Introducción a la Geología

¿Qué es la Geología?

La Geología es la ciencia que se dedica al estudio de la Tierra, su composición, estructura, procesos y su historia a lo largo del tiempo. Se divide en dos ramas principales:

• Geología Física: Estudia los materiales que componen la Tierra y los procesos que actúan tanto en la superficie como en el interior del planeta.
• Geología Histórica: Se centra en el origen de la Tierra y su evolución a lo largo del tiempo, ordenando cronológicamente los cambios que ha experimentado.

Importancia de la Geología

La Geología tiene una gran importancia económica y medioambiental, ya que sus aplicaciones son diversas:

• Búsqueda de minerales y recursos energéticos.
• Localización de aguas subterráneas para consumo humano.
• Predicción de erupciones volcánicas y terremotos.
• Estudios geotécnicos para la construcción de edificios seguros.

Datación Relativa y Absoluta

Datación Relativa

La datación relativa permite colocar las rocas en su secuencia de formación adecuada, es decir, determinar qué eventos geológicos ocurrieron antes y después de otros. Algunos principios de la datación relativa son:

• Principio de Superposición: En una secuencia no deformada de rocas sedimentarias, cada estrato es más antiguo que el que tiene por encima. Este principio también se aplica a coladas de lava o estratos de ceniza volcánica.
• Principio de Intersección: Cuando un cuerpo geológico es atravesado por otro cuerpo lineal, este último es más moderno. Por ejemplo, una falla que corta estratos sedimentarios es más joven que los estratos que corta.
• Principio de Inclusión: Los fragmentos de roca (inclusiones) son más antiguos que el estrato que los contiene.
• Principio de Sucesión de Fósiles: Los fósiles se sucedieron unos a otros en un orden definible, lo que permite reconocer diferentes períodos geológicos por su contenido fósil. Los fósiles índice son aquellos que se encuentran en un área geográfica amplia pero están limitados a un corto período de tiempo geológico, lo que facilita la datación de las rocas que los rodean.

Discontinuidades Estratigráficas

Las discontinuidades estratigráficas son interrupciones en la secuencia de deposición de las rocas sedimentarias. Algunos tipos de discontinuidades son:

• Discordancia Angular: Superficie de erosión que separa estratos inclinados o plegados de estratos más recientes que se depositaron horizontalmente sobre ellos.
• Paraconformidad: Superficie erosiva o sin depósito que separa rocas más recientes de más antiguas, ambas paralelas entre sí.
• Inconformidad: Superficie de erosión que separa rocas ígneas o metamórficas formadas a gran profundidad de estratos sedimentarios más jóvenes que se depositaron sobre ellas.

Correlación

La correlación consiste en emparejar rocas de edad similar localizadas en diferentes regiones. Esto se puede realizar mediante criterios físicos, como la identificación de una capa por minerales característicos, contenido fósil, etc.

Datación Absoluta

La datación absoluta permite determinar la edad exacta de un acontecimiento del pasado geológico. Un método común es la datación radiométrica, que se basa en las proporciones de un isótopo radiactivo y sus productos de desintegración en una muestra. La semivida o período de semidesintegración de los isótopos radiactivos es conocida, lo que permite calcular la edad de la muestra.

Unidades Cronoestratigráficas

Las unidades cronoestratigráficas son secuencias de rocas dispuestas en intervalos definidos de tiempo. Las unidades geocronológicas son subdivisiones de tiempo geológico en años, que se han definido gracias a la datación absoluta.

Minerales y Rocas

Minerales

Un mineral es un sólido inorgánico natural con una estructura interna ordenada y una composición química definida. Los minerales se originan a partir de procesos como la cristalización a partir de un magma, el crecimiento cristalino en estado sólido, la alteración de otros minerales o la precipitación a partir de una solución.

Composición y Estructura

Los minerales están formados por elementos químicos, y la mayoría están compuestos por dos o más elementos. La disposición ordenada de los átomos en un mineral forma una estructura cristalina, que se refleja en la forma regular de los cristales. La estructura cristalina se define por la celda unidad, que es la unidad básica que se repite en el espacio para formar el cristal. Existen siete sistemas cristalinos diferentes, que se distinguen por los parámetros de la celda unidad.

Polimorfismo e Isomorfismo

El polimorfismo se refiere a minerales con la misma composición química pero diferente estructura cristalina, como el grafito y el diamante. El isomorfismo se refiere a minerales con la misma estructura cristalina pero diferente composición química, como las plagioclasas.

