apuntes de geologia fisica 2004

APUNTES

DE

GEOLOGIA

FISICA

TEXTO DEL ING. EDISON NAVARRETE

PROFESOR DE GEOLOGÍA FÍSICA

FICT - ESPOL

APUNTES DE GEOLOGIA FISICAE. NAVARRETE

CAPITULO # 1

INTRODUCCIÓN A LA GEOLOGÍA FÍSICA

Conceptos de Geología y Geología Física. Ramas en las que se divide la Geología. Breve historia del pensamiento geológico. Propósitos de la Geología. El Tiempo Geológico: Escala del tiempo geológico.

CAPITULO # 2

EL PLANETA TIERRA

El Universo: generalidades, teorías sobre el origen, evolución de las estrellas. El Sistema Solar: generalidades, el sol, los planetas. El Sistema Tierra-Luna: generalidades, la Luna. Los grandes rasgos de la Tierra: dimensiones totales, zonas del interior terrestre, la magnetósfera, la ionósfera, el gradiente geotérmico, la atmósfera, la biósfera. Los grandes rasgos geológicos del exterior terrestre: las masas continentales, las cuencas oceánicas y los océanos. Placas litosféricas y Tectónica de Placas: conceptos, evidencias, naturaleza y tipos de límites de placas, tipos de acción de las placas y resultados, la Deriva Continental, el Despliegue del Fondo Oceánico.

CAPITULO # 3

MATERIALES DE LA CORTEZA TERRESTRE

Introducción: generalidades, conceptos. Mineral: concepto, características, propiedades físicas, clasificación. Roca: concepto, ciclo de rocas. Roca ígnea: concepto, origen, clasificación, presentación. Roca sedimentaria: concepto, origen, clasificación, presentación. Roca metamórfica: concepto, origen, clasificación, presentación.

CAPÍTULO # 4

ESTRUCTURAS DE LA CORTEZA TERRESTRE

Introducción: generalidades. Fundamentos de Geología Estructural: conceptos de Geología Estructural, mapa geológico, Formación, corte geológico, diagrama de bloque; rumbo y buzamiento; afloramiento. Tipos de estructuras geológicas: pliegues, fallas, cuenca y domo.

CAPITULO # 5

VOLCANES Y VOLCANISMO

Introducción. Volcanes: concepto, partes de un volcán. Relación entre actividad ígnea y actividad tectónica. Productos volcánicos. Tipos de volcanes y

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geomorfología volcánica. Otras características producidas por volcanismo. Erupciones volcánicas clásicas. Distribución de volcanes.

CAPITULO # 6

SISMOS E INTERIOR TERRESTRE

Introducción. Conceptos: sismo, hipocentro, epicentro, sismología. Naturaleza de los sismos: Teoría del Rebote Elástico. Ondas sísmicas. Sismógrafos. Sismogramas. Determinación de epicentros. Escalas de intensidades sísmicas: Mercalli, Richter. Estructura interna de la Tierra. Algunos terremotos históricos.

CAPITULO # 7

METEORIZACIÓN Y PRODUCTO

Introducción. Clima: concepto, factores, clasificación. Meteorización: concepto, tipos. Meteorización de rocas comunes: granito, rocas máficas, rocas carbonatadas, areniscas. Suelo: conceptos, perfil, factores, clasificación.

CAPÍTULO # 8

AGUAS SUPERFICIALES Y AGUAS SUBTERRRÁNEAS

Introducción. Ciclo del Agua, Ecuación Hidrológica Fundamental. Aguas superficiales: Río, Valle, tipos de ríos, parámetros fluviales; acción geológica: erosión y transporte, depositación; nivel base, perfil, patrones de canal, patrones de drenaje, cuenca hidrográfica. Aguas subterráneas: infiltración, fuentes del agua subterránea, porosidad, zonas en que se divide; circulación: permeabilidad, percolación; almacenaje: acuífero, tipos de acuíferos, recarga, manantiales, pozos, oasis; acción geológica: caverna, dolina, topografía kárstica.

CAPÍTULO # 9

GLACIARES Y GLACIACIÓN

Introducción: conceptos básicos y generalidades. Movimiento del glaciar. Clasificación de los glaciares: glaciar de valle, glaciar de piedemonte, manto de hielo. Acción geológica: erosión, transporte, depositación. Glaciación: concepto. Evidencias de glaciación: circo glacial, valles glaciales, modelado de montañas, fiordos. Glaciaciones pleistocénicas. Teorías sobre las glaciaciones.

CAPÍTULO # 10

ACCIÓN DEL VIENTO Y DESIERTOS

Introducción: generalidades, conceptos. Acción geológica: erosión, transporte, depositación. Desierto : concepto. Clasificación de los desiertos. Paisaje desértico.

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CAPÍTULO # 11

ACCIÓN DE LAS OLAS, COSTAS Y FONDOS MARINOS

Introducción: generalidades, conceptos. Mecánica de acción de las olas: olas en aguas profundas, olas en aguas someras. Acción geológica de las olas: erosión, transporte, depositación. Perfil de las costas. Fondos oceánicos: división.

CAPÍTULO # 12

LAGOS Y PANTANOS

Lagos: conceptos. Economía del agua de los lagos y condiciones térmicas. Tipos de lagos. Depósitos lacustres. Pantanos: conceptos. Tipos de pantanos. Depósitos palustres.

CAPÍTULO # 13

MOVIMIENTO GRAVITACIONAL DE MATERIALES TERRESTRES

Introducción. Factores que causan inestabilidad de las pendientes y rotura de pendientes: reducción en la resistencia al corte, incremento en el esfuerzo de corte. Tipos de movimientos de pendiente. Movimientos por deslizamiento a lo largo de planos de debilidad: caida libre, deslizamientos. Movimiento por deformación interna: flujos de detritos, flujos de lodo, soliflucción, creep, glaciares rocosos.

CAPÍTULO # 14

RECURSOS NATURALES

Introducción. Clasificación de los recursos naturales: renovables, no renovables. Clasificación de los recursos minerales: minerales metálicos, minerales no metálicos. Recursos minerales usados en la producción de energía: combustibles fósiles, combustibles nucleares. Energía geotérmica. Energía solar.

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CAPITULO # 1

INTRODUCCIÓN A LA GEOLOGÍA FÍSICA

CONCEPTO DE GEOLOGÍA

Etimología de la palabra Geología: Gea = Tierra Logos = Tratado, Estudio

“Geología es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierra”.

CONCEPTO DE GEOLOGÍA FÍSICA

“Geología Física es la parte de la Geología que estudia la constitución y propiedades de los materiales que componen la tierra, su distribución a través del globo, los procesos que los formaron y alteraron, la manera en que han sido transportados y distorsionados y la naturaleza y evolución del paisaje”.

RAMAS EN LAS QUE SE DIVIDE LA GEOLOGÍA

Geología Histórica. Geología Estructural. Estratigrafía. Sedimentología. Tectónica. Geoquímica. Geofísica. Petrología Sedimentaria. Petrología Ígnea. Petrología Metamórfica. Petrografía. Mineralogía. Mineralogía Óptica. Hidrogeología. Geología Regional. Geología de Campo. Fotogeología. Geomorfología. Geología del Petróleo. Geología de Exploración..............................

BREVE HISTORIA DEL PENSAMIENTO GEOLÓGICO

En la época que floreció el pensamiento clásico, base de la civilización occidental, se tenían ideas, algunas de ellas muy claras, con respecto a las ciencias naturales y, por ende, a las ciencias de la tierra. Entre esas ideas se tienen las de:

Aristóteles (384 - 322 AC), el gran filósofo griego, sostenía que la materia puede ser dividida en cuatro elementos: aire, fuego, tierra y agua.

Strabon (63 AC - ?), otro filósofo griego, reconoció que el mar había una vez cubierto la tierra.

Plinio el mayor (23 - 79 DC), gran naturalista romano, escribió voluminosamente en todos los aspectos de las ciencias naturales. Irónicamente murió de forma prematura, durante la erupción del Vesubio que sepultó a Pompeya y Herculano. Publicó 37 volúmenes de historia natural.

La Edad Media retardó la adquisición del conocimiento científico, aunque existieron excepciones en el caso de temas relacionados a las ciencias de la tierra, como con el poeta Boccaccio, el sabio árabe Avicena y algunos otros.

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El siglo XV marca el inicio de una nueva corriente de pensamiento en el conocimiento de la cultura occidental, denominada Renacimiento, que significó un cambio drástico en las artes y ciencias y en la manera de enfrentar la vida, lo que se continuó en los siguientes siglos. Estos avances constituyen la base de la cultura occidental moderna y, en cuanto a las ciencias de la tierra, se pueden destacar:

Leonardo da Vinci (1.452 - 1.519), quien reconoció el verdadero origen de los fósiles como restos de organismos marinos que se habían acumulado en el fondo de mares antiguos, al norte de Italia.

George Bauer (1.494 - 1.555), un alemán que escribió en latín bajo el nombre de Georgius Agricola, publicó seis libros sobre aspectos geológicos. Los dos más conocidos, De Natura Fossilium (1.546) y De Re Metalica (póstumo, 1.556), dieron los fundamentos para los campos de la Mineralogía y la Geología Minera.

Nicolás Steno (1.638 - 1.687), un danés que estudió Medicina, fue uno de los más destacados geólogos de su tiempo, patentando el principio de superposición de capas.

Muchos de los sabios que llevaron a cabo estudios de la tierra en los siglos XVII y XVIII eran teólogos que esperaban encontrar pruebas del Diluvio Universal en los estratos de la corteza terrestre. Pero los más liberales fueron juzgados por la iglesia:

George Buffon (1.707 - 1.788), el primer gran naturalista que presentó un trabajo coherente sobre la teoría de la tierra, fue obligado a retractarse de sus puntos de vista ante la Facultad de Teología de la Sorbona.

James Hutton (1.726 - 1.797), educado en Medicina en Edimburgo, París y Leiden, fue el primero en dar un conocimiento moderno de la Geología en su libro Teoría de la Tierra. Fundó la Escuela Plutonista, que se opuso en sus ideas a la Escuela Neptunista comandada por Abraham Gottlob Werner (1.749 - 1.817) en Freiberg (Alemania), que proponía que las rocas habían sido formadas en agua, aún el granito y el basalto. Hutton, como líder del otro grupo, probó que estas rocas se habían formado a partir de un estado incandescente. Pero, sobretodo, Hutton estableció el Principio de Uniformismo, que dice: “el presente es la clave del pasado”.

La lógica de la Geología de Hutton era tan lúcida que ganó muchos seguidores y colaboradores. Uno de los más entusiastas fue John Playfair (1.748 - 1.819), quien realizó el libro Ilustraciones de la Teoría Huttoniana de la Tierra, publicado en 1.802.

Georges Cuvier (1.769 - 1.832) hizo estudios en fósiles de vertebrados y, al ver la gran diferencia que se presentaba entre fósiles de estratos sucesivos, pensó que de tiempo en tiempo ocurrían grandes catástrofes que prácticamente acababan con toda la vida del planeta. A esta corriente de pensamiento geológico se la denominó Catastrofismo. Es considerado también como el padre de la Paleontología Moderna.

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Charles Lyell (1.797 - 1.875) hizo más que ningún otro para desaparecer el Catastrofismo y, a través de sus viajes por toda Europa y Norteamérica, escribió dos libros, hoy clásicos de las ciencias de la tierra: Principios de Geología y Elementos de la Geología.

Charles Darwin (1.809 - 1.882), cuyo libro El Origen de las Especies es reconocido como una de las mayores contribuciones a la ciencia actual, junto con Lyell se encargaron, el uno en el mundo biológico y el otro en el mundo físico, de terminar con el fantasma del Catastrofismo.

El pensamiento geológico moderno y su práctica empezó con Hutton, lo promocionó Playfair y lo finalizó Lyell. Pero no hay que dejar del todo a un lado el pensamiento catastrofista.

William Smith (1.769 - 1.839), ingeniero de caminos inglés, le dio aplicación práctica a la Geología por medio de la Estratigrafía Aplicada. En el año de 1.815 publica un Mapa geológico de Inglaterra, Gales y parte de Escocia que se convierte en el primer mapa geológico. También es el primero que realiza una columna litológica y un corte geológico.

Alfred Wegener (1.880 - 1.930), meteorólogo alemán, para el año de 1.915 publica su libro El Origen de los Continentes y Océanos, donde da a conocer mediante evidencias lo que corresponde a las ideas actuales de Deriva Continental y Despliegue del Fondo Oceánico.

PROPÓSITOS DE LA GEOLOGÍA

La Geología involucra el conocimiento de lo que está pasando sobre o dentro de la Tierra en la actualidad y la historia de la Tierra en el pasado. Esto requiere no sólo un conocimiento de los materiales (rocas y minerales), sino un conocimiento total de los múltiples procesos geológicos.

El primer propósito en Geología es desarrollar un entendimiento de los materiales terrestres y de cómo estos materiales son cambiados y modificados bajo la acción de fuerzas naturales en un período de tiempo.

Esencialmente, un geólogo debe contestar tres preguntas básicas en su estudio de cualquier característica geológica:

1. Qué pasó? (efecto).2. Por qué pasó? (causa).3. Cuándo pasó? (tiempo).

Es decir, establecer el efecto, buscar la causa y colocar causa y efecto en una escala de tiempo.

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APUNTES DE GEOLOGIA FISICAE. NAVARRETETABLA RESUMIDA DEL TIEMPO GEOLÓGICO

EóN ERA PERÍODO ÉPOCA EDAD GEOLóGICA(COMIENZOS EN

M.A.) HOLOCENO 0,01

CUATERNARIO PLEISTOCENO1,65

PLIOCENO 5,3

CENOZOICONEÓGENO MIOCENO

23,5TERCIARIO OLIGOCENO 34

EOCENO 53

PALEÓGENO PALEOCENO65

CRETÁCICO135

FANEROZOICO MESOZOICO JURÁSICO205

TRIÁSICO245

PÉRMICO295

CARBONÍFERO360

PALEOZOICODEVÓNICO

410SILÚRICO

435ORDOVÍCICO

500CÁMBRICO

540

NEO-PROTEROZOICO

1000

PROTEROZOICO MESO-PROTEROZOICO 1600

PÁLEO-PROTEROZOICO

2500

ARQUEOZOICO 4600

MA = Millones de años

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CAPITULO # 2

EL PLANETA TIERRA

EL UNIVERSO

GENERALIDADES

Etimológicamente, la palabra Universo proviene de la palabra latina Universus, que significa conjunto de las cosas existentes.

Los astrónomos consideran dos unidades de medida:

la Unidad astronómica, que corresponde a la distancia entre el sol y la tierra o, dicho de otra manera, 155’000.000 Km.,

el Año Luz, que corresponde a la distancia que recorre la luz en un año a una velocidad de 300.000 Km/seg, es decir aproximadamente 9,46 x 1012 Km.

El año luz es una unidad necesaria para medir distancias en el Universo debido a que nuestras unidades convencionales resultan muy pequeñas. La estrella más cercana al Sistema Solar, Alfa Centauro, se encuentra a 4,3 años-luz, es decir que, cuando se mira esta estrella, se están en realidad observando ondas de luz que se generaron hace 4,3 años.

