Geologa General Introduccin a las placas tectnicas Resumen del Curso EVOLUCION DE LOS CONTINENTES DEFORMACION SISMOS INTERIOR DE LA TIERRA CARACTERISTICAS DE LOS SISMOS TEORIA DEL REBOTE ELASTICO ORIGEN DE LOS MAGMAS ROCAS IGNEAS ROCAS SEDIMENTARIAS ROCAS METAMORFICAS TECTONICA DE PLACAS PALEOMAGNETISMO AGUA SUBTERRANEA GEYSERS Y FUENTES TERMALES SISTEMAS EOLICOS SISTEMAS COSTANEROS PROCESOS DE EROSION Y DEP. FLUVIALES SISTEMAS FLUVIALES FLUJO DE AGUA EN SIST. NATURALES SISTEMAS DE AGUA SUBTERRANEA SISTEMAS GLACIARES GLACIACIONES PLANETA TIERRA MATERIA Y ENERGIA SISTEMAS DINAMICOS DE LA TIERRA CONTACTOS DIVERGENTES DE PLACAS CONTACTOS TRANSFORMANTES TIEMPO GEOLOGICO ENERGIA EN EL SISTEMA TIERRA TASAS DE EXHUMACION EVOLUCION DE LOS CONTINENTES Todos ellos formados por 3 componentes estructurales bsicos: Escudos Plataformas estables Cadenas de montaas plegadas

La orognesis ocurre en mrgenes convergentes (proceso formador de montaas) Los principales rasgos de la orognesis son :

1. 2. 3. 4. 5.

secuencias rocosas en ambiente (tranquilo, agitado) deformacin cortical metamorfismo actividad gnea erosin y ajuste isosttico de la corteza Cadenas de montaas y la secuencia de eventos que producen, dependen de los tipos de roca involucrados y de los tipos de interaccin entre placas.

3 tipos de interaccin entre placas: convergencia ocano-ocano convergencia ocano-continente convergencia continente-continente Los continentes crecen por acrecin en cadenas orognicas acrecin magmtica acrecin tectnica

GEOLOGA ESTRUCTURAL EVIDENCIAS Sismos Solevantamiento-hundimiento Pliegues Fallas RESPUESTA ESTRUCTURAL DE LAS ROCAS Rocas expuestas a compresin, extensin, cizalle RESPUESTA ES FUNCION DE: presin confinante temperatura tiempo de aplicacin fluidos interporales tipo de roca EN GENERAL Cerca de la superficie- frgil Diaclasas- Fallas

3 km ms al interior de la Tierra- dctil Pliegues-Flujo Plstico Si T alta, fluidos recristalizan PLIEGUES anticlinal sinclinal monoclinal FRACTURAS diaclasas FALLAS normal inversa de rumbo Ocurrencia en naturaleza SISMOS: conceptos mayores 1. Las ondas ssmicas son vibraciones de la Tierra, causadas por la ruptura y movimiento sbito de las rocas 2. Tres tipos de ondas ssmicas son producidas por el "golpe" del terremoto a) ondas P, b) ondas S, c) ondas de superficie 3. El primer efecto de un terremoto es el movimiento del suelo. Los efectos secundarios incluyen a) deslizamientos de tierra, b) tsunami, c) solevantamiento y subsidencias locales y regionales 4. La mayora de los terremotos ocurren en los lmites de placas. Bordes de placas divergentes y transformantes producen focos superficiales. Contactos convergentes de placas producen zonas de focos superficiales, focos intermedios y focos profundos. 5. Terremoto de rocas superficiales ocurren tambin en el interior o centro de placas, lejos de sus bordes, pero son muy poco frecuentes. 6. La velocidad con que las ondas P y S viajan por el interior de la Tierra, indican que la Tierra tiene un ncleo interno slido, otro ncleo externo lquido, y un manto grueso con una astensfera dctil y una litsfera rgida. Las ondas ssmicas que pasan a travs de la Tierra son refractadas en direcciones que indican las distintas discontinuidades al interior del planeta y proveen informacin bsica para determinar que ste tiene (1) ncleo interno slido, (2) ncleo externo lquido, (3) astensfera dctil o blanda, (4) litsfera rgida.