Clasificación de Minerales

La clasificación más usada para los minerales es la de Dana y Strunz. Los minerales se pueden clasificar según su interés económico en:

• Recursos minerales metálicos: Minerales de los que se extraen metales, como el hierro, el cobre, el oro, etc.
• Recursos minerales no metálicos: Minerales de interés industrial o gemológico, como el yeso, la calcita, el cuarzo, etc.
• Recursos minerales energéticos: Combustibles fósiles o minerales radiactivos, como el carbón, el petróleo, el uranio, etc.

Rocas

Una roca es una masa sólida compuesta por minerales que se presenta de forma natural como parte de nuestro planeta. Las rocas se clasifican según su origen en:

• Rocas Sedimentarias: Formadas por la consolidación de rocas preexistentes o a partir de la precipitación química de soluciones. Se dividen en detríticas (formadas por la acumulación de fragmentos de roca) y no detríticas (formadas por procesos químicos).
• Rocas Metamórficas: Rocas cuya forma original ha cambiado en estado sólido debido a un incremento de temperatura y/o presión.
• Rocas Ígneas: Formadas por la solidificación del magma.

Textura y Fábrica

La textura de una roca se refiere al aspecto general de la roca en función del tamaño, la forma y el ordenamiento de sus cristales. La textura nos indica en qué ambiente se formó la roca. La fábrica es la orientación espacial preferencial de los componentes no equidimensionales y de los elementos cristalográficos de los minerales dentro de una roca. La fábrica es especialmente importante para denominar las rocas metamórficas, ya que nos indica si son foliadas o no foliadas.

Magmas y Rocas Ígneas

Características de los Magmas

Los magmas son mezclas complejas de componentes líquidos, sólidos y gaseosos que se encuentran en el interior de la Tierra. Sus principales características son:

• Volátiles: Contienen gases disueltos, como vapor de agua, dióxido de carbono y dióxido de azufre.
• Porción líquida: Compuesta principalmente por silicatos fundidos.
• Componentes sólidos: Pueden contener cristales de silicatos o fragmentos de roca.

Viscosidad del Magma

La viscosidad del magma es su resistencia a fluir. La viscosidad influye en el tipo de erupción volcánica que se produce. Los factores que influyen en la viscosidad son la temperatura, el contenido de volátiles, el contenido de cristales y la composición química.

Generación de Magmas

Los magmas se generan a partir de rocas sólidas mediante procesos que involucran cambios de presión, temperatura y contenido de volátiles:

• Papel de la Presión: Un aumento de la presión de confinamiento eleva la temperatura de fusión de las rocas. Una disminución de la presión puede provocar la fusión por descompresión.
• Papel de la Temperatura: La temperatura aumenta conforme nos acercamos al núcleo de la Tierra. Un aumento de temperatura adicional puede provocar la fusión de las rocas.
• Papel de los Volátiles: Las sustancias volátiles, especialmente el agua, disminuyen la temperatura de fusión de las rocas.

Diferenciación Magmática

La diferenciación magmática se refiere a los procesos por los que un magma inicialmente homogéneo puede generar rocas ígneas de composiciones variadas. Algunos procesos de diferenciación magmática son:

• Cristalización Fraccionada: Los cristales formados por el magma dejan de interactuar químicamente con el magma líquido, lo que cambia la composición del magma a medida que avanza el proceso.
• Asimilación: El magma incorpora rocas de la corteza por las que fluye o pasa, lo que cambia su composición.
• Mezcla de Magmas: Dos magmas químicamente distintos se mezclan, lo que cambia la composición del magma original.

Cuerpos Ígneos Intrusivos

Los cuerpos ígneos intrusivos se forman cuando el magma se solidifica en el interior de la corteza terrestre. Algunos tipos de cuerpos intrusivos son:

• Dique: Cuerpo tabular y discordante, que corta a través de las rocas preexistentes.
• Sill: Cuerpo tabular y concordante, que se introduce entre las capas de rocas preexistentes.
• Lacolito: Similar a un sill, pero con forma de hongo, que deforma los estratos superiores.
• Batolito: Cuerpo de mayor dimensión, que suele formar los núcleos de las montañas. Está compuesto por muchos cuerpos intrusivos pequeños llamados plutones.

Metamorfismo

¿Qué es el Metamorfismo?

El metamorfismo es el proceso de cambio por el cual una roca formada inicialmente en un medio ígneo o sedimentario recristaliza debido a nuevas condiciones de presión y/o temperatura, produciendo una roca metamórfica. Las rocas metamórficas tienen la misma composición química que sus protolitos (rocas de las que provienen).

Metasomatismo

El metasomatismo es un proceso de metamorfismo en el que se produce un cambio en la composición química de la roca debido a la circulación de fluidos calientes.