Los griegos creían que el Universo era una esfera hueca en cuya superficie interna estaban fijas las estrellas; esta esfera rotaba alrededor de un eje inclinado que tenía como centro estacionario la Tierra. Esta idea, denominada Geocentrismo, se mantuvo hasta que Copérnico (1.473 - 1.543) propuso la idea revolucionaria de que la Tierra rotaba alrededor del sol, conocida ésta como Heliocentrismo.

Con el desarrollo del telescopio fue posible darse cuenta que objetos que a simple vista parecían estrellas, en realidad estaban constituidos por billones de estrellas. Tales grupos de estrellas se denominan Galaxias y tienen muy diversas formas (espirales, elípticas, irregulares). El Sistema Solar se encuentra ubicado en uno de los brazos externos de una galaxia espiral conocida como Vía Láctea (Milky Way).

Hasta 1.923 se creía que la Vía Láctea constituía todo el Universo, pero ese año el astrónomo E. P. Hubble (1.889 - 1.953) descubrió que existían otras galaxias. La Vía Láctea tiene alrededor de 100.000 millones de estrellas, cada una con una separación promedio de 5 años-luz; tiene, además, un diámetro de cerca de 100.000 años-luz, y nuestro sol se encuentra a aproximadamente 30.000 años-luz del centro de la galaxia.

Si se observa a través del telescopio del Monte Palomar, es posible distinguir alrededor de 1.000 millones de galaxias, las cuales se encuentran a distancias entre 180.000 y 2’000.000 años-luz de la Tierra y tienen tamaños entre 2.000 y 120.000 años-luz. Las galaxias más cercanas a la nuestra son las Nubes de Magallanes, que se encuentran a

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180.000 años-luz. La Galaxia Andrómeda se encuentra a 2’000.000 años-luz de la Tierra.

TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DEL UNIVERSO

El examen espectral de galaxias distantes indica que éstas se están alejando de nuestra galaxia, razón por la que se produce un desplazamiento de las líneas espectrales hacia el rojo; este efecto corresponde a un efecto Doppler y se le conoce como desplazamiento hacia el rojo, causado por el aparente ensanchamiento de la longitud de las ondas de luz a medida que la fuente de luz se aleja.

E. P. Hubble calculó que la distancia entre la Vía Láctea y otras galaxias es proporcional a la velocidad de alejamiento; es decir, las galaxias más distantes parecen estarse alejando a mayor velocidad que las más cercanas. Esto se interpreta como evidencia de que el Universo se encuentra en expansión, cuestión que es una de las cosas más intrigantes, aparte de su incomprensible tamaño.

El concepto de Expansión del Universo nos permite estimar una edad mínima del mismo, correspondiente, según ciertos investigadores, a 18.000 m.a. George Gamow y otros piensan que la expansión fue el resultado de una Gran Explosión (Big Bang). Esta teoría considera que la materia del Universo estuvo alguna vez contenida en una masa relativamente pequeña y de increíble densidad, en la cual los protones y electrones se encontraban combinados con los neutrones. La expansión de esta masa debe haber producido temperaturas superiores a 1.000 millones de grados centígrados, a la vez que se creó el espacio, el tiempo y la materia. A medida que la bola de fuego se expandió, los neutrones formaron protones y electrones; la mayor parte del He (1/4 de la masa del Universo) se formó posiblemente en esta época.

Hay otros investigadores que proponen un Universo pulsante con expansiones y contracciones. Otros proponen un Universo estático.

EVOLUCIÓN DE LAS ESTRELLAS

Los astrónomos han estudiado mucho las estrellas y han llegado a determinar que su color varía de blanco azulado a rojo y que ese color es función de su temperatura.

El Diagrama H-R (Herzprung-Russell) representa la gráfica de la luminosidad vs. la temperatura superficial de las estrellas. La mayoría de las estrellas caen dentro del campo del diagrama denominado secuencia principal. Este diagrama puede usarse para ilustrar la Evolución Estelar.

Se cree que las estrellas comienzan como masas de gas y polvo (nebulosas) que giran y se contraen lentamente debido a la fuerza de gravedad creada por la rotación. A medida que el gas y el polvo se contraen, el He se comienza a formar como resultado de la fusión del H cuando el interior de una estrella alcanza una temperatura de 10 millones de grados centígrados y una densidad de 100 g/cm3. La conversión de H en He provee la energía que poseen las estrellas de la secuencia principal, donde se encuentra nuestro sol.

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Cuando mucho del H se ha convertido en He, el núcleo de la estrella se contrae, transformando energía gravitacional en calor, lo que causa que el núcleo se ponga más caliente. Esto hace que las capas más externas de la estrella se expandan con un decrecimiento de la temperatura superficial y hace que la estrella cambie su color a rojo; a una estrella en esta etapa se la conoce como gigante roja. Cuando la temperatura del núcleo alcanza 100 millones de grados centígrados el He se fusiona y se convierte en C, O, Mg y Si; con una posterior contracción y calentamiento se formarán Ni y Fe. Todos los elementos generados en esta etapa son componentes importantes de la corteza, manto y núcleo terrestres.

A partir de la etapa de gigante roja, la estrella puede seguir varios caminos. Si tiene una masa aproximada a nuestro sol, puede explotar y convertirse en una Nova, y cuando las reacciones cesen y se enfríe y contraiga se convierte en una enana blanca, que se cree consiste en una masa de electrones y gases ionizados y unidos íntimamente. Si la masa es mucho mayor que la de nuestro sol, puede explotar violentamente, convirtiéndose en una Supernova. Se ha sugerido que, con la materia expulsada en esta etapa, se pueden formar otras estrellas, y que los elementos más pesados que el Fe se producen durante o inmediatamente antes de la explosión. El resto de una supernova puede colapsar en una masa de neutrones extremamente densa de unas cuantas decenas de miles de Km. de diámetro, conocida como estrella neutrón. Existen identificaciones de cuerpos que dan pulsos de energía cortos y son conocidos como pulsares; se cree son estrellas neutrones con una rápida rotación.

En 1.963, Maarten Schmidt descubrió una nueva clase de objetos parecidos a estrellas que emitían grandes cantidades de energía en forma de ondas de radio, a los que se llamó fuentes de ondas de radio casi estelares o “quásaros”. Los quásaros están más distantes que cualquier galaxia conocida, a distancias grandes que se encuentran entre 7.000 y 8.000 millones de años luz, correspondientes a los núcleos extremadamente luminosos de galaxias no observables debido a la distancia a la que se encuentran. Existen también galaxias estudiadas por Carl Seyfert, caracterizadas por poseer núcleos altamente luminosos, denominadas Galaxias Seyfert. Se ha sugerido que estas galaxias serían una etapa intermedia entre las galaxias normales y las Quásaros. También se ha sugerido que la enorme cantidad de energía soltada por los quásaros y las galaxias Seyfert es debida a la ocurrencia de numerosas novas y supernovas en el núcleo de las mismas.

Evidentemente, la mayoría de los elementos pesados se crearon en una etapa temprana de formación de las galaxias; quizás durante esta etapa nuestra galaxia haya aparecido como un quásaro para un observador lejano. Entonces, la Vía Láctea y quizás muchas otras galaxias se hayan originado como quásaros.

EL SISTEMA SOLAR

GENERALIDADES

El sistema solar ocupa sólo una minúscula fracción de la Vía Láctea y se encuentra presidido por una estrella luminosa, perteneciente a la secuencia principal, denominada

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SOL, alrededor de la cual se encuentran otros numerosos cuerpos: planetas, satélites, asteroides, cometas y meteoritos.

Debido a una simplicidad matemática, los astrónomos han tomado el centro del sol como centro del sistema solar; pero en verdad, el centro de masa del sistema solar o baricentro no corresponde al centro del sol, tal como lo demostró Isaac Newton. Por lo tanto, también el sol describe una órbita elíptica alrededor de este baricentro, que en su extremo más lejano no supera un diámetro del sol y en el más cercano se encuentra incluído dentro de él. Haciendo esta consideración, el sol posee el 50 % del momento angular del sistema solar y los planetas el otro 50 %.

EL SOL

Se puede considerar al sol como una esfera con un diámetro ecuatorial de 1’392.000 Km. Su eje de rotación está inclinado 7º con el plano de la eclíptica; las zonas ecuatoriales rotan más rápido (27 días) que las zonas polares (34 días). Su distancia a la tierra es de 150’000.000 Km. y su masa es 332.000 veces la masa de la tierra. Cerca del 98 % del sol consiste en H y He (78 % H y 20 % He) y el 2 % restante incluye O, C, N, Ne y Si. No existe una verdadera zonación debido a su carácter gaseoso, pero se puede distinguir la Fotósfera, su parte visible, a continuación la Cromósfera y finalmente la Corona. En general, se considera que la temperatura del Núcleo supera los 15’000.000ºC.

Se le calcula una edad aproximada de 4.700 m.a. y su masa se ha consumido a medida que se ha convertido en energía (H en He). Se considera que este consumo comprende 109 veces la masa de la tierra, 1,5 veces la masa de todos los planetas del sistema solar y solo el 0,03 % de la masa original del sol. Se calcula que para consumir toda su masa se necesitarían 10.000 m.a. más.

Parte de la energía generada corresponde a corrientes de partículas subatómicas, protones y electrones que se denominan viento solar. La intensidad de esta energía electromagnética irradiada disminuye con el cuadrado de la distancia.

LOS PLANETAS

Etimológicamente la palabra Planeta proviene del griego y significa "errante".

Orbitando dentro del campo gravitacional del sol existen 9 planetas, 7 de los cuales están orbitados a su vez por una o más lunas o satélites naturales.

Las órbitas de los planetas no son circulares, sino elípticas, lo que fue probado por Johann Kepler (1.571 - 1.630). Vistos desde arriba de sus órbitas, todos los planetas las describen en sentido contra-reloj. Debido a estas órbitas elípticas, los planetas experimentan variaciones periódicas en sus distancias al sol y entre sí mismos.

Dos factores importantes relacionados con el sol y los planetas son:

la fuerza de gravedad,

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la intensidad de radiación.

La primera afecta las mareas, la proporción de giro y podría controlar de cierta manera la actividad volcánica y los sismos, mientras que la segunda afecta los contrastes de temperatura entre estaciones y el clima total.

Los cuatro planetas internos, Mercurio, Venus, Tierra y Marte, están compuestos por materiales rocosos similares a los de la Tierra, debido a lo cual se denominan Planetas terrestres. Entre los cinco planetas externos restantes, los cuatro primeros son gaseosos y se denominan Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno y en conjunto se los llama Planetas jovianos, debido a que están presididos por el mayor planeta, Júpiter; el último planeta, denominado Plutón, tiene una naturaleza rocosa y es más parecido a los planetas internos.

Convirtiendo el tamaño del sistema solar a una escala comprensible podríamos tomar al sol como del tamaño de una naranja; entonces, la Tierra sería un grano de arena circulando en una órbita a 10 m de distancia; Júpiter, once veces más grande que la tierra, sería del tamaño de una semilla de grosella, orbitando a una distancia de 67 m (una cuadra); Saturno, otra semilla de grosella a dos cuadras del sol; Plutón, otro grano de arena a una distancia de 10 cuadras; y las estrellas más cercanas, otras naranjas a más de 1.600 Km. de distancia.

MERCURIO es el más pequeño de los planetas del sistema solar, con aproximadamente 4.844 Km. de diámetro, y el más cercano al sol, cerca de 58’000.000 Km., es decir 0,4 UA. No posee atmósfera y su densidad es 5,4 g/cm3. La órbita alrededor del sol la realiza en aproximadamente 88 días terrestres. La vida tal como se la conoce en la tierra es imposible en Mercurio, debido a la falta de atmósfera. La superficie está compuesta por cráteres.

VENUS es el segundo planeta, su tamaño es parecido al de la tierra (12.109 Km. de diámetro), con una distancia al sol de 108’000.000 Km., es decir 0,7 UA. Posee una atmósfera muy densa compuesta por 90 a 95 % de CO2 que le otorga una presión atmosférica aplastante, con nubes que contienen ácido sulfúrico y una temperatura superficial de 500oC, que le dan condiciones hostiles para la vida tal como la conocemos. La densidad es 5,1 g/cm3 y la órbita alrededor del sol la realiza en 225 días, siendo el año tan largo como el día, es decir que realiza un giro sobre su eje en el mismo tiempo que realiza su órbita alrededor del sol. La superficie de Venus está oculta debido a su densa atmósfera; sin embargo, mediante radar se han detectado montañas de 3.000 m de altura.

MARTE es el cuarto planeta, con menor tamaño que la Tierra y con un diámetro de 6.782 Km.; su distancia al sol es 228’000.000 Km. (alrededor de 1,5 UA). Posee una atmósfera muy tenue que contiene 14 veces más CO2 que la de la Tierra y la mayor parte del resto nitrógeno; esta atmósfera podría ser no dañina para la vida vegetal, pero parece que la presión baja de la superficie constituye otro problema. Las temperaturas varían entre 21ºC al mediodía y -70ºC en la noche. En general, su superficie es completamente seca; la poca agua que existe se encuentra concentrada en los casquetes polares. La superficie marciana se ve sometida frecuentemente a

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tormentas de polvo. La densidad es 2,97 g/cm3 y la órbita alrededor del sol la realiza en aproximadamente 687 días terrestres (alrededor de 1,9 años).

Entre Marte y Júpiter existe un cinturón de asteroides con diámetros entre 1,5 y 750 Km., los más grandes, de los cuales se han catalogado alrededor de 1.500. Estos asteroides ocupan una órbita, y se supone corresponden a un planeta que explotó o a materia que nunca llegó a formar un planeta. Algunos de estos asteroides poseen nombres propios.

JÚPITER es el quinto planeta y el de mayor tamaño, con un diámetro de 142.492 Km., cuya masa representa casi 2/3 de la masa de todos los planetas reunidos y es 300 veces mayor a la de la Tierra. Su distancia al sol es 778’000.000 Km. (alrededor de 5,2 UA). Posee doce satélites. La densidad es 1,22 g/cm3, constituyendo una gran masa gaseosa que gira sobre su propio eje a una velocidad tan grande que completa una vuelta en aproximadamente 2 horas. La órbita alrededor del sol la completa en casi 4.332 días terrestres (alrededor de 12 años). Tiene una atmósfera de gran espesor, constituida por metano y amoníaco y cantidades considerables de H y He. La densidad aumenta hacia el interior del planeta y es probable que su núcleo sea de H sólido. Las nubes de varios colores forman bandas que envuelven al planeta y quizás su rasgo más extraordinario sea una gran mancha roja de 48.000 Km. de diámetro. Esta mancha roja puede constituir una tormenta que se mueve y se seguirá moviendo por mucho tiempo, ya que no parece existir una superficie sólida que la aplaque.

