I. Introducción a la Geología

Geología, Definición• La Geología es la ciencia que estudia la Tierra, su origen,

composición y dinámica. Descifra la historia del planeta y proponemodelos sobre su evolución. Dichos estudios se realizan en lasrocas y sedimentos que se localizan en la superficie y subsuperficiede la Tierra.

(Foto: Tarbuck y Lutgens, 1995)

Geólogos

Geólogos

Geólogos

Geólogos

Falla geológica

Martillo geológico

Geólogos

Brújula

Geólogos

Rasa: Indica nivel del mar

Falla geológica: Indica fuerzas internas de la Tierra

Roca metamórfica: Presión y temperatura. Dataciones radiométricas indican edades > 300 Ma

Roca sedimentaria: areniscas. Indican ambiente litoral. Fósiles indican edades 20-2 Ma

Dataciones en cenizas volcánicas de la rasa: 0,7 Ma

Lente de fosforita: Indican aguas profundas quietas y actividad orgánica

Abanicos aluviales: Clima desértico, lluvias extraordinarias pero catastróficas

Estratos inclinados: fuerzas internas de la Tierra

Acantilado: Indica alzamientotectónico yvariaciones del nivel del mar

Abrasión marina

Geólogos

Bahía Inglesa

Coronel

Disciplinas de la Geología

Cristalografía: ciencia geológica que se dedica al estudio científico deestructuras cristalinas. Los métodos cristalográficos se apoyan fuertementeen el análisis de los patrones de difracción que surgen de una muestracristalina al irradiarla con un haz de rayos X, neutrones y electrones. Laestructura cristalina también puede ser estudiada por medio de microscopíaelectrónica

Disciplinas de la GeologíaMineralogía es la rama de la Geología que estudia las propiedades físicas yquímicas de los minerales que se encuentran en el planeta en sus diferentesestados de agregación. Por mineral se entiende una materia de origeninorgánico, que presenta una composición química definida además de unaestructura cristalográfica y que suele presentarse en estado sólido y cristalinoa la temperatura media de la Tierra, aunque algunos, como el agua y elmercurio, se presentan en estado líquido.

Disciplinas de la Geología

•Petrología: es la rama de la Geología que consiste en el estudio de laspropiedades físicas, químicas, mineralógicas, espaciales y cronológicas de lasasociaciones rocosas y de los procesos responsables de su formación. Lapetrología, disciplina relacionada, trata de la descripción y las características delas rocas cristalinas determinadas por examen microscópico con luz polarizada.

Roca: Sustancia sólida de la corteza terrestre y corresponde a un agregado deminerales. No tiene composición química definida, por lo tanto no se puedenexpresar en fórmulas químicas. Existen tres tipos de rocas: Igneas,Sedimentarias y Metamórficas y por lo tanto existen estas especializacionespara las petrologías.

Ejemplo de roca: Granito

Disciplinas de la GeologíaLa Geología estructural es la rama de la Geología que se dedica a estudiar lacorteza terrestre, sus estructuras y la relación de las rocas que las forman.Estudia la geometría de las rocas y la posición en que aparecen en superficie.Interpreta y entiende la arquitectura de la corteza terrestre y su relaciónespacial, determinando las deformaciones que presenta y la geometríasubsuperficial de las estructuras rocosas. La Geología estructural modernaestudia también los esfuerzos (fuerzas internas de la Tierra) que generan lasestructuras.

Falla NormalDiscordancia angular

Pliegue homoclinal (Estratos inclinan en una sola dirección)

Estructura: Hemigraben

Disciplinas de la Geología

La Geología regional es una rama de las ciencias geológicas que se ocupa de laconfiguración geológica de cada continente, país, región o de zonas determinadasde la Tierra. La información geológica se expresa en un mapa geológico queincluye la topografía, las distintas unidades litológicas (rocosas) se ilustran concolores distintivos y las estructuras principales (pliegues, fallas y diaclasas) consimbología específica.