Tipos de Metamorfismo

Existen diferentes tipos de metamorfismo, que se clasifican según las condiciones que lo causan:

• Metamorfismo de Carga: Relacionado con la formación de montañas, en zonas amplias y profundas de la corteza donde un gran volumen de rocas está sometido a una presión dirigida, asociada a deformaciones a gran escala y altas temperaturas.
• Metamorfismo Dinámico: Relacionado con zonas de falla, donde las rocas están sometidas a grandes presiones dirigidas, creando rocas como las milonitas.
• Metamorfismo de Contacto: Relacionado con intrusiones de cuerpos ígneos, donde las rocas que están en contacto con estos cuerpos están sometidas a altas temperaturas. Estas rocas se denominan corneanas.

Cambios durante el Metamorfismo

Durante el metamorfismo, los minerales pueden cambiar de forma o reaccionar entre sí para crear nuevos minerales.

Grado Metamórfico

El grado metamórfico es una medida de la intensidad relativa del metamorfismo, que se divide en muy bajo, bajo, medio y alto. El grado metamórfico está relacionado con la temperatura y la presión a las que ha sido sometida la roca.

Facies Metamórficas

Las facies metamórficas son conjuntos de asociaciones de minerales metamórficos para rocas de diferente composición que han sido sometidas a las mismas condiciones metamórficas.

Geología Estructural

Deformación de las Rocas

La Geología Estructural estudia la deformación de las rocas y el efecto de su movimiento. La deformación se refiere a los cambios de volumen o de forma que experimenta un cuerpo rocoso debido a la aplicación de esfuerzos.

Tipos de Esfuerzos Dirigidos

Los esfuerzos dirigidos son fuerzas que actúan sobre un cuerpo rocoso en una dirección específica. Los tipos de esfuerzos dirigidos son:

• Compresión: Fuerzas que actúan opuestamente y una sobre otra, tendiendo a acortar el cuerpo rocoso.
• Tensión: Fuerzas que actúan opuestamente hacia fuera, tendiendo a alargar el cuerpo rocoso.
• Cizalla: Fuerzas que actúan opuestamente y de forma paralela, tendiendo a desplazar una parte del cuerpo rocoso respecto a la otra.

Resistencia y Tipos de Deformación

La resistencia es la habilidad de un cuerpo a resistir la deformación. Los tipos de deformación son:

• Elástica: Cambios temporales de forma y/o tamaño que se recuperan cuando la fuerza deformante desaparece.
• Dúctil: Cambios permanentes que no se recuperan cuando desaparece la fuerza deformante.
• Frágil: Pérdida de cohesión de un cuerpo bajo la influencia de una fuerza deformante, lo que produce fracturas.

Factores que Influyen en la Deformación

Los factores que influyen en la deformación son la temperatura, la presión, el tipo de roca y la tasa de deformación. Algunas rocas son más resistentes que otras. Las rocas competentes se deforman solamente bajo grandes esfuerzos, mientras que las rocas incompetentes se deforman con bajos esfuerzos.

Pliegues

Los pliegues son configuraciones de cualquier superficie no planar resultante de una deformación dúctil. Los elementos de un pliegue son:

• Cresta y Seno: Punto donde la curva alcanza la posición más alta y baja respectivamente.
• Charnela: Punto de máxima curvatura.
• Punto de Inflexión: Cambio de curvatura.
• Plano Axial: Superficie de unión de charnelas.
• Flancos: Zonas limitantes de la charnela.

Tipos de Pliegues

Los tipos de pliegues se clasifican según su forma:

• Antiforme: Forma convexa, con las rocas más antiguas en el centro.
• Sinforme: Forma cóncava, con las rocas más jóvenes en el centro.
• Domo: Producto de un antiforme donde las formaciones más antiguas están en el centro.
• Cubeta: Producto de un sinforme, con las formaciones más jóvenes en el centro.

Fallas

Las fallas son roturas de las rocas según planos cuando pierden cohesión interna debido a esfuerzos frágiles. Una diaclasa es una fractura sin desplazamiento según una dirección paralela al plano de la fractura.

Elementos de las Fallas

Los elementos de las fallas son:

• Traza: Línea de intersección de la falla con un plano.
• Dirección y Buzamiento: Ángulos que definen la orientación de la falla.
• Hangingwall (bloque colgado) y Footwall (bloque de pie): Bloques de roca que se encuentran a ambos lados de la falla.
• Salto de falla: Distancia entre dos puntos que estaban antes juntos medida en el plano de falla.