SATURNO es el sexto planeta y el más pintoresco de todos, con una serie de anillos constituidos por finas partículas de hielo, los cuales son visibles con telescopio y no tienen más de unos cuantos centímetros de espesor. Es el segundo planeta en tamaño, con un diámetro de aproximadamente 120.057 Km. (9,5 veces el de la tierra) y una distancia al sol de 1.433’000.000 Km. (alrededor de 9,6 UA). Posee 9 satélites y una atmósfera muy parecida a la joviana. La densidad es 0,68 g/cm3, es decir menor que la del agua, lo que lo hace el menos denso del sistema solar. La órbita de este planeta alrededor del sol dura 10.826 días terrestres (alrededor de 29,5 años).

URANO es el séptimo planeta y el cuarto en tamaño, con un diámetro de 48.924 Km. Su distancia al sol es 2.881’000.000 Km. (alrededor de 19,3 UA). Posee también un sistema de anillos y 5 satélites. Es intensamente frío y está rodeado por una atmósfera de gases venenosos. Su densidad es 1,68 g/cm3 y su órbita alrededor del sol la realiza en 30.676 días terrestres (alrededor de 84 años).

NEPTUNO es el octavo planeta y el tercero en tamaño, con un diámetro de 50.212 Km. Su distancia al sol es 4.502’000.000 Km. (alrededor de 30 UA). Posee también anillos y satélites. Su densidad es 1,51 g/cm3 y su órbita alrededor del sol se cumple en 59.911 días terrestres (alrededor de 164 años).

PLUTÓN es el planeta más externo conocido del sistema solar; sus características principales se encuentran todavía en etapa de estudio: debido a su lejanía aún se desconocen muchos datos acerca de él. Su diámetro es 6.424 Km. y su

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distancia al sol es 5.958’000.000 Km. (alrededor de 40 UA). Este no es un planeta gaseoso y es más parecido a los planetas terrestres, no hay datos acerca de su atmósfera y es extremadamente frío. Posee 2 satélites naturales. Su densidad es 4 g/cm3 y su órbita alrededor del sol la cumple en 90.824 días terrestres, es decir alrededor de 249 años.

EL SISTEMA TIERRA-LUNA

GENERALIDADES

La Tierra y su satélite natural, la Luna, orbitan en dos formas:

alrededor de su centro de masa común (baricentro Tierra-Luna); alrededor del baricentro del sistema solar, o lo que es lo mismo, alrededor del

sol.

La Tierra y la Luna orbitan en un período de 29,5 días (29 días, 12 horas, 44 minutos, 2,8 segundos). Este baricentro es un punto que siempre yace dentro de la Tierra, pero cuya profundidad varía de acuerdo a los cambios de distancia entre Tierra y Luna.

El baricentro Tierra-Luna traza una órbita elíptica alrededor del baricentro del sistema solar en 365,2564 días.

LA LUNA

Se encuentra a una distancia de 382.171 Km. de la Tierra, posee un diámetro de 3.460 Km. y una masa que es 0,012 veces la de la Tierra. Su densidad es 3,36 g/cm 3, la temperatura máxima de la superficie es 100ºC y el período de rotación sobre su propio eje es de 27,3 días terrestres, razón por la cual siempre permanece oculta una de sus caras.

Uno de los momentos más dramáticos en la historia de la ciencia ocurrió el 20 de Julio de 1.969, cuando el astronauta Neil A. Armstrong (1.930 - ) se convirtió en la primera persona que puso su pie sobre la Luna, después de un viaje de cerca de 3 días.

La Luna no posee atmósfera y su gravedad es 0,17 veces la de la Tierra. Debido a la falta de atmósfera no posee en su superficie agua, glaciares o viento, por lo que sufre poca erosión, causada solo por termoclastismo o por el desplazamiento de regolita por las pendientes.

La Luna tuvo probablemente una atmósfera en su historia primitiva, pero debido a su gravedad y a la alta volatilidad de los gases originales, esta atmósfera escapó al espacio. Sin esta protección y sin un campo magnético, su superficie está expuesta a las inclemencias del viento solar, rayos X de alta energía y rayos UV, rayos cósmicos de baja energía y micrometeoritos (partículas de polvo que golpean la superficie a la velocidad de 112.000 Km/h).

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La superficie lunar está dominada por depresiones circulares. Se han formado grandes debates en torno a estas depresiones y acerca de su origen volcánico o por impacto. Evidentemente existen muchas depresiones que se deben a impactos de meteoritos y se ha propuesto nombrar a estas como astroblemas, para diferenciarlas de los verdaderos cráteres volcánicos.

Los cráteres y astroblemas lunares existen en todos los tamaños, con diámetros que van desde unas cuantas decenas de metros hasta varios cientos de kilómetros. En el caso de los astroblemas, la variación en la morfología parece ser función del tamaño y la época del cuerpo impactante y del espesor de la litósfera lunar.

Otras características morfológicas incluyen los domos, los trazos sinuosos y las fosas lineares. Los domos indican hinchamiento de la superficie que acompaña a la actividad volcánica. Los trazos pueden deberse a flujos de lava que formaron túneles y cuyos topes colapsaron. Las fosas pueden indicar algún movimiento cortical.

Todas las rocas recogidas por las misiones Apolo han sido de origen ígneo y se pueden clasificar en tres categorías:

Basaltos, Noritas (variedad de gabro) KREEP (K=potasio, REE=tierras raras, P=fósforo), Anortositas.

Los denominados Maria (mares en las observaciones lunares de Galileo) están compuestos de basaltos y las áreas montañosas están compuestas por noritas kreep y anortositas. Parece que los basaltos y las noritas fueron producidos por fusión parcial en el interior lunar, mientras que las anortositas fueron producto de fraccionamiento cristalino, lo cual ocurre cuando el magma empieza a cristalizar y se forma una roca laminada de cristales densos que se hunden al fondo o de cristales livianos que flotan en el tope. Si es que ocurrió este proceso, es posible que en un principio la superficie total de la Luna estuviera cubierta de una capa de lava.

La regolita es producto del bombardeo de la superficie lunar por rayos cósmicos, viento solar, micrometeoritos y meteoritos. También existe brecha lunar compuesta de pedazos de roca ígnea y regolita cementados por el enorme calor y presión producidos por el impacto de meteoritos.

El probable interior lunar está compuesto por:

Corteza (regolita + basalto + feldespato) 0 - 65 Km., Litósfera (rígida) 65 - 1.000 Km., Astenósfera (parcialmente fundida) 1.000 - 1.400 Km., Núcleo (hierro sólido?) 1.400 - 1.738 Km.

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LOS GRANDES RASGOS DE LA TIERRA

DIMENSIONES TOTALES

La Tierra no es una esfera, sino un esferoide ovalado. Esta forma se debe a la rotación de la Tierra alrededor de su eje que causa un abombamiento pequeño en el Ecuador y un aplanamiento en los polos, por lo que el diámetro ecuatorial es 12.756 Km. y el diámetro polar es 12.714 Km.

La masa de la Tierra es 5,976 x 1027 g y su volumen es 1,083 x 1027 cm3, por lo tanto la densidad terrestre es 5,517 g/cm3. Debido a que las densidades de las rocas de la superficie son < 5,517 (en promedio 2,7 g/cm3 en los continentes y 3 g/cm3 en los fondos oceánicos), se debe pensar que la densidad del interior terrestre es > 5,517.

ZONAS DEL INTERIOR TERRESTRE

Basados en los datos geofísicos, se dice que la Tierra está dividida en:

NÚCLEO Interno 6.378 - 5162 Km. Externo 5.162 - 2.903 Km.

MANTO Inferior 2.903 - 700 Km. Superior 700 - 400 Km. bajo los continentes y 250 Km. bajo los océanos

ASTENÓSFERA (zona superior del manto superior) 400 Km. - 150 a 110 Km. bajo los continentes 250 Km. - 100 Km. bajo los océanos

LITÓSFERA Continental 150 a 110 Km. hasta la superficie Oceánica 100 Km. hasta la superficie

CORTEZA (zona superior de la litósfera) Continental 50 a 25 Km. hasta la superficie Oceánica 10 a 5 Km. hasta la superficie.

LA MAGNETÓSFERA

Es la zona de influencia del campo magnético de la Tierra que se cree es generado en el núcleo, desde donde se originan el flujo de líneas magnéticas con el polo positivo hacia el Norte y el negativo hacia el Sur. El comportamiento magnético de este campo es complejo, notándose las siguientes características:

Los polos magnéticos no se alinean con los polos geográficos, ya que el Norte magnético se encuentra desplazado 11,4º del Norte geográfico; a este efecto se le denomina declinación magnética.

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El polo Norte magnético deriva lentamente de un lugar geográfico a otro. La intensidad varía: ha menguado un 6 % en los últimos 150 años.

Más aún, se ha descubierto que periódicamente su polaridad sufre reversiones en el tiempo geológico.

LA IONÓSFERA

Es una zona dentro de la cual reaccionan las partículas cargadas de la radiación cósmica y del viento solar. Esta zona cambia de posición a medida que la Tierra rota. Al reaccionar la radiación cósmica y el viento solar con el campo magnético que lo deforma, algunas de las partículas son atrapadas dentro del campo magnético para formar cinturones de radiación de Van Allen. La situación eléctrica de la ionósfera podría afectar el clima en la atmósfera.

EL GRADIENTE GEOTÉRMICO

Es el incremento de temperatura hacia el interior terrestre. La proporción promedio de aumento se estima en 1ºC/30 m. Se cree que en parte este gradiente es debido a los minerales radioactivos que poseen las rocas y se sabe que aumenta notablemente en las zonas con actividad tectónica.

LA ATMÓSFERA

El término atmósfera deriva de dos voces griegas: atmos = vapor y sphaera = esfera. Por lo tanto, el término se refiere a la envoltura gaseosa que rodea a la Tierra. La atmósfera está compuesta por 4/5 de nitrógeno y la mayoría del 1/5 restante es oxígeno en estado libre. Entre los elementos trazas, el CO2 es de gran importancia debido a su capacidad de regulador de temperatura que crea el “efecto de invernadero”.

La energía solar reacciona con la parte superior de la atmósfera para formar ozono (gas con tres átomos de oxígeno), que a su vez sirve de protección para los rayos UV. También la atmósfera contiene cantidades variables de vapor de agua.

LA BIOSFERA

Es aquella parte de la Tierra donde existe vida. Debido a que la mayoría de los organismos requieren agua y luz del sol para vivir, la biósfera se encuentra limitada a las regiones donde existen estos elementos. El rango máximo de la biósfera es de aproximadamente 20 Km., con organismos distribuidos desde las profundidades oceánicas hasta los picos montañosos más altos.

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LOS GRANDES RASGOS DEL EXTERIOR TERRESTRE

La corteza se encuentra dividida en dos grupos principales de rasgos geológicos de primer orden: las masas continentales y las cuencas oceánicas y océanos.

LAS MASAS CONTINENTALES

También denominadas continentes. Constituyen cerca del 29,2 % de la superficie terrestre con un promedio de altura de 800 m.

Los continentes pueden analizarse mejor organizándolos en grandes regiones naturales, dentro de las cuales la morfología superficial y las clases de rocas forman asociaciones consistentes conocidas como provincias fisiográficas. Las principales provincias fisiográficas son:

MONTAÑAS, son masas de tierra que presentan 400 m de altura o más que su entorno. Los grandes cinturones montañosos se denominan cordilleras. Existen además términos relacionados como: sierra, sistema montañoso, cadena montañosa, etc.

PLANICIES, son rasgos llanos, por lo que se los denomina también como llanuras, que presentan poca variación de altura entre los puntos más bajos y más altos, es decir, poca variación de relieve. Generalmente están constituidas por sedimentos.

MESETAS, son áreas altas con poca variación de relieve, constituidas por estratos horizontales o por capas de rocas volcánicas.

ESCUDOS o CRATONES, son áreas bajas cuyas rocas se han formado por la unión de numerosas cadenas montañosas antiguas. La corteza continental es generalmente gruesa y rígida en estas áreas y están constituidas por las rocas más viejas y complejas de la superficie terrestre. Son zonas tectónicamente estables.

LAS CUENCAS OCEÁNICAS Y LOS OCEANOS

El agua cubre alrededor del 71 % de la superficie terrestre en forma de océanos, mares internos, lagos, lagunas, pantanos, ríos, etc. Las cuencas oceánicas, es decir, las zonas de la superficie terrestre cubiertas por las grandes masas de agua salada denominadas océanos, abarcan aproximadamente el 60 % de la superficie terrestre.

La Hidrósfera es el nombre colectivo del agua sobre y cerca de la superficie terrestre en un estado líquido o sólido.

Debido a los grandes avances que han existido en las últimas décadas en cuanto a Oceanografía, se ha podido dilucidar estructuras morfológicas muy complejas que

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existen en las cuencas oceánicas, las mismas que se han colocado sobre mapas sintéticos. Estas estructuras son:

DORSALES MIDOCEÁNICAS o CADENAS MONTAÑOSAS MIDOCEÁNICAS, son verdaderos sistemas montañosos volcánicos que existen en la mitad de las cuencas oceánicas y se extienden a través de alrededor de 60.000 Km. Ciertas cumbres montañosas logran sobresalir de la superficie de los océanos y constituyen conjuntos de islas o islas individuales.

ZONAS DE FRACTURAS, son grandes sistemas lineares de fracturas que se presentan en las cuencas oceánicas y ciertas llegan hasta los continentes.

ARCOS VOLCANICOS INSULARES, son cadenas de islas volcánicas que bordean ciertos continentes.

FOSAS o TRINCHERAS OCEANICAS, son grandes fosas o trincheras regulares y profundas que bordean ciertos continentes y arcos insulares.

PLACAS LITOSFÉRICAS Y TECTÓNICA DE PLACAS

CONCEPTOS

Mucha de la evidencia recogida en los estudios magnéticos, oceanográficos y sismológicos globales emprendidos en las décadas de los '50, '60 y '70 y estudios en muchas otras disciplinas, ha sido unida recientemente para formular una nueva teoría geológica, conocida como Tectónica de Placas.

Las placas litosféricas son secciones separadas de la litósfera terrestre que accionan unas contra otras.

La palabra Tectónica proviene etimológicamente de la palabra griega Tekton que significa carpintero, constructor.

La Teoría de TECTONICA DE PLACAS, por lo tanto, explica y describe el origen y funcionamiento de las distintas construcciones y características morfológicas de la litósfera y superficie terrestres como resultado del movimiento de las placas litosféricas.

EVIDENCIAS

Las evidencias que apoyan esta teoría provienen de muchas disciplinas del conocimiento humano; muchas de ellas fueron dadas a conocer por Alfred Wegener en su libro El Origen de los Continentes y Océanos (1.915). Las principales se originan en la Paleontología, la Paleoclimatología, la Geología Estructural, la Petrografía, la Radiometría, la Sismología, la Oceanografía, la Magnetometría, la Cartografía, la Sedimentología, la Estratigrafía, entre otras.

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Las evidencias que más han contribuido en las últimas décadas al establecimiento de la Teoría de Tectónica de Placas son, como ya se lo dijo más arriba: la Oceanografía, la Magnetometría y la Sismología.