Disciplinas de la GeologíaLa Geotectónica es la disciplina de la Geología que trata las deformaciones de la corteza terrestre.Estudia los grandes eventos de dinámica desde un punto de vista descriptivo, evolutivo e histórico,que han modelado los rasgos geológicos de la Tierra

Disciplinas de la GeologíaLa Geofísica estudia la Tierra desde el punto de vista de la Física y su objeto de estudioestá formado por todos los fenómenos relacionados con la estructura, condiciones físicas ehistoria evolutiva de la Tierra. Al ser una disciplina experimental, usa para su estudiométodos cuantitativos físicos como la física de reflexión y refracción, y una serie demétodos basados en la medida de la gravedad, de campos electromagnéticos, magnéticoso eléctricos y de fenómenos radiactivos. En algunos casos dichos métodos aprovechancampos o fenómenos naturales (gravedad, magnetismo terrestre, mareas, terremotos,tsunamis, etc) y en otros son inducidos por el hombre (campos eléctricos y fenómenossísmicos.

Disciplinas de la Geología

La Geoquímica es la rama de la Geología y de la Química que estudia lacomposición y el comportamiento químico de la Tierra, determinando la abundanciaabsoluta y relativa de los elementos químicos, distribución y migración de loselementos entre las diferentes partes que conforman la Tierra (hidrósfera,atmósfera, biósfera y geósfera) utilizando como principales muestras minerales yrocas componentes de la corteza terrestre, intentando determinar las leyes oprincipios en las cuales se basa tal distribución y migración.

(Lara et al. 2001)

Disciplinas de la GeologíaPaleontología: Biología + Geología

Ammonites

Disciplinas de la Geología

La Estratigrafía es la rama de la geología que trata del estudio e interpretación de las rocassedimentarias estratificadas, y de la identificación, descripción, secuencia, tanto vertical comohorizontal; cartografía y correlación de las unidades estratificadas de rocas. La información sepresente mediante columnas estratigráficas las cuales se correlacionan entre si.

Disciplinas de la Geología

La Geología Histórica es la rama de la Geología que estudia las transformaciones que hasufrido la Tierra desde su formación, hace unos 4.500 millones de años, hasta nuestrosdías. Para establecer un marco temporal absoluto, los geólogos han desarrollado unacronología a escala planetaria dividida en eones, eras, periodos, épocas y edades. Estaescala se basa en los grandes eventos biológicos y geológicos

http://www.odsn.de/odsn/services/paleomap/animation.html

Cuadro Cronológico

Disciplinas de la Geología

• La Geología Ambiental aplica los conocimientos geológicos a lainvestigación del ambiente y en los casos de contaminación, contribuye aldiagnóstico y corrección de dichos problemas. La Geología Ambiental, porconsiguiente, se ocupa del estudio de los riesgos geológicos naturales yantropogénicos.

• Los riesgos geológicos naturales son de diverso origen: erupcionesvolcánicas, actividad sísmica, inundaciones, deslizamientos de tierra,avalanchas de barro, erosión, incendios provocados por rayos u otrascausas naturales.

• Los riesgos generados por las actividades humanas, o riesgos de origenantrópico, que entren dentro del campo de la Geología Ambiental, son losrelacionados con la mayor o menor vulnerabilidad de los terrenos y de lasnapas de agua subterráneas susceptibles de contaminación. Estacontaminación puede estar causada por productos químicos(principalmente fertilizantes y plaguicidas, pero también por otros productostóxicos); por aguas cloacales, efluentes industriales, actividad minera omanufacturera y, en general, por mal uso de tecnologías. Geologíaambiental.

Geología Ambiental

Disciplinas de la GeologíaLa Geología Económica se encarga del estudio de las rocas con el fin deencontrar depósitos minerales que puedan ser explotados por el hombre con unbeneficio práctico o económico. La explotación de estos recursos se conocecomo Minería.

