. Investigación de
la calidad de agua y suelo.
La Geología
y su relación con otras Ciencias.
La Geología y su relación
con las ciencias básicas y ciencias relacionadas:
Entre ellas podemos
encontrar a la Física, Química, Biología y Matemática como
ciencias básicas. Mientras que la Geofísica, Geoquímica y
Mineralogía - Petrográfica como ciencias relacionadas
directamente.
Las Rocas.
En general existen cuatro grupos de
rocas: Sedimentos, rocas sedimentarias, rocas ígneas o magmáticas
y rocas metamórficas. Cada uno de los cuatro grupos principales
contiene sus subdivisiones como en el caso de rocas intrusivas y
rocas extrusivas las cuales están adentro del grupo de rocas magmáticas.
Una roca puede transferierse a otro tipo de rocas a causa de
cambios físicos y/o químicos como la meteorización / erosión que
puede afectar una roca ígnea para formar un sedimento.
Rocas
sedimentarias:
Por temperatrura, presión y transformaciones quimicos un sedimento
blando puede cambiarse a una roca sedimentaria (dura). Este proceso
se llama diagenesis.
Sedimentos:
Producto de la meteorización-erosión y transporte: rocas blandas
como arena y grava.
Rocas
magmaticas:
Rocas que tienen su origen en la cristalización de un magma
(fundición).
Meteorización-Erosión-Transporte:
Todas las rocas que afloran superficial (puede ser una roca
magmatica o metamorfica o sedimentaria) sufren las fuerzas atmósfericas
como temperatura, viento, flujo de agua, oxidación. La destrucción
de una roca sólida, el transporte y la deposición (sedimentación)
de estas particulas forma un sedimento.
Metamorfismo:
Si una roca sufre temperaturas más de 200°C y presion se cambiará
a una roca metamorfica.
Tipos
de Rocas y Reconocimiento de las mimas según sus características.
Plutonitas:
Holocristalinas. cristales con formas aproximadamente propias
(hipidiomorfico). Irregulares y granulares minerales son
distribuidos irregularmente, homogéneas. Masivas sin intersticios.
Ej.: Granito, Diorita, Gabro.
Vulcanitas:
Masa basica densa (microcristalinas o vidreosas) con inclusiones
macroscopicamente reconocibles. Inclusiones con formas propias
(idiomórfas) en parte secundariamente transformadas. A menudo
textura fluidal, componentes en parte orientados según su forma.
Masivas o porosas hasta espumosas. Ej.:Riolita, Andesita, Basalto.
Rocas
sedimentarias:
Granulares o densas, rocas sedimentarias clasticas tienen granos
rollizos. Rocas de precipitación a menudo de cristales muy finos. A
menudo estratificación. Con porosidad. Ej.: Caliza, Arenisca,
Lutita.
Metamórficas:
Holocristalinas, los cristales a menudo son reconocibles
macroscopicamente a menudo estructura porfiroblástica. Cristales
xenomórfos hasta cristales idiomórfos. En general texturas
secundarias las cuales no tienen que coincidir con las texturas
primarias. Sin intersticios, sin porosidad. Ej.: Gneis, Esquistos,
Marmol.
Rocas
Igneas
Vulcanitas
Rocas
sedimentarias
Metamórficas
Métodos
de Reconocimiento de Minerales y Rocas.
Generalmente existen tres maneras de
investigar un mineral o una roca:
El reconocimiento
macroscópico es el método más simple y más económico. Por un
reconocimiento microscópico se usa un microscópio especial y una
preparación de la muestra es obligatorio. Análisis químicos
realizan principalmente en laboratorios especiales.
Métodos
Macroscópicos
Solo con los ojos y
algunas herramientas se describe una roca. Las herramientas son:
Lupa, martillo, acido clorhídrico, un trozo de vidrio.
Métodos
Microscópicos
Por medio de
equipamiento especial y de la preparación de la muestra a
reconocer.
Métodos Geoquímicos
Existen varios tipos
de análisis geoquímicos. Los más importantes son la fluoreciencia
de rayos X y la difractometría. En ambos casos se usan equipos
especiales y una preparación de la muestra es necesario.
La
fluorescenia de rayos X:Permite
una analisis por elementos químicos. Como resultado sale un listado
de los elementos químicos principales (SiO2, Al2O3, FeO, MgO, ...),
los elementos de traza (Ba, Sr, U, Cu, ...) y las tierras raras (Y,
Nb..). Los elementos químicos principales salen en % , los otros en
ppm (partes por millones).
La difractometría:
Como resultado salen listados de los contenidos en minerales de la
muestra. Algunas veces se puede hacer una analisis semi-quantitiva.
Se puede detectar con este método todos los minerales con
estructura cristalina especialmente se aplican la difractometría
para los minerales arcillosos.
Rocas
Intrusivas
En las zonas
profundas de la litosfera la presión, temperatura y la composición
quimica de los materiales, son muy distintos a los que existen en la
superficie por lo cual se forman rocas características de esta zona
llamadas rocas intrusivas, por haberse originado al interior de la
corteza terrestre y el manto.
La estabilidad de un
mineral o de una roca depende de los factores físico-químicos a
que esté sometida; sobrepasados ciertos limites, los minerales de
la roca se ordenan de distinta forma originándose un nuevo mineral
o un nuevo tipo de roca. Las rocas de la corteza terrestre en las
zonas superficiales están formadas por un conjunto de minerales
que, al aumentar la presión y la temperatura, que a medida que
alcanzan zonas más profundas dejan de ser estables, reaccionan
entre sí y dan origen a una nueva composición mineralógica.
Consolidación
del magma
Un magma es una
mezcla muy compleja de silicatos fundidos, a temperaturas elevadas,
entre 700º y 1000º, con una proporción de agua y otros compuestos
volátiles que a grandes presiones pueden permanecer en el magma.
Los compuestos del
magma tienen gran importancia pues hacen que la mezcla sea mas
fluida y permiten que el magma permanezca fluido a temperaturas
relativamente bajas. Estos compuestos al desprenderse del magma
facilitan su ascensión durante una erupción volcánica.
Cuando un magma se
enfría, comienzan a formarse cristales de ciertos minerales, según
un orden que no siempre coincide con el punto de fusión de los
minerales, cuando los consideramos aisladamente. Existe un rango de
temperaturas, a lo largo del cual se va produciendo la cristalización
del magma y en cada momento los cristales que se van formando son
diferentes, hablamos entonces de una cristalización fraccionada. El
orden de los minerales ferro-magnesianos es el siguiente:
olivino-piroxeno-anfibolas-biotita y para minerales leucocraticos:
Plagioclasas calcicas-Plagioclasas sodicas-ortosa-cuarzo
Diferenciación
magmática
Como la cristalización
de un magma es fraccionada, en un determinado momento coexistirá
una parte sólida que contiene los cristales ya formados y una parte
liquida (residuo) que esta fundido. Las dos fracciones contendrán
composiciones diferentes pero la suma tendrá la composición
inicial del magma. Luego se pueden separar las dos fracciones del
magma sólido y liquida formándose dos rocas distintas entre sí y
diferentes al magma que las formo. Los mecanismos de separación
pueden ser varios, él más frecuente es por diferencia de densidad
los mas pesados se irán al fondo donde se produce la consolidación
del magma; los minerales mas pesados son por lo general los
ferro-magnesianos (olivino, piroxenos) y las rocas en el fondo de
una masa plutonica serán más básicas que en la superficie.
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