La Sismología o estudio de los terremotos, se ha expandido casi tan rápido como la Oceanografía. Los sismólogos han estado mapeando los sitios de terremotos desde la década de los '50, representándolos como puntos en mapas del mundo; como efecto se ha obtenido un patrón interesante, donde casi todos los sismos ocurren a lo largo de dorsales midoceánicas o bajo las fosas oceánicas. A medida que el patrón se hizo más claro en la década de los '60, se propuso la idea de placas litosféricas que podían moverse y cuyos límites estaban constituidos por las regiones de concentración de sismos, es decir, dorsales midoceánicas y fosas oceánicas. En estos límites las placas accionaban unas contra otras.

NATURALEZA Y TIPOS DE LÍMITES DE PLACAS

Las placas litosféricas en que se divide la litósfera a nivel mundial son alrededor de 20 y poseen distinta naturaleza, reconociéndose dos tipos:

Placas oceánicas: son placas constituidas por litósfera oceánica solamente. Placas continentales-oceánicas: son placas constituidas por litósfera

continental y oceánica. Generalmente la litósfera continental es más importante, por lo que en la mayoría de las ocasiones se las nombra sólo como placas continentales.

Los dos tipos de placas accionan de manera diferente entre ellas y se reconocen en la actualidad tres tipos de límites de placas:

Divergente, cuando las dos placas se alejan o divergen. Convergente, cuando las dos placas se acercan o convergen. Transcurrente, cuando las dos placas se deslizan lateralmente o transcurren.

TIPOS DE ACCIÓN DE LAS PLACAS Y RESULTADOS

A continuación se van a exponer los principales tipos de acción de placas de diferente naturaleza y los rasgos y fenómenos geológicos que se dan como resultado de esta acción, con ejemplos de cada caso:

PRIMER CASO

Acción: CONVERGENCIA DE PLACA OCEÁNICA CON PLACA OCEÁNICA.

Fenómeno resultante: SUBDUCCIÓN (descenso y consumo de una placa con respecto a otra).

Rasgos geológicos resultantes: ARCO VOLCÁNICO INSULAR y FOSA OCEÁNICA.

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Ejemplo: Archipiélago y Fosa del Japón.

SEGUNDO CASO

Acción: DIVERGENCIA DE PLACA OCEÁNICA CON PLACA OCEÁNICA.

Fenómeno resultante: OBDUCCIÓN (ascenso de material volcánico desde la Astenósfera, creando nueva litósfera oceánica).

Rasgo geológico resultante: DORSAL MIDOCEANICA

Ejemplo: Dorsal midoceánica del Atlántico.

TERCER CASO

Acción: CONVERGENCIA DE PLACA OCEÁNICA CON PLACA CONTINENTAL.

Fenómeno resultante: SUBDUCCIÓN.

Rasgos geológicos resultantes: ARCO VOLCÁNICO CONTINENTAL Y FOSA OCEÁNICA

Ejemplo: Cadena montañosa de Los Andes y la Fosa Sudamericana.

CUARTO CASO

Acción: CONVERGENCIA DE PLACA CONTINENTAL CON PLACA CONTINENTAL.

Fenómeno resultante: SUBDUCCIÓN.

Rasgo geológico resultante: ARCO CONTINENTAL.

Ejemplo: Los Himalayas.

QUINTO CASO

Acción: DIVERGENCIA DE PLACA CONTINENTAL CON PLACA CONTINENTAL.

Fenómeno resultante: OBDUCCION.

Rasgo geológico resultante: RIFT (zona de fractura continental).

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Ejemplo: Rift Africano.

SEXTO CASO

Acción: TRANSCURRENCIA DE PLACAS.

Rasgo geológico resultante: ZONA DE FRACTURA.

Ejemplo: Falla de San Andrés.

SEPTIMO CASO (ESPECIAL)

Acción: DERIVA DE UNA PLACA OCEÁNICA SOBRE UN PUNTO FIJO DE SALIDA DE MAGMA DESDE LA ASTENÓSFERA.

Fenómeno: PUNTO CALIENTE.

Rasgo geológico resultante: Archipiélago volcánico cuyas islas aumentan en edad paulatinamente a medida que se alejan del “punto caliente”.

Ejemplo: Archipiélago de Hawaii.

LA DERIVA CONTINENTAL

Es el cambio de posición de los continentes a través del tiempo geológico, debido a la acción de la Tectónica de Placas.

EL DESPLIEGUE DEL FONDO OCEÁNICO

Es el movimiento relativo del piso oceánico que hace que disminuya o aumente en área a través del tiempo geológico, debido a la acción de la Tectónica de Placas.

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CAPITULO # 3

MATERIALES DE LA CORTEZA TERRESTRE

INTRODUCCIÓN

GENERALIDADES

La Corteza constituye la parte superior de la Litósfera y está dividida, en forma general, en dos secciones: corteza continental y corteza oceánica.

La corteza continental se encuentra compuesta en la potente parte superior por un tipo de material conocido como SIAL (silicatos de Aluminio), constituido esencialmente por un tipo de roca ígnea denominada granito (d = 2,7), y en la delgada parte inferior por un tipo de material conocido como SIMA (silicatos de Magnesio), constituido esencialmente por un tipo de roca ígnea denominada basalto (d = 3,0).

La corteza oceánica se encuentra constituida solamente por una delgada capa de SIMA.

Las rocas graníticas no afloran en todas partes de la superficie terrestre continental, porque están cubiertas por otros tipos de rocas y por suelos, mientras que las rocas basálticas de los fondos marinos están cubiertas por cerca de 1 Km. de lodos y limos inorgánicos y orgánicos.

La base de la corteza terrestre está marcada por una discontinuidad importante que se ha detectado por medios geofísicos y que tiene que ver con un cambio de la densidad de las rocas del resto de la litósfera con respecto a las de la corteza. Esta discontinuidad se denomina como Moho o Discontinuidad-M, en memoria al apellido del científico que la descubrió, Mohorovisic.

CONCEPTOS

Los filósofos antiguos creían en la existencia de 4 elementos fundamentales en toda la naturaleza: tierra, agua, aire y fuego. Con la aparición de la química se dio al traste con esta idea mítica de la materia.

ELEMENTO es una sustancia que no puede ser separada en formas más simples de la materia por medios químicos ordinarios.

Actualmente se conocen alrededor de 105 elementos, de los cuales cerca de 90 se presentan en la naturaleza. Los 12 primeros en orden de abundancia son: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, C, H, Cl y S, constituyendo en conjunto > 99 % de la corteza terrestre.

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Sin embargo, solo los 8 primeros elementos (O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg) ocurren en cantidades > 2 % cada uno.

Los elementos se presentan generalmente unidos a otros y raramente solos en la corteza.

ELEMENTO NATIVO es aquel elemento que ocurre solo y no en combinación con uno u otros elementos.

Ejemplos de elementos nativos son Au, Ag, Cu, y C (como grafito y diamante).

COMPUESTO es una sustancia constituida por dos o más elementos combinados químicamente en una proporción definida.

Se deduce del concepto anterior que los compuestos tienen una fórmula química definida. Existen numerosos compuestos naturales en la corteza terrestre, como la Halita (sal común), el Cuarzo, etc. El aire no es un compuesto, sino una mezcla de elementos y compuestos que no ocurren en las mismas proporciones siempre, es decir que el aire no se puede representar por una fórmula química.

CRISTAL es un poliedro geométrico que se presenta limitado por caras planas y pulidas.

El cristal es la forma sólida geométrica precisa de un mineral. No siempre se pueden observar los cristales bien desarrollados, salvo en el caso de condiciones ideales de cristalización. Cada especie mineral consiste de un arreglo geométrico distinto o red de sus constituyentes atómicos y este arreglo interno tridimensional controla la forma externa del cristal.

CELDA UNIDAD es la unidad tridimensional más pequeña, en la cual la composición química y la estructura cristalina de un mineral pueden observarse. Está constituida por un arreglo regular de iones que se mantienen juntos mediante fuerzas eléctricas.

Los iones (átomos con cargas eléctricas) de los elementos pueden considerarse como pequeñas esferas con diferentes radios y cargas diferentes. La carga eléctrica de los iones se conoce como valencia y el tamaño se lo expresa mediante el radio iónico.

Existen tres celdas unidades básicas:

cúbica o arreglo cúbico. hexagonal o arreglo hexagonal. tetraédrica o arreglo tetraédrico.

Se puede decir que las celdas unidades son los bloques con los que están construidas las paredes del edificio cristalino, sin dejar virtualmente ningún espacio entre ellas. El arreglo iónico sistemático forma una red cristalina y esta red determina la mayoría de las propiedades de un mineral.

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MINERAL

CONCEPTO

Mineral es un sólido cristalino formado por procesos inorgánicos y naturales.

CARACTERISTICAS

De acuerdo al concepto, una sustancia para ser considerada un mineral debe poseer las siguientes características:

sólido estructura interna ordenada composición química definida (varía solo dentro de estrechos límites) inorgánico natural

(*) Mineraloide es una sustancia sólida natural que no tiene estructura cristalina.

PROPIEDADES FISICAS

Las propiedades físicas de los minerales son constantes, o cuando mucho, variables dentro de límites bien definidos. Existen propiedades físicas de dos tipos: mecánicas y ópticas.

Las propiedades físicas mecánicas (PFM) se determinan aplicando un esfuerzo mecánico al mineral y las propiedades físicas ópticas (PFO) se determinan mediante la incidencia de un rayo luminoso sobre el mineral.

El Hábito y el Sistema Cristalino, que se describen a continuación, no se consideran como propiedades físicas, sino como un aspecto morfológico de los minerales.

HABITO

Es la forma y tamaño de un cristal o agregado de cristales. Se puede decir que las caras de un cristal perfectamente formado constituyen su hábito, pero también se incluyen en este término malformaciones características de cristales, distribuciones de tamaños en agregados y muchas otras características distintivas.

Es más fácil de determinar que el sistema cristalino y las siguientes son las calidades más comunes:

isométrico con aspecto individual de cubo; tabular (laminar) con aspecto individual de tabla o lámina; prismático (acicular) con aspecto individual de prisma o aguja; granular con aspecto de agregado de granos; botroidal (mamelar) con aspecto de agregados en forma de copas invertidas;

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dendrítico con aspecto de agregados con formas de ramas de árboles; reniforme con aspecto de agregados con forma de riñones; drusa con aspecto de agregados con crecimiento radial.

SISTEMA CRISTALINO

Es un sistema que agrupa a los cristales bajo ciertas leyes de simetría, las cuales son parte del estudio de una disciplina denominada Cristalografía. Existen 32 clases de simetría que pueden ser expresadas mediante fórmulas y se agrupan en 6 sistemas. Esta característica de tipo morfológico es una excelente ayuda para la identificación de un mineral pero es difícil de determinar macroscópicamente, a menos que exista un cristal con el tamaño suficiente para analizar la simetría. Un espécimen mineral que se presenta como un cristal bien desarrollado (macroscópico) puede identificarse mediante la medida de los ángulos interfaciales y determinando las formas y orientaciones espaciales de las caras cristalinas. Si no existen estas caras en el espécimen (micros-cópico), la forma geométrica y el sistema cristalino pueden conocerse mediante técnicas de rayos X, donde los rayos X, al atravesar la celda unidad, son deflectados por los iones, dando un patrón característico sobre una película fotográfica.

Los cristalografistas reconocen seis sistemas cristalinos:

CÚBICO representado en su forma más simple por un cubo, donde seis caras cuadradas se encuentran en ángulos rectos.

HEXAGONAL representado en su forma más simple por un prisma hexagonal, que tiene sus bases constituidas por hexágonos y los 6 lados cuadrados o rectángulos, iguales y paralelos de dos en dos.

TETRAGONAL representado en su forma más simple por un prisma tetragonal, el cual está constituido por 2 caras cuadradas y 4 caras rectangulares que se encuentran en ángulos rectos.

ORTORRÓMBICO representado en su forma más simple por un prisma ortorrómbico, donde todos los lados son rectángulos y todos se encuentran en ángulos rectos.

MONOCLÍNICO representado en su forma más simple por un cuerpo monoclínico, que consiste en tres pares de lados, de los cuales 2 pares son rectángulos y 1 par son paralelogramos.

TRICLÍNICO representado en su forma más simple por un cuerpo triclínico, que consiste de 3 pares de paralelogramos.

EXFOLIACION (CLIVAJE) (PFM)

Es la propiedad física que posee un mineral por medio de la cual se rompe a lo largo de superficies planas. Estos planos están relacionados con los arreglos internos de los iones constituyentes. Para determinar esta propiedad se debe aplicar al mineral un esfuerzo de rotura y las superficies de rotura deben de ser planas y paralelas en una misma dirección.

De acuerdo a la orientación de los planos en el espacio, la exfoliación puede ser:

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en 1 dirección, en 2 direcciones, en 3 direcciones.

De acuerdo a la calidad de los planos de exfoliación puede ser:

perfecta, buena, regular.

FRACTURA (PFM)

Esta propiedad se presenta cuando el mineral se rompe a lo largo de superficies irregulares. Para determinarla se debe aplicar un esfuerzo de rotura. Hay ciertos minerales que poseen fracturas diagnósticas.

La fractura puede tener las siguientes calidades:

concoidea cuando se presentan planos cóncavos y convexos, fibrosa cuando el aspecto de los planos es fibroso, ganchuda cuando los planos de rotura poseen ganchos, irregular cuando los planos de rotura poseen una forma irregular, astillosa cuando los planos de rotura tienen aspecto de astillas de madera.

TENACIDAD (PFM)

Es la resistencia que ofrecen los minerales cuando se les aplica esfuerzos de rotura, dobladura o corte.

Existen varias calidades de tenacidad:

dúctil cuando el mineral se transforma en hilo, maleable cuando el mineral se transforma en lámina, elástico cuando el mineral soporta el esfuerzo y regresa a su estado original, flexible cuando el mineral se deforma permanentemente debido al esfuerzo, séctil cuando el mineral se corta como un queso, frágil cuando el mineral se transforma en pedazos.

BRILLO (PFO)

Es la apariencia de la superficie fresca de un mineral, que varía según la intensidad de la luz reflejada. Existen dos calidades generales de brillo:

metálico cuando el mineral tiene apariencia de metal, no metálico cuando la apariencia es diferente a la del metal, pudiéndose tener

las siguientes categorías: adamantino, bléndeo o resinoso, córneo, graso, nacarado, sedoso, vítreo, terroso.

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COLOR (PFO)

Es la apariencia de la superficie fresca de un mineral a la longitud de onda de la luz reflejada. Las calidades de esta propiedad están dadas basándose en los nombres de los colores que existen. No se considera una propiedad diagnóstica debido a que el mismo mineral puede presentar diferente color de acuerdo a las impurezas que contiene.

RAYA (PFO)

Es el color del polvo fino del mineral sobre una placa de porcelana. Esta propiedad puede ser diferente al color y es más diagnóstica que el mismo debido a que la raya posee el mismo color aún cuando el mineral contiene impurezas.