Chuquicamata

II. La Tierra como planeta

La Tierra como planeta

Universo

"Universo" es una palabara derivada del francés antiguo univers que vienedel latín unus ("uno") y versus ("vuelta"). Basándose en observaciones deluniverso observable, los físicos intentan describir el contínuo espacio-tiempoen que nos encontramos, junto con toda la materia y energía existentes en él.Su estudio, en las mayores escalas, es el objeto de la Cosmología, disciplinabasada en la Astronomía y Física, en la cual se describe todo aspecto de esteuniverso con sus fenómenos.Edad: el Universo tiene 13.700 millones de años (margen de error cercano al1%).Destino final: las pruebas apoyan la Teoría de la expansión permanente delUniverso.La teoría actualmente aceptada de la formación del Universo es el modelo delBig Bang, que describe la expansión del espacio-tiempo a partir de unasingularidad espacio-temporal. El Universo experimentó un rápido periodo deinflación cósmica que arrasó con todas las irregularidades iniciales. A partir deentonces el Universo se expandió y se convirtió en estable, más frio y menosdenso. Las variaciones menores en la distribución de la masa dieron comoresultado de la segregación fractal en porciones que se encuentran en eluniverso actual, como cúmulos de Galaxias.

(Definición tomada de http://es.wikipedia.org/wiki/Universo)

Big - Bang

Galaxia

Una Galaxia es un conjunto de estrellas, nubes de gas y polvo, materia oscura, yquizás energía oscura unidos gravitacionalmente. La cantidad de estrellas que laforman es variable, de 107 a 1012. En varios tipos de galaxias, el componenteprincipal es la materia oscura, componente no observado directamente, sino porsus efectos gravitacionales. Las subestructuras existentes dentro de las galaxiasson las Nebulosas, los Cúmulos estelares y los sistemas estelares múltiples.

Según la Teoría de la formación de galaxias, es la materia oscura la que seaglomera inicialmente, arrastrando la materia normal, la que forma estrellas y dalugar finalmente a las galaxias visibles.

Galaxia procede de la palabra griega galax, que significa leche. El origen delnombre es que la primera galaxia identificada, la nuestra, se llama la Vía Láctea,por su apariencia lechosa en el cielo.

Las galaxias se alejan las unas de las otras, y la velocidad es proporcional a ladistancia. Este hecho es conocido como la ley de Hubble, debido a su descubridor,Edwin Hubble, y es una de las pruebas de la expansión del Universo. En elUniverso hay miles de millones de galaxias.

(Definición tomada de: http://es.wikipedia.org/wiki/Galaxia)

Galaxias

Vía LácteaAndrómeda

Estrellas

Una estrella es una esfera de plasma autogravitante, en equilibrio hidrostático, que generaenergía en su interior mediante reacciones termonucleares. La energía generada se emiteal espacio en forma de radiación electromagnética, neutrinos y viento estelar.Las estrellas se observan en el cielo nocturno como puntos luminosos, titilantes debido alas distorsiones ópticas que produce la turbulencia y las diferencias de densidad de laatmósfera terrestre. El Sol, al estar tan cerca, se observa no como un punto sino como undisco luminoso cuya presencia o ausencia en el cielo terrestre provoca el día o la nocherespectivamente.

(Definición tomada de http://es.wikipedia.org/wiki/Estrella)

Pléyades

Sistema solarEl Sistema Solar es una parte de la galaxia Vía Láctea dentro del Universo, el cual estáformado por el Sol, el conjunto de cuerpos que orbitan a su alrededor y el espaciointerplanetario comprendido entre ellos. En la actualidad se conocen también más de unadecena de sistemas planetarios orbitando otras estrellas, y más de un centenar de estrellasen las que se ha detectado la presencia de al menos un planeta. El 24 de agosto de 2006en Praga, en la XXVI Asamblea General la Unión Astronómica Internacional (UAI) excluyó aPlutón como parte del Sistema Solar.

(Wikipedia)

(http://www.acienciasgalilei.com/astrofisica.htm)

Formación del sistema solar

El sistema solar se habría formado hace unos 4500 millones de años a partir de unanube de gas y de polvo que formó la estrella central y un disco circumestelar en el que seformaron los diferentes planetas. Un disco circumestelar es un disco de materialalrededor de una estrella joven. En ocasiones se les conoce también como discoprotoplanetario al producirse en estos discos los procesos físicos que llevan a laformación de planetas. Los discos protoplanetarios son discos de acrecimiento alrededorde estrellas jóvenes fundamentales para comprender la formación de la estrella y de unposible sistema planetario.

(Wikipedia)

PlanetaUn planeta es, según la definición adoptada por la Unión Astronómica Internacional el 24 de agosto de2006, un cuerpo celeste que:

(a) gira alrededor del Sol.(b) tiene suficiente masa para que su gravedad supere las fuerzas del cuerpo rígido, de manera que asumauna forma en equilibrio hidrostático. (Prácticamente esférica).(c) ha limpiado la vecindad de su órbita.