EL INTERIOR DE LA TIERRA La mayor parte de la informacin proviene de la informacin ssmica Terremoto (vocablos latinos terra y motus=movimiento) Sismo (del griego seismos= agitacin) Origina varios tipos de ondas (liberacin de energa elstica en el hipocentro (foco), en todas direcciones. Se consideran los dos tipos que atraviesan la Tierra Estas viajan a velocidades distintas (incluso en el mismo medio) Esta particularidad puede ser estudiada en los SISMOGRAMAS que registran los movimientos ssmicos hechos por el SISMOGRAFO. Se tabulan los t recorridos por las ondas de un sismo de fuente conocida e identificas los distintos grupos de ondas registradas en los sismogramas de numerosas estaciones. Se elaboran las Tablas de Tiempo distancia GRAFICO DE TIEMPO-DISTANCIA Ondas P primarias o longitudinales 5.4-6.3 km/seg corteza Ondas S secundarias o transversales 3.3-3.7 km/seg corteza (en zonas superficiales) Las P aumentan bruscamente a velocidad de 8 km/seg en el lmite corteza-manto Las S aumentan bruscamente a velocidad de 4.5 km/seg en el lmite corteza-manto La velocidad depende de las propiedades elsticas y de la densidad del medio de propagacin De lo anterior se desprende que el interior de la Tierra es claramente heterogneo, en el sentido de que a diferentes profundidades los materiales tienen propiedades elsticas distintas. CORTEZA (discontinuidad de MANTO (discont. De Wiechert- NUCLEO Mohorovic) Gutenberg)

CARACTERISTICAS DE LOS SISMOS Son vibraciones de la Tierra causadas por ruptura movimiento sbito (de rocas deformadas ms all de su lmite elstico)

La roca deformada se quiebra se desplaza a otra posicin hasta 0.5 m A genera ondas ssmicas 8 m l - P longitudinales t 10 seg - S transversales duracin 1 hora - Superficiales (las ms dainas) TEORIA DEL REBOTE ELASTICO Energa se acumula durante deformacin elstica y se libera con la ruptura Se puede medir def. elstica previa (ej. en falla de San Andrs) 5 cm/ao A lo largo de la falla- movimiento suave movimiento a "saltos" Foco-Epicentro Tipos de Onda c/u con velocidad diferente P S Sup. Ocurrencia Sismos poco profundos 0-70 km (en fajas ssmicas ms abundantes) Sismos intermedios 70-300 km (slo en zonas de convergencia) Sismos profundos 300-700 km ( " " " )

Prediccin Establecer magnitud, lugar y fecha prximo sismo Asunto difcil En China 15 xitos en ltimos aos Observacin de comportamiento animal En USA- teora de la dilatancia Roca sometida a deformacin se hincha antes de romperse numerosas microfracturas comienzan a stress de fractura genera D en propiedades de roca resistencia elctrica velocidad de sismos Radn

ORIGEN DE LOS MAGMAS FUSIN DE OTRAS ROCAS Manto superior en dorsales manto superior, corteza ocenica corteza continental en cadenas volcnicas de zonas de subduccin FACTORES QUE INFLUENCIAN FUSIN T P Cantidad de H2O Composicin de la roca

FUSIN PARCIAL CRISTALIZACIN FRACCIONADA

LAS ROCAS IGNEAS

El MAGMA es un fundido silicatado capaz de moverse en la corteza

2 tipos principales: basltico: (+caliente 900-1200C), (+fluido) silceo o grantico: (+fro 800C), (+viscoso) La textura de una roca indica la historia de enfriamiento del magma Vtrea, afantica, fanertica, porfrica, piroclstica Magmas baslticos y magmas granticos tienen diferente composicin y viscosidad Dan origen a rocas con minerales diferentes Dan origen a erupciones volcnicas diferentes Hay ms basaltos que riolitas Menos gabros que granitos

Magmas se originan por fusin parcial de la corteza inferior y/o manto superior a profundidades de 50 a 200 km. Magma altamente silceo produce rocas de la familia