DIAFANIDAD (PFO)

Es la apariencia que presenta un mineral en luz transmitida. Las calidades más comunes son:

opaco cuando no se transmite luz a través del mineral, no opaco cuando se transmite luz a través del mineral y pueden presentarse dos

categorías: translúcido (cuando se transmite luz por las esquinas y bordes del mineral) y transparente (cuando se transmite luz a través de todo el mineral).

DUREZA (PFM)

Es la resistencia de la superficie tersa de un mineral a la abrasión o, lo que es lo mismo, a ser rayada. Esta propiedad está controlada por el arreglo iónico interno de los elementos y por el tipo de enlaces. También se reconoce que la dureza es una propiedad vectorial, ya que dentro de un mismo mineral no es la misma en todas las direcciones. Se abrevia en los libros con la letra H de la palabra hardness en inglés.

Existe una escala de dureza hecha por el minerólogo Friedrich Mohs (1.773 - 1.839) que es denominada, en honor a su inventor, la Escala de Dureza de Mohs. Esta escala está representada por especies minerales que se numeran del 1 al 10 y constituyen una jerarquía cualitativa y no cuantitativa. La escala es la siguiente:

1 = TALCO 2 = YESO 3 = CALCITA 4 = FLUORITA 5 = APATITO 6 = ORTOCLASA 7 = CUARZO 8 = TOPACIO 9 = CORINDON (SAFIRO, RUBI)10 = DIAMANTE.

Existe una escala da dureza práctica donde:

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2,5 = uña3 = moneda5 = cuchilla común o navaja5,5 = vidrio común6,5 = lima de acero o placa de porcelana.

GRAVEDAD ESPECÍFICA

Es la relación numérica entre el peso de una sustancia y el peso de un igual volumen de agua a 4ºC. También se la denomina peso específico y se abrevia en los libros con la letra G.

El peso específico de los minerales aumenta con el número de masa de los elementos que lo constituyen y con la proximidad o apretamiento en que los iones estén arreglados en la estructura cristalina. La mayoría de los minerales que forman rocas tienen un peso específico de aproximadamente 2,7, los minerales metálicos por lo general tienen pesos específicos de más de 5 y el más elevado de todos, 19,3, corresponde al oro.

En la práctica y con la ayuda de una balanza es posible calcular el peso específico a través de la siguiente fórmula:

W aire

G = ---------------------- W aire - W agua

donde G = peso específico, W aire = peso en el aire y W agua = peso en el agua

La dureza y el peso específico son propiedades diagnósticas.

OTRAS PROPIEDADES

Las propiedades descritas pueden aplicarse a la mayoría de los minerales comunes. Otras propiedades están asociadas solo con pocas especies minerales e incluyen:

susceptibilidad magnética como en el caso de la Magnetita, olor como en el caso del Azufre, gusto como en el caso de la Halita, doble refracción como en el caso de la Calcita, conductividad eléctrica como en la mayoría de los minerales metálicos, piezoelectricidad como en el caso del cuarzo, etc.

CLASIFICACIÓN

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Si bien las propiedades físicas sirven para la identificación del mineral, la clasificación sistemática de ellos se basa en su composición química. Existen aproximadamente 2.000 minerales conocidos, pero solamente alrededor de 25 son constituyentes principales de las rocas de la corteza. Estos minerales son conocidos como formadores de rocas y son: hematita, magnetita, limonita, cuarzo, pirita, calcopirita, galena, yeso, anhidrita, calcita, dolomita, halita, fluorita, olivino, augita, hornblenda, muscovita, biotita, clorita, talco, caolinita, ortoclasa, albita, anortita, esfalerita....

No existe ninguna sistemática para nombrar los minerales. El nombre puede basarse en su composición química, característica física propia, localidad geográfica, nombre propio, etc. Lo único constante que existe, en la denominación de un grupo numeroso de minerales, es la terminación con ita.

Los grupos mayores de minerales, en orden jerárquico, incluyen los: silicatos, óxidos, carbonatos, sulfuros y sulfatos. Los grupos menores, también en orden jerárquico, incluyen los: elementos nativos, haluros, fosfatos y otros.

SILICATOS

Los miembros de este grupo son los más importantes formadores de rocas. Consisten predominantemente en los elementos Si y O arreglados en forma tetraédrica, con los tetraedros unidos de varias formas y a los cuales se encuentran enlazados varios iones, en su mayoría de los metales Mg, Fe, Ca, Na y K pero incluyendo en algunos casos complejos hidroxilos e iones de fluoruros.

CUARZO: aunque químicamente es un óxido, estructuralmente es un silicato porque contiene tetraedros SiO4 agrupados en una red tridimensional en la cual la relación de Si/O es ½, ya que todos los átomos de oxígeno son compartidos por los tetraedros adyacentes, por lo que la fórmula del cuarzo es SiO2.

GRUPO PIROXENO: como su nombre lo indica, constituye un grupo de minerales donde los tetraedros de SiO4 se arreglan en cadenas simples que se mantienen juntas por otros iones como Ca, Mg y Fe. Ej.: augita.

GRUPO ANFIBOL: es un grupo de minerales que poseen una doble cadena de tetraedros SiO4. El Al sustituye al Si en algunos tetraedros, y las dobles cadenas se encuentran enlazadas por Ca, Mg y Fe. Una diferencia importante entre anfíboles y piroxenos constituye la inclusión de radicales OH por parte de los anfíboles, lo que los hace hidrosos. Ej.: hornblenda.

GRUPO MICA: es un grupo de minerales que químicamente contienen un amplio rango de componentes, pero estructuralmente consisten en capas o láminas de tetraedros que explican su excelente clivaje en una sola dirección. Ej.: biotita y muscovita.

GRUPO FELDESPATO: ningún otro grupo de minerales es tan abundante en las rocas de la corteza terrestre, debido a que contienen una alta proporción de los 8

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elementos más abundantes. La clasificación de las rocas ígneas se basa en la cantidad y clase de feldespatos presentes. Ej.: ortoclasa y plagioclasas.

OXIDOS

Se definen como compuestos minerales en los cuales los iones positivos, generalmente de un metal, están combinados con iones negativos de oxígeno que no forman tetraedros. Esta aclaración es necesaria para excluir al cuarzo ya que, antes de que los estudios con rayos X descubrieran su arreglo tetraédrico, se lo consideraba como óxido. Los óxidos de interés son tres variedades de óxido de Fe (magnetita, hematita, limonita), dos óxidos de Al (bauxita, corindón) y los óxidos de Sn (casiterita), Mn (pirolusita) y U (uranita).

CARBONATOS

Este grupo de minerales contiene el radical CO3, en el cual se arreglan 3 iones de Oxígeno que rodean un ion de Carbono. Los minerales están constituidos por nubes de estas celdas que son rodeadas por iones de otros elementos. Mineralógicamente se pueden distinguir dos variedades de carbonato de calcio que se denominan calcita y aragonito, un carbonato doble de Mg y Ca arreglados en planos alternantes denominado dolomita, y los carbonatos de Cu hidratados denominados malaquita y azurita. Tal como los sulfatos, los carbonatos son precipitados de las aguas naturales.

SULFUROS

Es un grupo de minerales donde se combinan iones de azufre con uno o más iones metálicos. Existen cuatro minerales sulfúricos con amplia distribución y se los denomina: pirita, galena, esfalerita y calcopirita.

SULFATOS

Constituyen un grupo de minerales que son combinaciones de complejos de iones sulfatos SO4 con iones de valencia +2, tales como calcio o bario. El mineral sulfatado más conocido es el yeso; la forma anhidra de este último es la anhidrita; el sulfato de bario es la barita o baritina.

ELEMENTOS NATIVOS

Son minerales que consisten en un sólo elemento que no se combina con ninguna otra clase de iones. Entre estos se tienen: grafito y diamante (dos variedades polimórficas de carbono), S, Au, Ag, Pt y Cu.

HALUROS

Son un grupo de minerales constituidos por iones positivos de metales, como Na, K o Ca, unidos con un ión negativo del grupo halógeno de elementos, es decir, Cl, F, Br o I. La halita es el mineral que le da el nombre a este grupo. También se encuentra aquí la fluorita.

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FOSFATOS

Este grupo de minerales es importante porque contienen fósforo, que es un elemento esencial en los organismos vivos. El mineral fosfatado más común es el apatito, que se usa como fertilizante y algunas variedades transparentes como piedras preciosas. Otro mineral fosfatado de Th es la monacita.

OTROS

En este grupo se pueden incluir compuestos químicos que forman minerales especiales como: arsenatos, vanadatos, etc.

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# MINERAL SISTEMA PROPIEDADES FISICAS OTRASHABITO EXFOLIACION FRACTURA TENAC. BRILLO COLOR DIAFAN. RAYA H G PROPIEDADES

MINERALES PETROGRAFICOS

1 ORTOCLASA Monoclinico en 2 direc- irregular frágil vítreo incoloro blan- transp. a blanca 6 2,6 en masas exf.Prismático ciones a 90 co rojo carne transluc. o en granos irreg.

2 ANDESINA Triclinico en 2 direc- concoidea frágil vítreo incoloro Transp. a blanca 6 2,6 estrías finas en Tabular ciones a 90 perlado blanco-gris Transluc. 2,8 la exfoliación

3 CUARZO hexagonal no tiene fractura frágil vítreo Incoloro Transp. a blanca 7 2,6 prismas horizontalmenteprismático concoidea graso blanco Transluc. estriados,forma piramidal

4 HORNBLENDA monoclinico en 2 irregular frágil vítreo o verde transp. a blanca 5 2,9 cristales fibrosos y alar-prismático direcciones sedoso negro transluci. 6 3,4 gados como el asbesto

5 AUGITA monoclinico en 2 direc- irregular frágil vítreo verde transp. a blanca 5 3,2 prismas rectangularesprismático ciones a 90 negro transluc. 6 3,4 de 4 y 6 lados

6 OLIVINO rombico en 1 concoidea frágil vítreo verde transp. a blanca 6,5 3,3 granular o en masa prismático dirección gris transluc. 7 3,4 granuda

7 MOSCOVITA monoclinico en 1 ganchuda flexible vit. sedo- incoloro blan- transp. a blanca 2 2,8 se separa en láminastabular dirección elástico so perlado co amarillo transluc. 2,5 3 delgadas

8 BIOTITA monoclinico en 1 ganchuda flexible vítreo café transpar. blanca 2,5 2,8 se separa en láminastabular dirección elástico negro transluci. 3 3 delgadas

9 CAOLINITA monoclinico en 1 concoidea séctil terroso varios opaco blanca 2 2,6 es parte de lastabular dirección mate colores 2,5 2,9 arcillas

10 CLORITA monoclinico en 1 irregular flexible vítreo verde varios trans. a verde 2 2,6 color verde tabular dirección perlado tonos transluc. pálida 2,5 3 característico

11 SERPENTINA monoclinico no tiene concoidea frágil graso jaspeado transluc. blanca 2,5 2,2 se reconoce por la natu-tab. fibroso sedoso en verde raleza fibrosa

12 ALMANDINO cubico no tiene concoidea frágil vítreo rojo,verde,a- transp. a blanca 6 3,5 con una serie deisometrico marillo,blanco transluc. 7,5 4,3 subespecies

13 TALCO monoclinico basal irregular séctil perlado gris,blanco transluc. blanca 1 2,7 cristales raros, masastabular graso verde manzn. 2,8 exfoliables

14 CALCITA hexagonal en 3 direc. concoidea frágil vítreo incoloro transp. a blanca 3 2,7 doble refracción,prismatico inclinada blanco transluc. fluorescencia

15 DOLOMITA hexagonal en 3 direc. irregular frágil vítreo incoloro transp.a blanca 3,5 2,8 tiene menor reacción alprismatico inclinada perlado blanco gris transluc. 4 ClH que la calcita

TABLA DE CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES MÁS COMUNES

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# MINERAL SISTEMA PROPIEDADES FISICAS OTRASHABITO EXFOLIACION FRACTURA TENAC BRILLO COLOR DIAFANIDA

DRAYA H G PROPIEDADES

16 LIMONITA amorfa masas no tiene frágil vítreo pardo opaca pardo 1 3,6 sin exfol. su rayairregulares concoidea terroso verde amarilla 5,5 4 amarillenta es característica

17 YESO monoclinico no tiene irregular frágil vit.sedoso incoloro transp. a blanca 2 2,3 compacto,exfolia-prism.tabular perlado blanco gris translucido ble,hojoso

18 HALITA cúbico perfecta en irregular frágil vítreo blanco transp. a blanca 2 2,1 facilmente solubleisométrico 3 direc. a 90 translucido 2,5 2,6 en agua,sabor sal.

MINERALES DE MENA19 GALENA cúbico perfecta en irregular frágil metálico plomo ne- opaca gris o 2,5 7,5 crist.cúbicos,brillo

isométrico 3 dir. a 90 gro gis negra metálico reluciente20 BLENDA cúbico perfecta en frágil submt.ada- amar.casta- transp. a amarilla 3,5 4 exfol.perf. brillo

isometrico 3 direc. inclin. concoidea mt.resinoso ño negro translucido blanca 4 resin.brillante carac.21 CALCO- tetragonal no tiene frágil metálico amarillo opaca negra,negra 3,5 4,2 pátina bronceada

PIRITA prismatico irregular de latón verdosa 4 e irisdicente22 PIRITA cúbico no tiene frágil metálico amarillo de opaca gris-parda 6 5 se distingue de la cal-

isométrico concoidea latón pulid. a negra 6,5 cop.por el color y dur.23 HEMATITA hexagonal no tiene frágil metálico castaño ro- opaca roja clara 6,5 4,9 raya roja

tabular concoidea jizo negro a oscura 5,3 característica24 MAGNETITA cúbico no tiene subconcoid. frágil metálico negro opaca negra 6 5,2 fuertemente

isómetrico a irregular magnético25 MOLIBDE- hexagonal basal séctil metálico gris opaca negra-grisa 1 4,7 grasoso al tacto,deja

NITA tabular perfecta irregular plomo cea verdosa 1,5 4,8 marca amarillo-verdo-sa sobre porcelana

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ROCA

CONCEPTO

Roca es una masa de material sólido inorgánico u orgánico que ocurre de manera natural y forma parte significativa de la corteza terrestre.

Esta definición incluye tanto al duro granito como al suave lodo, pero en el sentido común el término se restringe a las partes duras de la corteza. La mayoría de las rocas son agregados de minerales, pero algunos tipos importantes no contienen o sólo contienen cantidades insignificantes de estos. Ej.: obsidiana, carbón, etc.

Las rocas son los materiales estudiados por los geólogos de campo, que diferencian un tipo de roca de otro y representan los límites o contactos en un mapa que se denomina mapa geológico.

Existen tres grupos básicos de rocas que se diferencian por su composición mineralógica y textura. Estos tipos de rocas son: ígneas, sedimentarias y metamórficas.

CICLO DE ROCAS

Es una representación esquemática cíclica de los tres tipos de rocas y los procesos que llevan a su formación.