Según esta definición, el Sistema Solar consta de ocho planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter,Saturno, Urano y Neptuno. Plutón, que hasta 2006 se consideraba un planeta, ha pasado a clasificarsecomo planeta enano. De esta forma, la nueva definición de planeta introduce el concepto de planeta enano,denominación que, además de Plutón, incluye a Ceres, anteriormente considerado como asteroide, y alobjeto Transneptuniano Eris. Un planeta enano tiene la diferencia de definición en (c), ya que no hadespejado la zona local de su órbita y no es un satélite de otro cuerpo. El vocablo planeta es de origengriego y significa vagabundo o errante.

(Wikipedia)

La Tierra

• La Tierra es el tercer Planeta del Sistema Solar, considerando su distanciaal Sol, y el cuarto de ellos según su tamaño. Es el único planeta deluniverso que se conoce en el que exista y se origine la vida. La Tierra seformó al mismo tiempo que el Sol y el resto del Sistema Solar, haceaproximadamente 4.500 millones de años.

• El 71% de la superficie de la Tierra está cubierta de agua. Es el únicoplaneta del sistema solar donde el agua puede existir permanentemente enestado líquido en la superficie. El agua ha sido esencial para la vida y haformado un sistema de circulación y erosión único en el Sistema Solar.

• La Tierra es el único de los cuerpos del Sistema Solar que presenta unatectónica de placas activa: Marte y Venus quizás tuvieron una tectónica deplacas en otros tiempos pero, en todo caso, se ha detenido. Esto, unido a laerosión y la actividad biológica, ha hecho que la superficie de la Tierra seamuy joven eliminando, por ejemplo, casi todos los restos de cráteres, quemarcan muchas de las superficies del Sistema Solar.

• La Tierra posee un único satélite natural, la Luna. El sistema Tierra-Luna esbastante singular debido al gran tamaño relativo del satélite.

(Wikipedia)

Características orbitales

Semieje mayor (a) 149 597 887.5 km

Semieje menor (b) 149 576 999.826 km

Perihelio 0,983 UA

Afelio 1,017 UA

Excentricidad (e) 0,0167

Período orbital 365,2564 días

Máxima velocidad orbital 30,287 km/s

Satélite 1 (Luna)

La unidad astronómica (UA) es una unidad de distancia que equivale a149 597 870 691 ± 30 metros. Es aproximadamente igual a la distanciamedia entre la Tierra y el Sol, equivalente a 8,32 minutos luz.

(Wikipedia)

(www.uda.cl)

Perihelio

Afelio

Características físicasDiámetro ecuatorial 12.756,28 km

Diámetro Polar 12.713,50 km

Diámetro medio 12.742,00 km

Superficie 510.065.284,702 km2

Masa 5,974 × 1024 kg

Densidad media 5,515 g/cm3

Gravedad superficial 9,78 m7s2

Velocidad de escape 11,186 km/s

Período de rotación 23,9345 hrs

Inclinación axial 23,45º

Albedo 31-32%

Temperatura surperficial

Presión atmosférica 101.325 Pa

min media max

182º K 282º K 333º K(Wiki)

Forma de la Tierra: GeoideSe denomina geoide (etimológicamente, "forma que tiene la Tierra"), a la superficiefísica definida mediante el potencial gravitatorio. Gráficamente se puede definircomo la superficie de los mares en calma, prescindiendo de las mareas, prolongadabajos los continentes. Se excluyen los fenómenos orogénicos, por lo que lasmontañas no se incluyen en el mismo. Geométricamente es casi una elipsoide derevolución (esfera achatada por los polos).

(Wikipedia)

Estructura externa de la Tierra

(http://plata.uda.cl/minas/apuntes/Geologia/geologiageneral/ggcap00.htm#Las%20-feras)

1: Atmósfera: Gases que envuelven la tierra.

2: Hidrósfera: Toda el agua en, sobre o por encima de la superficie terrestre: océanos, ríos, lagos, agua subterránea, lluvia. 3) Biósfera: Parte del mundo en la cual están presentes los seres vivos: La superficie de la tierra, el suelo, los mares, el aire. 4. Litósfera: Parte sólida exterior de la tierra.