Granito-Riolita (Cuarzo, K-feldespato, Na-Plagioclasa) (2 mm 2-0.2 mm agua superficial POROSIDAD - % de huecos - espacios entre granos - fracturas - cavidades de disolucion - vesiculas PERMEABILIDAD Capacidad de transmitir un fluido f (interconexin de poros) f (viscosidad, Ph, tamao poros) Flujo lento: ros (km/h) Subt. m/da o m/ao (250 m/ao) ZONACION Zona de aireacin Napa (napas colgadas)

Zona de saturacin MOVIMIENTO Provocado por D h en la napa Acuferos DESCARGA - Natural vertientes f estructura Litologa vertientes artesianas - Artificial Pozos RECARGA

GEYSERS Y FUENTES TERMALES cuerpo caliente sistema irregular de fracturas v importante H20V H20V Dv Energa geotrmica

EROSION por disolucin cavernas dolinas topografa karstica DEPOSITACION estalactitas estalagmitas terrazas de travertino silicificacin de troncos depsitos minerales ALTERACION DE SISTEMAS Cambios qumicos Contaminacin antropgena Invasin por agua de mar Contaminacin ant/natural

Cambios de nivel Florida Subsidencia de la superficie Mexico

LOS SISTEMAS EOLICOS El viento como agente geolgico no es efectivo en general puede transportar arena, limo, "polvo" en desiertos y costas importante en Marte ms importante en algunos perodos geolgicos EROSION EOLICA DEFLACION Levantamiento y remocin de arena y polvo de la superficie cuencas de deflacin pavimento del desierto Ocurre slo cuando hay material suelto en la superficie ABRASION Puede ser espectacular en reas de rocas poco consolidadas ventifactos yardangs

MECANISMOS DE TRANSPORTE Saltacin y rodado o resbalado Suspensin (para limo) Saltacinaire saltacinH20 por viscosidad En H20 levantamiento hidrulico En viento impacto y rebote elsticos Colisin levanta los granos reaccin en cadena saltacin + deslizamiento de superficie a 1/5 del total MOVIMIENTO DE POLVO Parten partculas por aire, puede mantenerlas en vuelo por cientos de km - tormentas de polvo h:2500 m v:200m/seg 500 x 106 t ao

MIGRACION DE DUNAS Viento deposita arena en acumulaciones que se desplazan ~ con ripple marks ~ barras de arena de rios y mares ORIGEN Hasta 200 m alto x 1 km ancho TIPOS DE DUNA Son funcin de: a. aporte b. velocidad del viento c. variabilidad de direccin d. superficie de movimiento DUNAS TRANSVERSALES BARJANES DUNAS LONGITUDINALES DUNAS ESTRELLADAS DUNAS PARABOLICAS EL LOESS Depsito elico de poco que cubre grandes reas, a menudo sumergiendo relieves 10% superficie de la Tierra Especialmente en zonas semiridas vecinas a desiertos o reas glaciales No en trpicos o zonas glaciadas Fragmentos angulosos de cuarzo, Fd, mica, calcita polvo actual No tienen estratificacin Se derivan de a) Desiertos b) Depsitos glaciales Loess Desrtico En China, viene de Mongolia, 60 m Se erosiona fcil rio Amarillo En Sudn, en Argentina Loess Glaciar Harina de roca, USA; cerca de los rios es ms grueso

SISTEMAS COSTANEROS LAS OLAS generadas por el viento proveen la mayor parte de la energa a los procesos costaneros REFRACCIN DE LAS OLAS Concentra energa en las puntas Dispersa energa en las bahas DERIVA LITORAL Generadas por influencia oblicua de las olas Transporte // a las costa EROSION LITORAL Tiende a desarrollar acantilados y plataformas de abrasin Se llega a un equilibrio DEPOSITACION LITORAL En reas de baja energa -playas -spits -barreras de islas COSTA DE EQUILIBRIO TIPOS DE COSTA Costas Primarias - configuracin debida a procesos no marinos de erosin fluvial de depositacin fluvial de erosin glaciar Costas Secundarias configuracin debida a procesos marinos de erosin de sedimentacin coralgenas PROCESOS DE EROSION Y DEPOSITACION FLUVIALES REMOCION DEL REGOLITO PROFUNDIZACION DE CAUCES abrasin desgaste por arena-grava marmitas