Tipos de Fallas

Los tipos de fallas se clasifican según el movimiento relativo de los bloques de roca:

• Fallas de Salto en Dirección: El movimiento es horizontal a lo largo del plano de falla.
• Fallas de Salto en Buzamiento: El movimiento es vertical a lo largo del plano de falla. Se dividen en normales (el bloque colgado se mueve hacia abajo), inversas (el bloque colgado se mueve hacia arriba) y cabalgamientos (falla inversa de bajo ángulo).

Reconocimiento de Fallas

Las fallas se pueden reconocer por diferentes características, como espejos de falla, escalones de falla, surcos, estrías, acanaladuras, recristalizaciones sintectónicas, arrastres, flexiones, pliegues, brechas de fallas, milonitas y diaclasas.

Terremotos

¿Qué es un Terremoto?

Un terremoto es un movimiento o serie de movimientos transitorios y repentinos del terreno, originados en una región limitada de la corteza terrestre y que se propagan desde el origen en todas las direcciones.

Teoría del Rebote Elástico

La teoría del rebote elástico propone que las fallas permanecen fijas mientras se acumulan los esfuerzos lentamente en las rocas vecinas. Luego, se desplazan súbitamente, liberando la energía acumulada en forma de ondas sísmicas.

Origen de los Terremotos

Los terremotos pueden tener diferentes orígenes:

• Tectónico: El más común, relacionado con el movimiento de las placas tectónicas.
• Volcánico: Asociado a la actividad volcánica.
• Por impacto: Causado por el impacto de un meteorito o asteroide.

Sismología

La sismología es la rama de la geofísica que estudia el origen y la propagación de las ondas elásticas dentro de la Tierra. Los sismógrafos son instrumentos que miden las vibraciones debidas a los terremotos, que se registran en un sismograma.

Tipos de Ondas Sísmicas

Existen dos tipos principales de ondas sísmicas:

• Ondas de cuerpo: Se propagan a través del interior de la Tierra. Se dividen en ondas de compresión (ondas P) y ondas de desplazamiento de cizalla (ondas S).
• Ondas de superficie: Se propagan a lo largo de la superficie de la Tierra. Se dividen en ondas de Rayleigh, ondas Love, ondas hidrodinámicas y ondas acopladas.

Fases de un Terremoto

Las fases de un terremoto son:

• 1º Llegada de las primeras ondas preliminares (P): Son las ondas más rápidas y llegan primero al sismógrafo.
• 2º Llegada de las segundas ondas preliminares (S): Son más lentas que las ondas P.
• 3º Fase principal (W): Es la fase de mayor amplitud y duración, que corresponde a la llegada de las ondas superficiales.

Tipos de Sismos según la Profundidad

Los sismos se clasifican según su profundidad en:

• Superficiales: 0-30 km de profundidad.
• Intermedios: 30-300 km de profundidad.
• Profundos: 300-700 km de profundidad.

Indicios de Terremoto

Algunos indicios de que puede ocurrir un terremoto son la deformación en la superficie, inusuales deslizamientos en las fallas, cambios en las propiedades físicas de las rocas, anomalías de flujo de gases y agua, descenso de la resistividad eléctrica, aumento de la radiactividad del agua en pozos profundos y cambios en el campo magnético.

Paleomagnetismo e Isostasia

Paleomagnetismo

El paleomagnetismo estudia el campo magnético de la Tierra en la antigüedad. El estudio de las rocas magnetizadas permite reconstruir la historia del campo magnético terrestre y la posición de los continentes a lo largo del tiempo.

Isostasia

La isostasia es la aplicación del principio de Arquímedes a las capas superiores de la Tierra. Supone una situación de equilibrio entre la litosfera flotando sobre la astenosfera, la capa superior del manto terrestre que se comporta como un fluido viscoso.

Teorías Orogénicas y Tectónica de Placas

Teorías Orogénicas

Las teorías orogénicas intentan explicar los movimientos de la corteza terrestre y la formación de las cadenas montañosas. Se dividen en:

• Teorías Verticalistas: Proponen que la orogénesis se produce por un movimiento vertical de elevación de la corteza.
• Teorías Horizontalistas: Proponen que la orogénesis se produce por movimientos horizontales de la corteza, como la movilidad continental.

Teoría de la Tectónica de Placas

La teoría de la Tectónica de Placas es la teoría más aceptada actualmente para explicar la estructura y los movimientos de la litosfera. Propone que la litosfera está dividida en fragmentos llamados placas tectónicas, que están en continuo movimiento sobre la astenosfera. En los bordes de las placas se produce una importante sismicidad y actividad volcánica. La teoría de la Tectónica de Placas explica la formación de las cadenas montañosas, la distribución de los terremotos y volcanes, y la deriva continental.

Etiquetas: Estructura de la Tierra, geología, minerales, rocas, Tectónica de Placas