(W. Griem)

Composición atmosféricaNitrógeno N2 78,08%

Oxígeno O2 20,95%

Argón Ar 0,93%

Dióxido de Carbono CO2 355 ppm (variable)

Neón Ne 18,2 ppmv

Helio He 5,24 ppmv

Metano CH4 1,72 ppmv

Kriptón Kr 1 ppmv

Hidrógeno H2 5 ppmv

Óxido Nitroso N2O 0,31 ppmv

Xenón Xe 0,08 ppmv

Monóxido de carbono CO 0,05 ppmv

Ozono O3 0,02 - 0,03 ppmv (variable)

Clorofluorocarburos CFCs 0,2 - 0,3 ppbv

vapor de agua H2O <4% (variable) no computable para el aire seco

El oxógeno libre en la atmósfera se obtiene por la fotosíntesis de las plantas que por la acción de la energía solar, transforma CO2 en O2. El oxígeno libre en la atmósfera es una consecuencia de la presencia de vida (de la vegetación) y no al revés.

Superficie de la Tierra: Continentes y Océanos

Un continente es una gran extensión de tierra que se diferencia de otras menores osumergidas por conceptos geográficos y culturales como oceános y etnografía. Enpaíses hispanos suelen considerarse cinco continentes: Asia, América, África,Europa y Oceanía, obviando la deshabitada Antártida.

Geológicamente, se considera que un continente está compuesto por rocas decomposición ácida o granítica, con predominio de SiO2 y Al. En cambio, el pisooceánico (fondo marino), está compuesto por rocas basálticas (Fe, Mg) que son másdensas y pesadas. Europa y Asia se considera como un solo continente: Eurasia. Laseparación entre ambos es sólo un accidente geográfico: Urales

Se denomina océano a la parte de la superficie terrestre ocupada por el aguamarina marina. Los océanos separan continentes. Existen 5 océanos: Pacífico,Atlántico, Indico, Glacial Artico y Glaciar Antártico.

Hace 300 Ma, los continentes actuales estaban unidos formando un únicosupercontinuente llamado Pangea rodeado por un protocéano llamado Pantalasa.Desde entonces los continentes se han separado formándose nuevos océanos. Elocéano Pacífico es el remanente de Pantalasa y su superficie está disminuyendo,mientras los otros océanos aumentan su superficie.

Superficie de la Tierra

Continentes y océanos

Pangea y Pantalasa

(Wikipedia)

Estructura interna de la Tierra

La Tierra tiene una estructura diferenciada en diferentes capas. Estas capas poseendiferentes composiciones químicas y comportamiento geológico. Su naturaleza puedeestudiarse a partir de la propagación de ondas sísmicas en el interior terrestre y a travésde las medidas de los diferentes momentos gravitacionales de las diferentes capasobtenidas por diferentes satélites orbitales.Los geólogos han diseñado dos modelos geológicos que establecen una división de laestructura terrestre:

Modelo geostático:

Estructura interna de la Tierra

(wikipedia)

Estructura interna de la TierraLa corteza es la capa más superficial y tiene un espesor que varía entre los 12 km,en los océanos, hasta los 80 km en cratones (porciones más antiguas de losnúcleos continentales). La corteza está compuesta por basalto (Fe, Mg) en lascuencas oceánicas y por granito (SiO2, Al) en los continentes.

Es como una cáscara sólida que flota sobre el manto líquido. Está dividida en variosfragmentos, cada uno de los cuales es una placa tectónica, que se muevenimpulsados por las corrientes convectivas del manto y generan la tectónica deplacas. La división entre el manto y la corteza terrestre es la llamada discontinuidadde Mohorovicic.

Existen dos tipos de corteza: Corteza continental y Corteza oceánica, las cualesestán separadas por la discontinuidad de Conrad.