solucin caliza en roca soluble erosin diferencial accin hidrulica EROSION RETROGRADA concepto crecimiento aguas arriba del sistema captura sobreimposicin EXTENSION VALLE ABAJO concepto causado por cada/alzamiento REMOCION EN MASA Y RETROCESO DE LADERAS causado por fuerza de gravedad ocurre en todas las pendientes factores que ayudan saturacin del material aumento de pendiente sobrexcavacin ciclos de congelamiento vibraciones ssmicas estructuras geolgicas rpidos y lentos cada de rocas deslizamientos flujo de detritos deslizamiento de detritos (rpido-mojado) (rpido, seco) flujo de barro 80 km x 100 m espesor flujos subacuticos reptacin de suelos - lento congelamiento derrumbes regolito y/o roca slida solifluxin parmafrost glaciares de roca SISTEMAS DE LADERAS Llevan material hasta el rio quien se los lleva Contemporneo con profundizamiento Laderas son sistemas dinmicos Modificaciones articiales Derrumbes en lagos artificiales

SISTEMAS FLUVIALES El agua corriente es el mayor agente erosivo - Valles fluviales son las formas ms abundantes de la Tierra RASGOS MAYORES DE UN SISTEMA FLUVIAL UN SISTEMA COLECTOR

red de tributarios padrn dendrtico otros padrones hoya hidrogrfica

UN SISTEMA DE TRANSPORTE H20 + sedimento se mueven hacia el oceno Tambin colecta H20 y sedimento Tambin deposita sedimento localmente Erosin, transporte, depositacin UN SISTEMA DE DISPERSION red de distributarios deposita en cuenca material ms grueso dispersa en H20 material ms fino ORDEN EN LOS SISTEMAS FLUVIALES Relaciones matemticas definidas N tributarios valle abajo Gradiente de tributarios < exp. valle abajo Los canales > prof y > ancho valle abajo El tamao del valle es prop. al del rio y > valle abajo

FLUJO DEL H20 EN SISTEMAS NATURALES FLUJO LAMINAR FLUJO TURBULENTO F (V, vel, forma y tamao del canal, gradiente, nivel de base, carga) Descarga vol/D t Amazonas 1.5 x 106 m3/seg Velocidad Carga slida regolito Capacidad es f vel3-4 TRANSPORTE Carga en suspensin Carga de fondo Carga disuelta Relacin vel-erosin-transporte

Equilibrio en un sistema fluvial Variables ms importantes del sistema son: descarga velocidad gradiente carga de sedimentos nivel base El origen y evolucin de los ros mayores del mundo son controlados por los sistemas tectnicos e hidrolgicos

LOS SISTEMAS DE H20 SUBTERRANEA POROSIDAD Y PERMEABILIDAD Grava y arena 12 45% Velocidad 1 m/da 1 m/ao Rio km/hora EL NIVEL FREATICO DESCARGA NATURAL Y ARTIFICIAL AGUA ARTESIANA FUENTES TERMALES Y GEYSERES EROSION POR AGUAS SUBTERRANEAS DEPOSITACION POR AGUAS SUBTERRANEAS ALTERACION DE LOS SISTEMAS cambios de composicin qumica contaminacin por H20 salada cambios en posicin del nivel fretico subsidencia

LOS SISTEMAS GLACIARES GLACIAR sistema de hielo en movimiento 2 tipos: de valle continentales sistemas abiertos EROSION Succin rocas aborregadas ABRASION Estras f Duracin Espesor Velocidad TRANSPORTE En suspensin DEPOSITACION Morrenas Llanuras proglaciares VELOCIDAD DE MOVIMIENTO 180 m/ao en Alpes Max. 8 km ao Groenlandia Cm/da LAS GLACIACIONES PLEISTOCENICAS 2-3 Ma ~ 15.000 aos cambios climticos ajuste isosttico cambios de nivel del mar modificacin de sistemas de drenaje lagos efectos biolgicos vientos CAUSAS DE LAS GLACIACIONES

DEBEN EXPLICAR Avances repetidos del hielo separados por perodos clidos Glaciaciones episdicas 700 Ma; 200-300 Ma, 20 Ma 5C menos que hoy