El MAGMA, que consiste en una masa de material fundido que existe en la astenósfera terrestre, puede inyectarse en la corteza o subir hasta la superficie a través de fracturas, sufriendo un proceso de enfriamiento denominado SOLIDIFICACIÓN que genera las ROCAS ÍGNEAS. Los materiales sobre la superficie terrestre incluyen rocas ígneas, sedimentos y rocas viejas de todas clases. Estos materiales son meteorizados, transportados y acumulados (sedimentados) en áreas subsidentes como cuerpos de SEDIMENTOS en un proceso que se denomina SEDIMENTACIÓN. Después de la compactación y cementación de los sedimentos, proceso que se realiza dentro de la corteza y se denomina de manera general como LITIFICACIÓN o DIAGÉNESIS, se generan las ROCAS SEDIMENTARIAS. A profundidades más grandes en la corteza, las rocas sedimentarias o de otro tipo sufren un proceso denominado METAMORFISMO que ocurre a gran presión y temperatura y deforma las rocas originales generando un tipo de roca conocido como ROCA METAMÓRFICA. Cuando la presión y la temperatura sobrepasan los límites del metamorfismo, las rocas metamórficas sufren una FUSIÓN, y la posterior SOLIDIFICACIÓN las transforma en rocas ígneas, completándose de esta manera este ciclo de rocas.

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ROCA ÍGNEA

CONCEPTOS

Etimológicamente la palabra ígneo proviene del latín ignis = hecho con fuego.

Roca ígnea es una roca formada a partir de un estado de fusión. Este tipo de roca es el más abundante en la corteza.

Magma se denomina al material madre de las rocas ígneas y comprende un sistema complejo de silicatos fundidos con agua y otros materiales gaseosos en solución.

Lava es el magma que sale a la superficie terrestre a través de fracturas. La composición química de la lava refleja una pequeña proporción de la composición original del magma, debido al escape de gases que sufre durante su ascenso a la superficie.

ORIGEN

Debido a que las rocas a grandes profundidades están sometidas a grandes presiones, pueden existir en estado sólido a altas temperaturas. Sin embargo, si la presión baja por cualquier causa, las rocas muy calientes cambiarán al estado líquido y se harán móviles, produciendo el magma. Se cree que la acumulación de calor debido a una fuente radioactiva local, puede también producir magma.

La esencia de las rocas ígneas es el proceso conocido como solidificación, que consiste en un cambio del estado “fundido” (líquido a alta temperatura) al estado sólido, producido por un descenso de temperatura o enfriamiento. Inicialmente el magma o la lava pueden tener una temperatura de 500 a 1.000ºC, pero eventualmente enfriarán a la temperatura del medio circundante, roca o atmósfera respectivamente.

El enfriamiento de un magma es un proceso químico complejo. Pero, en forma general, los minerales de silicatos precipitan, es decir, cristalizan en secuencias definidas, a medida que el magma se enfría. El orden de cristalización de los minerales de un magma comúnmente sigue el orden determinado por los experimentos de Bowen, quien encontró que las redes cristalinas se formaban y crecían como se esperaba pero, además e inesperadamente, también encontró que los minerales en crecimiento reaccionaban con la mezcla fundida. En las plagioclasas, los iones de Na de la mezcla se intercambian con los iones de Ca de las redes cristalinas, pero éstas permanecen intactas y solo aumentan su contenido de Na; a esto se le denomina serie de reacción continua. En cambio, en los minerales ferromagnesianos, el intercambio de iones es entre Fe y Mg, pero las redes cristalinas cambian su estructura a medida que se produce el enfriamiento; a esta serie se le denomina serie de reacción discontinua.

Los experimentos de Bowen se sintetizan en un esquema que se denomina SERIES DE REACCION DE BOWEN, donde se observa que los minerales que cristalizan primero

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y a más alta temperatura, a partir de un magma máfico, son las plagioclasas ricas en Ca (anortita) y el olivino, para cada una de las series. En general, estos primeros cristales desarrollan formas cristalinas diagnósticas que constituyen la estructura. Los siguientes cristales de minerales son engastados en estas estructuras minerales, apareciendo como inclusiones. Después que la red se ha formado, puede que del 50 al 80 % del espacio disponible se ocupe; a los minerales que ocupan el resto del espacio se los denomina como rellenos del espacio intersticial. El cuarzo es el típico mineral de relleno y el último en cristalizar.

CLASIFICACIÓN

La roca ígnea resultante es función de la composición original (constituyentes minerales) del magma parental y de la velocidad de enfriamiento (textura). Es sobre la base de estos dos parámetros, constituyentes minerales y textura, que se hacen las clasificaciones de las rocas ígneas.

El término textura proviene etimológicamente del latín que significa entretejer, trenzar. Por lo tanto, textura es el entramado o apariencia física de una roca. En el caso de las rocas ígneas, la textura depende de la velocidad de enfriamiento.

El enfriamiento lento dentro de la corteza permite el crecimiento de cristales megascópicos (visibles a simple vista); se dice entonces que las rocas poseen una textura fanerítica o de grano grueso. La más común de las rocas ígneas faneríticas es el granito.

El enfriamiento rápido sobre o cerca de la superficie terrestre produce cristales microscópicos (visibles con microscopio) que califican a la roca como poseedora de una textura afanítica o de grano fino. Las rocas afaníticas más abundantes son el basalto y la andesita.

El enfriamiento muy rápido que se produce en material ígneo solidificado en superficie literalmente congela el material e impide que los diferentes iones puedan acomodarse en los arreglos estructurales de los silicatos, por lo que no se encuentra ningún cristal en la roca y se dice entonces que posee una textura vítrea. Las rocas más comunes que poseen este tipo de textura son: obsidiana, pumita y escoria.

El enfriamiento producido en dos etapas, la una lenta y la otra rápida, forma respectivamente contados cristales megascópicos, denominados fenocristales, y abundantes cristales microscópicos que forman una red, denominada matriz. Este tipo de textura se denomina porfírica o porfirítica. Existen rocas comunes que poseen esta textura. Ej.: andesita porfídica, diabasa porfídica, etc.

Con respecto a los constituyentes minerales, una roca con una alta proporción de minerales ferromagnesianos, denominados químicamente máficos o básicos, tiene dos características generales: coloración oscura y peso relativamente alto (G = 3,0). En contraste, una roca con alto contenido de cuarzo y ortoclasa, denominados minerales félsicos o ácidos, tiene coloración clara y peso relativamente bajo (G = 2,7).

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Entonces, de acuerdo a la composición química, las rocas ígneas se pueden clasificar de manera general en:

Rocas máficas o básicas con alto contenido de minerales oscuros y pesados. Rocas intermedias con un contenido promedio de minerales oscuros y pesados

y minerales claros y livianos. Rocas félsicas o ácidas con alto contenido de minerales claros y livianos.

De acuerdo al sitio en donde solidificaron, las rocas ígneas se clasifican en dos grandes divisiones:

Rocas ígneas intrusivas o plutónicas solidificadas dentro de la corteza. Rocas ígneas extrusivas o volcánicas solidificadas en la superficie terrestre.

PRESENTACIÓN

En general, las rocas ígneas intrusivas tienen una textura de grano grueso y se presentan en cuerpos denominados plutones, mientras que las rocas ígneas extrusivas tienen una textura de grano fino o vítrea y se presentan en forma de capas.

PLUTONES

Etimológicamente la palabra plutón proviene del latín y sirve para designar al dios de los infiernos de la mitología romana.

Plutón, como término geológico, significa un cuerpo de roca ígnea intrusiva.

Roca encajante o anfitrión es la roca que rodea al plutón o dentro de la cual se intruye el plutón. La roca encajante puede ser de cualquier tipo.

Contacto es el límite entre el plutón y la roca encajante. En el contacto, debido a la alta temperatura del plutón, se origina en la roca encajante una roca metamórfica.

Un magma que intruye a otra roca puede incluir pedazos de esta roca dentro del magma. A estos pedazos de roca de otro tipo rodeados de roca ígnea se los conoce como xenolitos que proviene del griego xenolito = roca extraña.

Los plutones se clasifican de acuerdo a la naturaleza del contacto y la forma del plutón. Se dice que los plutones son concordantes cuando son paralelos a las capas de la roca encajante y que son discordantes cuando no son paralelos. Las formas de los plutones pueden ser: tabulares, cilíndricas, lenticulares, irregulares, etc.

Se describen, a continuación, los tipos más comunes de plutones:

SILLS o MANTOS: son plutones tabulares concordantes que se pueden extender por algunos metros hasta cientos de kilómetros y tienen espesores de varios centímetros hasta cientos de metros.

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LACOLITOS: son plutones en forma de hongo de parasol; se los puede describir también como plutones concordantes con un piso recto o plano y el tope convexo. En vista de planta son circulares u ovalados. Pueden tener diámetros de varios cientos de metros a varios kilómetros y como máximo espesores de 200 m a 2 Km. La palabra lacolito proviene etimológicamente de dos voces griegas: lakkos = cisterna y lithos = roca.

DIQUES: son plutones tabulares discordantes; se presentan generalmente muy inclinados. Las dimensiones de estos plutones fluctúan entre un centímetro de espesor y uno o dos metros de longitud y un kilómetro de espesor y varios kilómetros de longitud. El material que origina los diques se puede extender hasta la superficie y alimentar erupciones de fractura, por lo que se puede observar diques que se continúan con capas de flujos de lava o mesetas volcánicas. Otros diques pueden continuarse hacia arriba en sills o lacolitos.

STOCKS o TRONCOS: son plutones discordantes masivos que tienen un área de exposición en superficie (afloramiento) menor a 100 Km2. Las formas generales, en planta, son circulares, ovaladas o irregulares.

BATOLITOS: son cuerpos discordantes masivos que tienen un área de afloramiento mayor a 100 Km2. Estos cuerpos, así como los stocks, pueden extenderse indefinidamente hacia abajo en la corteza. Debido a que las rocas que componen estos plutones se generan a grandes profundidades, donde el enfriamiento es extremadamente lento, poseen una textura de grano grueso. Muchos de estos plutones componen el núcleo de cadenas montañosas. La palabra batolito proviene de dos voces griegas: bathos = profundo y lithos = roca.

“CUELLOS VOLCANICOS”: son cuerpos discordantes cilíndricos y estrechos generados por la solidificación del magma en la chimenea de un volcán. Aunque el origen de estos cuerpos parece no corresponder al de plutones típicos, se los considera como tales debido a que solidifican dentro de la corteza terrestre. Las rocas originadas en estos plutones son de textura porfirítica. Generalmente los cuellos volcánicos se encuentran conectados a diques.

CAPAS VOLCANICAS

Las lavas muy fluidas o mezclas de gas, lava y sólidos se esparcen sobre la superficie terrestre para formar capas muy parecidas a las capas sedimentarias. Por lo común, las primeras forman las capas o flujos de lava y las segundas forman las capas volcano-sedimentarias.

Las capas o flujos de lava cubren grandes extensiones y tienen, en general, formas tabulares. Estas capas pueden alcanzar espesores desde algunos hasta varios cientos de metros. Ciertos flujos de lava, cuando salen por fracturas, toman un patrón columnar característico, por lo común, de sección hexagonal. A estas estructuras volcánicas se las denomina con el nombre de la morfología y de la composición de la roca. Ej.:

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columnas de basalto o basaltos columnares, columnas de andesitas o andesitas columnares, etc.

Las capas volcano-sedimentarias son cuerpos de forma tabular que se originan por la acción de dos fenómenos:

volcanismo, encargado de aportar los materiales, y sedimentación, encargada de depositar los materiales y transformarlos en rocas.

Los materiales aportados por el volcanismo están constituidos por fragmentos sólidos de diferentes tamaños, denominados colectivamente como piroclastos o tefra, nombres provenientes, para el caso del primero, de las raíces griegas piro = fuego y clasto = roto, y en el caso del segundo, de la también palabra griega tephra = fragmento. Estos materiales están asociados con volcanismo explosivo y se clasifican de acuerdo al tamaño, tomando diferentes nombres: bombas, lapilli, ceniza, etc.

Por lo tanto, estas estructuras también se las conoce con el nombre de capas piroclásticas.

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TABLA DE CLASIFICACION DE ROCAS IGNEAS Diseño original del Ing. Sergio Aguayo E. - Actualización del Ing. Edison Navarrete C.

MINERALES

TEXTURAS

CUARZO

ORTOCLASA >PLAGIOCLASA

CUARZO

PLAGIOCLASA >ORTOCLASA

ORTOCLASA >PLAGIOCLASA

PLAGIOCLASA >ORTOCLASA

PLAGIOCLASA =PIROXENOS

PIROXENOS

OLIVINO

FANERITICA GRANITO TONALITA SIENITA DIORITA GABROPERIDOTI

TA

PORFIDICA

RIOLITA PORFIDOPORFIDOGRANITO

PORFIDICARIOLITICOGRANITICOPORFIDICO

AFANITICA RIOLITA DACITA TRAQUITA ANDESITABASALTO

DIABASA

VITREA <--------------- OBSIDIANA (compacta)

PUMITA (celular fina)

----------------->TAQUILITA (compacta)ESCORIA

(celular gruesa)

COLORES CLAROS A OBSCUROS; LIVIANAS Colores oscuros Color oscu- pesadas ro muy pe-

sada<---------ACIDAS----------><-----INTERMEDIAS-----> BASICAS ULTRA

BASICA [Sobresaturadas SiO2 > 65%] [SiO2 = 65 - 53% Saturadas SiO2 = 53 - 45%] [Sobresaturadas SiO2< 45%]

<--------------------------SiO2, Al2O3, Na2O, K2O------------------------------------- -----------------------------CaO, MgO, FeO-------------------------------------------->

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ROCA SEDIMENTARIA

CONCEPTOS

Etimológicamente, la palabra sedimento proviene del latín sedimentum = asentamiento.

Sedimento es todo material que se asienta o deposita a partir de aire o agua (Zumberge, 1.976).

Roca sedimentaria es la roca que se forma a partir de la litificación o diagénesis (compactación + cementación) de los sedimentos.

Los sedimentos se acumulan en tierra o en agua, generalmente en depresiones de la superficie terrestre conocidas como cuencas sedimentarias.

ORIGEN

Los sedimentos o partículas sedimentarias tienen tamaños que varían desde fragmentos microscópicos hasta grandes bloques. Existen dos tipos de sedimentos de acuerdo a su origen: detríticos y no detríticos.

Sedimentos detríticos o clásticos son aquellos que se mantienen en el tamaño de las partículas durante su evolución y se dividen y toman nombres de acuerdo al tamaño o granulometría. La escala de Wentworth es una escala granulométrica establecida en el año de 1.922, constituida por clases de tamaños que tienen nombres específicos para cada una. Esta escala es de naturaleza geométrica y la razón exponencial entre clases sucesivas es 2. Su descripción es la siguiente:

> 256 mm CANTO RODADO (GRAVA) 256 - 4 mm GUIJARRO (GRAVA) 4 - 2 mm GRANULO (GRAVA) 2 - 1/16 mm ARENA 1/16 - 1/256 mm LIMO < 1/256 mm ARCILLA

Sedimentos no detríticos o no clásticos son aquellos producidos por precipitación provocada inorgánicamente (sedimentos químicos) u orgánicamente (sedimentos orgánicos). En la precipitación se forman partículas sólidas a partir de soluciones, donde los elementos se encuentran en estado iónico.