Estructura interna de la TierraLa corteza oceánica es mucho más delgada que la continental y se forma cuando elmagma del manto sale a lo largo de una grieta entre dos placas y se solidifica. Estoproduce que ambas placas sean empujadas lateralmente, y sucede en las dorsalesmedioceánicas, como la cordillera de volcanes submarinos que hay bajo el océanoAtlántico y que es la responsable de la separación paulatina de América y África.Su parte magmática, dotada de un espesor muy uniforme de unos 7 km, está formadafundamentalmente por gabros, pero recubiertos de basaltos, y éstos a su vez desedimentos, más gruesos cuanto más lejos de las dorsales.

La corteza continental es de naturaleza menos homogénea, ya que está formada porrocas con diversos orígenes. En ella predominan las rocas ígneas ácidas (como elgranito) acompañadas de grandes masas de rocas metamórficas formadas pormetamorfismo regional en los orógenos y extensamente recubiertas, salvo en losescudos, por rocas sedimentarias muy variadas. En general, contiene más SiO2 (sílice)y cationes más ligeros y, por tanto, es menos densa que la corteza oceánica.Tiene también un grosor mayor y en la historia geológica se observa un aumento en suproporción respecto del total de corteza terreste ya que, por su ligereza, no suele volvera hundirse y, cuando esto sucede (subducción), una vez fundida vuelve a emerger sinhaberse mezclado con el manto.

Las temperaturas del manto varían entre los 100°C (373 K) en la zona de contacto conla corteza, hasta los 3.500º C (3.873 K) en la zona de contacto con el núcleo

Estructura interna de la TierraEl manto es la capa de la Tierra que se encuentra directamente debajo de lacorteza, prolongándose en profundidad hasta el límite exterior del núcleo. El mantoterrestre se extiende desde cerca de 30 km de profundidad (puede ser bastantemenos en las zonas oceánicas) hasta los 2.900 km (transición al núcleo).

El manto es una capa densa a alta presión y los materiales del manto son muyricos en minerales máficos de hierro y magnesio, especialmente olivino ypiroxeno. Debido al aumento de la proporción relativa de esos minerales, lasrocas del manto (peridotita, dunita y eclogita) comparadas con las rocas de lacorteza, se caracterizan por un porcentaje de hierro y magnesio mucho mayor, endetrimento de la sílice y aluminio.

El material del que se compone el manto puede presentarse en estado sólido ocomo una pasta viscosa, como resultado de las elevadas presiones. Sin embargo,al contrario de lo que se pueda imaginar, la tendencia en áreas de alta presión esque las rocas se mantengan sólidas, pues así ocupan menos espacio físico que loslíquidos resultantes de la fusión.

Estructura interna de la Tierra

El Núcleo es la capa más profunda del planeta y tiene un espesor de 3.475km. El cambio del manto al núcleo está determinado por la discontinuidad deGutemberg (2.900 km).

El núcleo está compuesto de una aleación de hierro y níquel y es en estaparte donde se genera el campo magnético terrestre. Éste se subdivide a suvez en el núcleo interno, el cual es sólido, y el núcleo externo, que eslíquido. El núcleo interno está a su vez dividido en dos, externo (líquido) einterno (sólido, debido a las condiciones de presión). Esta división seproduce en la discontinuidad de Lehman (5.150 km) y la temperatura en estadiscontinuidad es de 5000ºC.

Estructura interna de la TierraModelo geodinámico:

Estructura interna de la Tierra

El segundo modelo de división de la estructura terrestre es el modelo geodinámico:

Litósfera: Es la parte más superficial que se comporta de manera elástica. Tiene unespesor de 250 km y abarca la corteza y la porción superior del manto.

Astenósfera: Es la porción del manto que se comporta de manera fluida. En esta capalas ondas sísmicas disminuyen su velocidad.

Mesósfera: También llamada manto inferior. Comienza a los 700 km de profundidad,donde los minerales se vuelven más densos sin cambiar su composición química. Estáformada por rocas calientes y sólidas, pero con cierta plasticidad.

Capa D: Se trata de una zona de transición entre la mesosfera y la endosfera. Aquí lasrocas pueden calentarse mucho y subir a la litosfera, pudiendo desembocar en unvolcán.

Endósfera: Corresponde al núcleo del modelo geoestático. Formada por una capaexterna muy fundida donde se producen corrientes o flujos y otra interna, sólida y muydensa.

Zona derrumbe

Líneas de playa antiguas

Cordillera de Nahuelbuta

N

0 1 km

1

2