Aumento de precipitaciones

ASTRONOMICAS Cambio en la rbita de la Tierra Milankovitch Ciclo de 100.000 aos Cambio en inclinacin del eje 22 24 ciclo de 21.000 aos > inclinacin D invierno verano CICLOS DE MILANKOVITCH c/40.000 aos Tierra + fra comprobado por testigos ocenicos cambios en energa solar ATMOSFERICAS variaciones en CO2 polvo en la atmsfera volcanes meteoritos TECTONICAS posicin de los continentes GLACIACIONES PRE-PLEISTOCENAS Circulacin ocenica N y S America derivan hacia el W desde el Cretcico Cierran el Oceno Artico Antrtica se pone en posicin polar en el Eoceno Corriente circum Antrtica cuando Australia se separa de Antrtica Formacin de grandes cordilleras Himalayas > rea emergida > meteorizacin > prod. gases, etc. \ deben concurrir diversos factores para que ocurran las glaciaciones

PLANETA TIERRA Conceptos fundamentales

Fluidos superficiales en movimiento constante Continentes y cuencas ocenicas son los rasgos fisiogrficos mayores y principales Continentes estn compuestos de Escudos Plataformas estables Cadenas de montaas plegadas movilidad de la corteza Ocanos poseen caractersticas estructurales y topogrficas siguientes: Cadenas de montaas hemiocenicas Fondos abisales Montes submarinos Fosas ocenicas Mrgenes continentales La Tierra es un planeta diferenciado Ncleo central Manto Manto superior dctil Astensfera Litsfera rgida Fluidos superficiales

EL PLANETA TIERRA LA SUPERFICIE DE LOS PLANETAS La Luna Marte LA TIERRA DESDE EL ESPACIO Atmsfera e Hidrsfera Continentes y ocanos RASGOS MAYORES DE LOS CONTINENTES Escudos Plataformas estables Montaas plegadas RASGOS MAYORES DE LOS OCANOS Cadenas hemiocenicas Llanuras abisales

Montes submarinos Fosas Mrgenes continentales ESTRUCTURA DE LA TIERRA Ncleo Manto Litsfera Fluidos superficiales

MATERIA Y ENERGIA Movimiento de materia energa ENERGIA CINETICA ENERGIA POTENCIAL GRAVITATORIA ENERGIA TERMICA ENERGIA QUIMICA ENERGIA NUCLEAR La energa puede cambiar de una forma a otra pero no se crea ni se destruye La energa es necesaria para todos los procesos geolgicos La materia ATOMOS ISOTOPOS IONES ENLACES ESTADOS DE LA MATERIA Gases Lquidos Slidos FUENTES RENOVABLES ENERGIA SOLAR ENERGIA HIDROELECTRICA ENERGIA MAREAL ENERGIA GEOTERMICA FUENTES NO RENOVABLES CARBON PETROLEO GAS NATURAL ENERGIA NUCLEAR

LOS SISTEMAS DINAMICOS DE LA TIERRA El Sistema Hidrolgico Ocanos principal reservorio 400.000 km3 de H20 se evaporan p/ao 336.000 de los ocenos 63.000 otros 101.00 km3/ao caen como nieve o lluvia en los continentes 60-80% vuelve a la atmsfera 38.000 km3/ao fluyen de vuelta a los ocenos Si no volviera ocanos se secaran en 4000 aos Epocas glaciales -100 m En rios 1260 km3 agua en movimiento llenaran ocanos en 40.000 aos Sistemas fluviales Glaciares Agua subterrnea Sistemas costaneros Sistemas elicos EROSION transporte sedimentacin Fuente de energa el sol la gravedad El sistema tectnico La corteza tambin se mueve Sismos volcanes fallas cadenas montaosas Slo en dcada del 60 teora unificadora La Tectnica de Placas Placas divisiones de la litsfera que se mueven por corrientes de conveccin en la astensfera Energa interna Gravedad e Isostasia Isostasia tendencia universal de segmentos de la corteza de establecer una condicin de balance gravitacional entre s

CONTACTOS DIVERGENTES DE PLACAS DORSALES HEMIOCEANICAS Mtodos de estudio sonar batiscafos ofiolitas mtodos geofsicos: mag gravimetra sismicidad flujo trmico mtodos satelitales TOPOGRAFIA mayor rasgo en la Tierra 1500 km ancho 3 km alto 70.000 km largo f (velocidad de expansin) baja: topografa exagerada, rift alta: suave, sin rift ENFRIAMIENTO Y SUBSIDENCIA Km prof Edad 5. 0 2. 2 3. 20 prof= f (edad) 4. 50 \ veloc. expansin nivel del mar SEGMENTACION Zonas de Fractura DE CERCA Pillow Grietas Fuentes termales ANOMALIAS MAGNETICAS SISMICIDAD Flujo de calor Gravedad