La sedimentación comprende la serie de procesos mediante los cuales las rocas de cualquier tipo se transforman en sedimentos. Estos procesos son: meteorización, transporte y depositación.

La meteorización es la destrucción de las rocas en la superficie terrestre debido a la acción de los fenómenos que actúan en la interfase atmósfera-corteza.

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El transporte es la movilización de las partículas meteorizadas hasta las áreas de depósito por medio de diversos agentes: agua, hielo y viento.

La depositación es la acción de acumulación de las partículas transportadas en sitios sobre la superficie terrestre denominados cuencas sedimentarias.

Los sedimentos se transforman en rocas sedimentarias a través de la litificación o diagénesis, que comprende dos procesos: compactación y cementación.

La compactación es un proceso de enterramiento y compresión de los sedimentos, dando como resultado el empaquetamiento de los sedimentos y la pérdida de porosidad.

La cementación es un proceso de formación de cementos que precipitan a partir de las soluciones que circulan por los poros de los materiales sedimentarios.

CLASIFICACION

De acuerdo a los sedimentos que las forman, las rocas sedimentarias se clasifican en:

Rocas Detríticas o Clásticas. Rocas no Detríticas o no Clásticas, subdivididas en: Rocas Químicas y Rocas

Orgánicas.

PRESENTACION

Las rocas sedimentarias y las rocas metamórficas comprenden en volumen alrededor del 5 % de la corteza terrestre, pero los sedimentos y rocas sedimentarias cubren alrededor del 80 % de la superficie terrestre continental. Todas las rocas sedimentarias se presentan en la naturaleza en forma de capas que se denominan ESTRATOS. La palabra estrato proviene de la voz latina stratum = manto. La mayoría de los estratos se depositan y se presentan en forma horizontal y pueden tener extensiones y espesores muy variados.

Las dos disciplinas geológicas que estudian las rocas sedimentarias son: Petrología sedimentaria y Estratigrafía. En la Petrología sedimentaria, los sedimentos y las rocas sedimentarias son el objeto de estudio, mientras que en la Estratigrafía son un medio para llegar a un objetivo más lejano: la reconstrucción de la historia geológica.

Si las rocas sedimentarias son un medio que se utiliza para descifrar la historia de la tierra, es importante entender los factores que controlan las propiedades de las rocas sedimentarias. Estos son:

1. Tipo de roca en el área fuente o área madre de los sedimentos.2. Ambiente sedimentario en el área fuente.3. Tectónica del área fuente y del área de depositación.4. Ambiente sedimentario del área de depositación.

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5. Cambios postdeposicionales del sedimento.

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TABLA DE CLASIFICACION DE ROCAS SEDIMENTARIAS Diseño original del Ing. Sergio Aguayo E.-Actualización del Ing. Edison Navarrete C.

TEXTURA MINERALES ROCA G E N E

SEDIMENTO ORIGINAL

S I S

PROCESO

CLGRAVA

grano grueso

Cuarzo, pedernal, jaspe, pedazos de rocas Cementos varios.

CONGLOMERADO o BRECHA

Grava redondeada oangular

AS

ARENAgrano medio

Cuarzo, feldespato,fragmentos de roca. Cementos varios ARENISCA

Arena

L

TILIMO

grano fino

Cuarzo, feldespatocalcita, dolomita. Cementos varios

LUTITA(LIMOLITA)

Limo

I

CA

ARCILLAgrano muy

fino

Minerales arcillosos Cuarzo, feldespato, calcita, dolomita

LUTITA(ARCILLOLITA)

Arcilla

T

NQuímica y Orgánica

Calcita CALIZA Caliza precipitada química u orgánica I

O Química Dolomita DOLOMIA Dolomita precipita-da químicamente F

C Química Anhidrita ANHIDRITA Anhidrita precipitadapor evaporación I

L Química Yeso YESO Yeso precipitado por evaporación C

A Química Halita SAL Halita precipitada por evaporación A

S Química Sílice PEDERNAL SiO2 precipitado químicamente C

T Química Sílice hidratada GEYSERITA SiO2 precipitado hidrotermalmente I

I Química Carbonato de calcio hidratado

TRAVERTINO CO3Ca precipitadohidrotermalmente O

C Química y Orgánica

Calcita, conchasrestos calcáreos

COQUINA Conchas, restos cal-cáreos, arena, etc. N

A Orgánica Restos silíceos de microalgas

DIATOMITA Conchas de diatomeas

Orgánica Restos de plantas y Carbón

CARBONES YTURBAS

Plantas y restos vege-tales

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ROCA METAMORFICA

CONCEPTO

Las rocas más complejas se clasifican como metamórficas, que en griego significa cambio de forma.

Roca metamórfica es la roca que se forma por la alteración física y química de otras rocas bajo condiciones de alta presión y temperatura, asociadas comúnmente con profundidades de muchos miles de metros dentro de la corteza.

ORIGEN

La formación de las rocas metamórficas tiene lugar esencialmente al estado sólido, aunque algunos procesos se desarrollan ante la presencia de gases y líquidos calientes. Los procesos metamórficos deben inferirse, en parte, por la evidencia encontrada en las mismas rocas metamórficas, debido a que es imposible para los geólogos observar los procesos “in situ” ya que ocurren a grandes profundidades. Estos procesos son muy complejos y se pueden dividir en cuatro categorías: Deformación Mecánica, Recristalización, Recombinación Química y Reemplazo Químico.

Deformación Mecánica

Es el proceso por el cual las rocas se deforman cuando soportan esfuerzos mecánicos, debido principalmente a las grandes presiones a las que son sometidas en profundidad. Algunas rocas, como el granito, se rompen y otras, como las lutitas, se deforman plásticamente de tal manera que las micas y otros minerales aplanados se alinean paralelamente. El metamorfismo de esta clase imparte a las rocas una textura conocida como foliación, que tiene varias categorías:

pizarrosidad: con aspecto de numerosas hojas finas planas o ligeramente plegadas y brillo mate. Ej.: la pizarra.

esquistosidad: con aspecto de numerosas hojas finas con pliegues que van desde simples hasta muy complejos y brillo sedoso. Ej.: el esquisto.

bandeamiento: con aspecto de bandas de minerales, generalmente en alternancia de bandas oscuras y bandas claras. Ej.: el gneiss.

Recristalización

Es un proceso mediante el cual los cristales de los minerales que existen en una roca se transforman en cristales más grandes. Este proceso se manifiesta mejor en rocas que contienen un sólo mineral, es decir, que son monominerálicas. Confiere a la roca una textura denominada granoblástica, que se observa en un aspecto de cristales megascópicos interconectados. Ej.: el mármol y la cuarcita.

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Recombinación Química

Es un proceso que forma nuevas especies minerales en forma exclusiva a partir de los minerales de la roca original, sin adición de sustancias nuevas. La clave del proceso es la composición mineralógica de la roca original y la intensidad de calor y presión. Este proceso no confiere a la roca ninguna textura particular, pero sí crea nuevos minerales, algunos de ellos exclusivos del proceso metamórfico. Ej.: Una roca sedimentaria que originalmente contiene calcita (CO3Ca) y cuarzo (SiO2) produce, por recombinación química, un mineral metamórfico denominado wollastonita (CaSiO3) y bióxido de carbono (CO2); si existiera dolomita (CaMg[CO3]2) se puede producir otro mineral metamórfico, el diópsido (CaMg[Si2O6]).

Reemplazo Químico

Es un proceso mediante el cual algunos constituyentes iónicos de los minerales originales se reemplazan por iones nuevos traídos en solución, formándose nuevos minerales, algunos exclusivamente metamórficos. Se produce en presencia de soluciones calientes, que invaden las fracturas y poros de la roca anfitrión y reaccionan químicamente disolviendo algunos constituyentes iónicos de los minerales originales y los reemplazan con iones nuevos traídos en las soluciones. En este caso, tampoco se produce una textura particular en la roca metamórfica resultante.

En relación con los fenómenos y procesos que intervienen, se reconocen dos tipos generales y dos tipos especiales de metamorfismo.

Los tipos generales son:

1. Metamorfismo de Contacto

Se desarrolla en el contacto entre una intrusión magmática y la roca intruida denominada roca encajante, roca de caja o roca anfitrión. La roca encajante es afectada por el calor del magma y por los constituyentes químicos emanados de él, desarrollándose una aureola metamórfica denominada aureola de contacto. Los efectos del metamorfismo son más intensos más cerca del plutón y se atenúan alejándose del mismo. Los procesos involucrados a este tipo de metamorfismo son: recristalización, reemplazo químico y, aún, cierta deformación mecánica. El grado o intensidad en el que operan estos procesos depende de varios factores:

composición del magma, emanaciones magmáticas, condiciones de presión y temperatura en el contacto, mineralogía de la roca encajante, y textura de la roca encajante.

Algunas veces la roca encajante recibe concentraciones de minerales metálicos a partir de las emanaciones magmáticas.

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2. Metamorfismo Regional

Es un metamorfismo producido por acción tectónica. Afecta grandes regiones de la corteza y se manifiesta en cinturones de miles de kilómetros de largo y cientos de kilómetros de ancho, conocidos como cinturones metamórficos. Estos cinturones están asociados a cadenas montañosas y relacionados con márgenes tectónicas activas donde ocurre el fenómeno de subducción. Ej.: Cordillera Real del Ecuador.

Este metamorfismo produce rocas muy deformadas, resultado de la acción principal de los procesos de deformación mecánica y recristalización.

Los tipos especiales son:

1. Metamorfismo de Choque

Es un metamorfismo especial que ocurre en las rocas aflorantes donde impactan meteoritos. Por lo tanto, se lo puede concebir como un tipo de metamorfismo de contacto instantáneo y constituye una excepción a la declaración que dice que el metamorfismo se produce a grandes profundidades.

2. Metamorfismo de Fallamiento

Es un metamorfismo que ocurre en las rocas afectadas por fallas. Dependiendo de la magnitud de la falla implicada, el metamorfismo puede ser local o regional. Se manifiesta como una transformación de la roca en el plano de falla que posee ciertas características como: espejo de falla, brecha de falla, milonita, etc.

CLASIFICACIÓN

De acuerdo a la característica textural, las rocas metamórficas se dividen en dos grandes categorías: foliadas y no foliadas.

1. Rocas Metamórficas Foliadas

Se caracterizan por el arreglo paralelo o subparalelo de los cristales de los minerales aplanados y/o aciculares, que les confiere la textura denominada foliación. Las variaciones en el tipo e intensidad de la foliación son indicadores de la intensidad del metamorfismo. Las rocas de este tipo se producen principalmente por metamorfismo regional.

Basándose en el aumento de la intensidad del metamorfismo, estas rocas se denominan, respectivamente:

Pizarra: posee la foliación llamada pizarrosidad. Filita: posee características de foliación intermedia entre la pizarra y el esquisto. Esquisto: posee la foliación llamada esquistosidad. Gneiss: posee la foliación llamada bandeamiento.

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De manera más detallada, se las nombra de acuerdo a la asociación de minerales predominantes. Ej.: Micaesquisto, Gneiss granítico, etc.

2. Rocas Metamórficas no Foliadas

Se caracterizan por no poseer una orientación preferente de los minerales, es decir, no poseen foliación. Sin embargo, un grupo de ellas puede poseer una textura especial denominada granoblástica que se manifiesta como granos grandes equidimensionales e interconectados, mientras que el resto no posee ninguna textura especial, es decir, son masivas. Se producen principalmente por metamorfismo de contacto. Las rocas que las componen son, básicamente:

Mármol: con textura granoblástica y compuesta por calcita. Cuarcita: con textura granoblástica y compuesta por cuarzo. Hornfels (Corneana): de aspecto masivo con fractura en forma de cuernos y

contenido de minerales de alta temperatura. Antracita: de aspecto masivo y brillante y alto contenido de carbono (92-98 %).

PRESENTACIÓN

Las masas de rocas metamórficas tienden a retener la forma geométrica aproximada del cuerpo de roca a partir del cual se generaron. Por lo tanto, las pizarras, esquistos, gneisses, cuarcitas y mármoles generalmente se presentan en capas. Estas capas pueden presentarse muy contorsionadas en forma de pliegues complejos, resultado de un metamorfismo regional. Algunas rocas han sido expuestas a varios episodios de metamorfismo a través de grandes períodos de tiempo. En tales casos, la roca original ha sufrido tantos cambios físicos y químicos que es difícil reconocer su composición y textura originales. Una posible evolución de una roca sedimentaria sometida a varios episodios de metamorfismo puede ser:

lutita pizarra esquisto gneiss granito de anatexia

(*) anatexia es un proceso de fusión de rocas preexistentes (rocas metamórficas) que regenera el magma.

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TABLA DE CLASIFICACION DE ROCAS METAMORFICAS Diseño original del Ing. Sergio Aguayo E. - Actualización del Ing. Edison Navarrete C.

TEXTURA MINERALES ROCA OTRASPROPIEDADES

G E N E

ROCA ORIGINAL

S I S

METAMOR-FISMO

NO

MASIVAgranular

microscópica

Silicatos oscuros, micas, granate,

piroxeno, andalucita, cordierita.

HORNFELSo

CORNEANA

Compacta, dura,fragmentos de bordes afilados.

Lutitas, rocasintermediasa básicas

CONTACTO

F

MASIVAgranular

microscópica

92 - 98 %Carbón ANTRACITA

Negra brillante compacta, dura, frágil.

Turba, lignito, hulla

REGIONAL oCONTACTO

OLIA

GRANOBLASTICAgranular

macroscópica

Calcita y/o Dolo- mita con o sin

serpentina MARMOLBlanco si es de calcita pura. Impurezas: grafito, mica, anfibol.

Caliza o Dolo- mía con o sin impurezas

REGIONAL oCONTACTO

DA

GRANOBLASTICAgranular

macroscópica

Cuarzopredominante

CUARCITAAspecto vidrioso,compacta, de granos de cuarzo entrelazados.

Areniscas normales o cuarzosas

REGIONAL oCONTACTO

PIZARROSIDAD

(Foliación)Micas y cuarzoa veces visible PIZARRA Foliación excelente,

hojas lisas sin brillo.

LutitaToba

REGIONAL

FOLI

FOLIACION Minerales arcillosos, mica

visible

FILITA

Foliación regular,hojas ásperas conbrillo sedoso.

LutitaToba REGIONAL

ADA

ESQUISTOSIDAD

(Foliación)

Micas predominantes,

cuarzo,anfibol, granate

ESQUISTO

Foliación irregular, hojas muy ásperas, brillo sedoso

Filita, rocaígnea básicaa intermedia

REGIONAL

BANDEAMIENTO

(Foliación)

Cuarzo, feldespato,

anfibol y mica. GNEISS

Foliación grosera,minerales se presentan en bandas.

Roca ígnea ácida a inter-media, arcosa, grauvaca.