ESTRUCTURA Capas ssmicas litologa Sedimentos Lavas Complejo de diques Gabros Tectonitas serpentinitas ORIGEN Y EVOLUCION Fusin por descompresin Metamorfismo H20 incorporada = 2% de rios Recicla ocanos 5/10 Ma

RIFTS CONTINENTALES Basin + Range Africa oriental Rhin Mar Rojo EVOLUCION A MARGENES PASIVOS

CONTACTOS TRANSFORMANTES Fallas transformantes Zonas de fractura ocenicas < 100 km ancho < 10.000 km largo < 6 km alto Dorsal Dorsal Ms comn Dorsal Fosa Arco de Scotia Fosa Fosa Nueva Zelandia PROCESOS compresin y extensin estructura trmica edad influye mucho controlada por : salto en dorsal veloc. expansin Si D edad grande (V pequea)

-Falla estrecha -Serpentinitas FALLAS TRANSFORMANTES EN LOS CONTINENTES San Andrs Mar Muerto Nueva Zelandia Sismicidad

TIEMPO GEOLOGICO TIEMPO RELATIVO Principio de superposicin Principio de sucesin de faunas Principio de inclusin Principio de relacin de corte TIEMPO ABSOLUTO Mtodos radiomtricos Otros Escalas de tiempo geolgico Standard Radiomtrica Paleomagntica

METODOS RADIOMETRICOS Becquerel (1897) Radioactividad natural Rutherford (1871-1937) primero en usarlo K 40Ar 1.5 Vida (G.a) 87 Rb 87Sr 5040 237

Th 208Pb 13.9 U207

235

Pb 0.713

238

U

206

Pb 4.5

Espectrmetro de Masas N= Noe-l t D=No-N D= Do + h (el t-1) T=1 lu [ D-Do + 1] N Premisas sistema cerrado l debe conocerse mediciones buenas Do conocido

TIEMPO ABSOLUTO S XVIII Cronologa Bblica Arzobispo Usher 6.000 aos pero, a partir de 1770 Hutton uniformitarianismo Lyell argumentacin "..no muestra seales de un principio ni de un fin" Estimaciones basadas en la SALINIDAD DE LOS OCEANOS Joly 100x106 aos Estimaciones basadas en espesor de sedimentos hasta 500 Ma Estimaciones basadas en prdida de calor Lord Kelvin de 20 a 100 Ma Dataciones radiomtricas Basadas en radioactividad

OTROS METODOS C14 Varves Dendrocronologa Tierra : 4.5 Ga Cenozoico Mesozoico

Paleozoico Precmbrico EL TIEMPO EN GEOLOGIA TIEMPO RELATIVO Principio de la superposicin Principio de la sucesin de faunas Principio de relaciones de corte Principio de la inclusin se puede decidir orden de formacin de las rocas Discordancias

ENERGIA EN EL SISTEMA TIERRA TRANSFERENCIA Conduccin-conveccin-radiacin ENERGIA SOLAR ENERGIA INTERIOR DE LA TIERRA Relicta Radioactividad Gradiente geotermico EL SISTEMA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA El Mtodo Cientfico Observacin Formulacin de Hiptesis Comprobacin Formulacin de Teora y Ley Los Cuatro Reservorios del Sistema Atmsfera Hidrsfera Bisfera Tierra Slida

La La La La

CALCULO DE TASAS DE EXHUMACION ALZAMIENTO EXHUMACION v= s t - Observaciones morfolgicas rio Cachapoal terrazas marinas en Chilo Determinacin de presin en intrusivos Al en hornblenda Minerales de contacto Presin = profundidad Temperaturas crticas de retencin Ar Muscovita ~ 500C Biotita ~ 350C K Feldespato ~ 180C Temperaturas de "annealing" de trazas de fisin Circn ~ 240C Apatita ~ 100C