REGIONAL

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CAPÍTULO # 4

ESTRUCTURAS DE LA CORTEZA TERRESTRE

INTRODUCCION

GENERALIDADES

En un sentido amplio, la estructura de la corteza terrestre, en la parte continental, se puede considerar como bloques continentales graníticos descansando sobre una capa basáltica. En un sentido más restringido, el término estructura se aplica a las formas geométricas y relaciones mutuas de las masas de rocas mucho más pequeñas que las proporciones continentales. La palabra estructura también se aplica a los rasgos generados por la mecánica de deformación de las rocas.

Las estructuras geológicas se forman por muchas clases de procesos, los mismos que pueden agruparse en dos conjuntos principales:

estructuras tectónicas, estructuras no tectónicas.

Las relaciones geométricas o estructurales de las masas de rocas adyacentes son básicas para la comprensión del origen y la edad de las unidades rocosas.

FUNDAMENTOS DE GEOLOGIA ESTRUCTURAL

Geología Estructural es la parte de la Geología encargada del estudio de las estructuras geológicas y de la mecánica de deformación de las rocas.

Por lo tanto, los geólogos estructurales tienen un campo de acción muy amplio.

Para expresar las relaciones de las amplias unidades rocosas aflorantes, el geólogo construye un mapa geológico. El mapa geológico es la principal herramienta de trabajo del geólogo, es el primer paso para develar la historia geológica de un área y es fundamental para el geólogo de campo.

Mapa geológico es una representación gráfica a escala de una parte de la superficie terrestre, que muestra la distribución areal y sugiere la forma geométrica de las unidades rocosas y sus límites.

Las unidades rocosas (litológicas) fundamentales son las formaciones, y sus límites se denominan contactos.

Formación es un cuerpo rocoso de suficiente tamaño y con límites distintivos suficientes para representarse en un mapa.

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El cuerpo rocoso puede ser de distinta naturaleza: un cuerpo de arenisca, una sucesión de estratos alternantes de caliza y lutita, una masa intrusiva, etc. Se dice que es mapeable cuando tiene representación como mínimo en una escala de 1:25.000, que se conoce como escala media.

Las formaciones se las nombra de acuerdo a la localidad tipo, que es el sitio donde es típico el afloramiento de la formación y donde el autor de la misma la definió como tal. Ej. : Formación Guayaquil.

En resumen, los mapas geológicos presentan las formaciones y sus contactos mutuos, las estructuras geológicas e indicaciones de rumbo y buzamiento. Además, incluyen una indicación de las edades relativas de las formaciones (leyenda), una breve descripción de cada una y uno o más cortes geológicos.

Corte geológico es una sección geológica vertical que muestra las relaciones estructurales internas de la corteza en la parte superior.

Diagrama de bloque es la representación gráfica tridimensional producto de la combinación de dos cortes geológicos con un mapa geológico.

Muchas unidades de rocas se presentan como capas que generalmente no se pueden observar en su totalidad, y en otros casos se encuentran tan contorsionadas que la geometría de toda su masa no puede reconocerse mediante una observación puntual. En tales circunstancias, el geólogo debe descifrar su geometría mediante observaciones de partes aisladas, por lo que se recurre a las medidas de rumbo y buzamiento.

Rumbo es la medida del ángulo formado entre el norte geográfico y la línea de intersección (traza) de la superficie de una capa (u otra estructura) con un plano horizontal.

Buzamiento es la medida del ángulo formado entre la superficie de la capa y un plano horizontal, medido en un plano vertical que sea ortogonal a la traza del rumbo.

A continuación, se proporcionan algunos ejemplos de representación de estas medidas:

N45ºE, 30ºNO = S45ºO, 30ºNO = N45º, 30ºN = N225º, 30ºN Afloramiento es la exposición de rocas en la superficie terrestre.

TIPOS DE ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS

Las fuerzas geológicas son de dos tipos:

endógenas (internas), destacándose principalmente las tectónicas, exógenas (externas), donde se destaca el clima.

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Las fuerzas endógenas tectónicas tienden a elevar la superficie terrestre y se las denomina colectivamente como diastrofismo. Estas fuerzas generan las estructuras que se van a estudiar a continuación.

1. PLIEGUES

Son estructuras generadas por estratos que han sufrido un esfuerzo de compresión y se deforman plásticamente después de superar el límite elástico.

Partes de un pliegue

Para su estudio y clasificación, los pliegues se dividen en partes que toman diferentes nombres:

Núcleo es la parte interior de un pliegue, su centro.

Flancos o Limbos son los costados de un pliegue.

Plano axial es un plano imaginario que pasa por el núcleo del pliegue, es decir, separa sus flancos.

Eje o Línea axial es una línea imaginaria producida por la intersección del plano axial con el pliegue. Esta línea es la que se marca en los mapas geológicos.

Cresta es el punto donde se curva, es decir, su máximo o mínimo. Si la cresta coincide con la línea axial el pliegue es simétrico; al contrario, si no coinciden es asimétrico.

Ancho del pliegue es la medida tomada de flanco a flanco.

Altura del pliegue es la medida tomada desde la cresta al núcleo.

Tipos de Pliegues

De acuerdo a la forma del pliegue se tienen los siguientes tipos:

Anticlinal es un pliegue convexo hacia arriba o aquel cuyo núcleo es la capa más vieja.

Sinclinal es un pliegue convexo hacia abajo o aquel cuyo núcleo es la capa más joven.

Monoclinal es un pliegue con un solo flanco.

Anticlinorio y Sinclinorio son una serie de pliegues anticlinales y sinclinales sucesivos, que en el primer de los casos forman una estructura anticlinal y en el segundo caso forman una estructura sinclinal.

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Pliegue buzante es un pliegue cuyo eje es buzante.

De acuerdo a la posición del plano axial se tienen los siguientes pliegues:

Pliegue vertical es aquel cuyo plano axial es completamente vertical (= 90º).

Pliegue inclinado es aquel con el plano axial inclinado entre 90º y 45º.

Pliegue recumbente es aquel con el plano axial inclinado < 45º.

Pliegue acostado es aquel cuyo plano axial tiende a ser horizontal.

De acuerdo a la forma de las capas que componen el pliegue, existen los siguientes tipos:

Regular es aquel con las capas en forma de arco.

Agudo o en chevron es aquel con las capas agudas o en punta.

2. FALLAS

Son fracturas de la corteza terrestre en las que se nota que ha ocurrido u ocurre un movimiento relativo que causa desplazamiento de las capas. Las fallas son estructuras planares, es decir que pueden representarse en tres dimensiones como planos y en dos dimensiones como líneas.

Partes de una falla

Para su mejor entendimiento y estudio, las fallas se dividen en las siguientes partes: Plano de falla es el plano a través del cual se produce el movimiento relativo de

dos bloques de roca.

Bloque o pared colgante es el bloque que se encuentra arriba del plano de falla.

Bloque o pared yacente es el bloque que se encuentra abajo del plano de falla.

Traza de la falla es la línea de la falla que se observa en superficie, producto de la intersección del plano de falla con la superficie terrestre.

Amplitud de la falla es la medida del desplazamiento de dos puntos, medida sobre el plano de falla.

Movimiento relativo de la falla es el movimiento relativo de los dos bloques, que se lo representa por dos semiflechas.

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Tipos de Fallas

Falla vertical es la falla cuyo plano tiene un ángulo de 90º con respecto a un plano horizontal.

Los seis tipos de fallas que se describen a continuación se derivan de las denominadas fallas de alto ángulo no verticales, que son aquellas cuyo plano tiene un ángulo <90º y >25º. Según el movimiento de los bloques se tienen los siguientes tipos:

Falla normal es aquella en que el bloque colgante se ha movido hacia abajo con respecto al bloque yacente.

Falla inversa es aquella en que el bloque colgante se ha movido hacia arriba con respecto al bloque yacente.

Falla de rumbo es aquella en que los bloques han tenido un movimiento a lo largo del rumbo del plano de falla.

Falla de buzamiento es aquella en que los bloques han tenido un movimiento a lo largo del buzamiento del plano de falla.

Falla oblicua es aquella con movimiento a lo largo del rumbo y el buzamiento.

Falla de bisagra es una falla donde uno de los bloques tiene un movimiento diferencial a lo largo del buzamiento del plano con un punto prácticamente fijo.

Falla de cabalgamiento o “trust” es una falla inversa en la cual la inclinación del plano es < 25º (falla de bajo ángulo).

Existen dos tipos de estructuras geológicas comunes que se presentan en serie continua y debido a la combinación de varias fallas normales:

Horst es un pilar tectónico limitado por fallas normales.

Graben es una depresión limitada por fallas normales.

CUENCA

Es una estructura en la cual la secuencia de capas individuales forman un patrón de afloramiento circular o elíptico con buzamiento hacia adentro. Las capas más jóvenes se presentan en el centro y aumentan en edad hacia afuera formando cinturones concéntricos. Se la describe también como un sinclinal cuyos flancos buzan en todas direcciones.

DOMO

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Es una estructura con una secuencia de capas que forman un patrón de afloramiento circular o elíptico con buzamiento hacia afuera. Las capas más viejas se encuentran en el centro y disminuyen en edad hacia la periferia formando cinturones concéntricos. Se la describe también como un anticlinal cuyos flancos buzan en todas direcciones.

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CAPITULO # 5

VOLCANES Y VOLCANISMO

INTRODUCCIÓN

De todas las fuerzas de la naturaleza, la erupción de un volcán es la más espectacular. En la antigüedad, las erupciones volcánicas se relacionaban con la actividad de ciertos dioses. Se calcula que alrededor de unos 500 volcanes han estado activos en los últimos 400 años y se estima que, debido a las erupciones, han muerto alrededor de 200.000 personas, siendo la devastación más grande la ocurrida en el volcán Tamboro de las Indias orientales, donde murieron en una sola erupción explosiva alrededor de 56.000 personas en 1.815.

Al contrario de este esquema de destrucción causado por el volcanismo, existen también beneficios relacionados, como por ejemplo el que las cenizas volcánicas produzcan suelos muy ricos y el que las emanaciones gaseosas hayan añadido tremendas cantidades de bióxido de carbono a la atmósfera. Otro de los campos de beneficio directo es la geotermia, en el cual se aprovecha el calentamiento del agua subterránea por un foco volcánico cercano para generar calefacción (baja entalpía) o energía eléctrica (alta entalpía).

En las zonas de riesgo volcánico, existen observatorios volcánicos que se encargan del monitoreo de los volcanes a través del estudio de ciertos parámetros medibles.

VOLCANES

CONCEPTO

Volcán es una abertura en la superficie terrestre a partir de la cual son arrojados material fundido (lava), fragmentos de roca sólida y gases.

Hablando en sentido estricto, el volcán se define como una abertura en la superficie terrestre y no como un apilamiento cónico de material. Sin embargo, existe la tendencia de denominar volcán al apilamiento de material.

PARTES DE UN VOLCÁN

Cima es la cúspide de un volcán de acumulación cónica.

Faldas o flancos de un volcán son los lados de un volcán.

Base de un volcán es la parte inferior del volcán donde el cono volcánico se pone en contacto con la superficie terrestre.

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Cámara magmática es un reservorio dentro de la corteza donde se acumula el magma antes de salir a la superficie terrestre a través del volcán.

Chimenea volcánica es el conducto que conecta la cámara magmática con el volcán y los cráteres.

Cráter es una abertura en un volcán de forma cónica a través de la cual salen los productos volcánicos. El cráter que se encuentra en la cima del volcán se conoce como cráter principal, mientras que aquellos que se encuentran en los lados del volcán se denominan cráteres secundarios o parásitos.

RELACION ENTRE ACTIVIDAD ÍGNEA Y ACTIVIDAD TECTÓNICA

Los más importantes cinturones mundiales de terremotos y volcanes coinciden con límites de placas litosféricas. Dos cinturones contrastantes son: el Midatlántico y el Mediterraneo-Pacífico.

Cualquier proceso que cause que parte del manto superior terrestre (astenósfera) se funda creará una lava fluida que tenderá a salir en erupciones moderadas y formar basaltos. Los volcanes que forman basaltos están localizados en todo el mundo y sus principales patrones tectónicos de ubicación son:

a lo largo de dorsales midoceánicas, donde las placas están divergiendo. Ej.: la Dorsal Midatlántica;

a lo largo de zonas de fracturas o “rifts”, localizadas en los continentes donde ocurre una ruptura continental y en los fondos oceánicos divergentes. Ej.: el Rift Africano;

a lo largo de localidades diseminadas y puntuales conocidas como puntos calientes. Ej. : Islas Hawaii.

Por el contrario, a lo largo de zonas de subducción o márgenes activas, los volcanes tienden a hacer erupciones explosivas y a descargar lavas pastosas que forman rocas volcánicas de colores claros (riolitas, andesitas). Estas clases de lavas se cree son el producto de la fusión de parte de la corteza continental subductada. Los ejemplos se encuentran a lo largo de las márgenes del Océano Pacífico, de la parte oriental del Caribe y en el Mediterráneo.

PRODUCTOS VOLCANICOS

Los productos volcánicos son de tres tipos: gases, líquidos y sólidos.

GASES VOLCÁNICOS

La liberación de los gases volcánicos suministra la fuerza propulsora para expulsar los otros productos volcánicos. Aunque componen entre el 1 y 2 % del peso total del magma original, se expanden en grandes burbujas a medida que alcanzan la superficie terrestre. La composición de la mayoría de los gases analizados consiste principalmente

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en vapor de agua (H2O v) y gases como CO2, SO2, N2, SO3, CO, H2, Ar, S2, Cl2, entre otros.

LÍQUIDOS VOLCÁNICOS

Los líquidos volcánicos se conocen con el nombre general de lava, cuyas propiedades físicas están controladas por su composición química.

Las lavas máficas o básicas son aquellas que contienen abundante Mg y Fe y a partir de las cuales se forman minerales de silicatos ferromagnesianos y plagioclasas ricas en Ca. Son relativamente calientes, con temperaturas de 1.000 a 1.200ºC, y tienden a ser poco viscosas y fluidas. Los gases de estas lavas escapan en forma continua, y esto da como resultado erupciones efusivas.

Las lavas máficas que fluyen suavemente forman, cuando se enfrían y endurecen, una corteza plegable que puede ser doblada y torcida en intrincadas formas, tomando una forma de lava acordonada denominada lava Pahoehoe.

Las lavas félsicas o ácidas son aquellas que contienen poca cantidad de Mg y Fe, pero tienen abundante proporción de Al, Na y K que forman feldespatos de K, plagioclasas ricas en Na y cuarzo. Son relativamente menos calientes, con temperaturas de 800 a 1.000ºC, y tienden a ser viscosas y poco fluidas o lentas. En estas lavas los gases escapan después de haber acumulado grandes presiones, y esto produce erupciones explosivas.

Las lavas félsicas, cuando se enfrían y endurecen, forman una corteza irregular y con puntas denominada lava Aa, producto de una lava viscosa que en la superficie se enfría y endurece rápidamente, la misma que se rompe continuamente debido al movimiento constante y lento de lava todavía fluida bajo ella. Más aún, algunas de estas lavas, debido a su alto contenido de SiO2, son tan lentas que se mueven solo unos cuantos metros por día, rompiéndose en bloques a medida que avanzan, por lo que se les denomina lava en bloques.

Los gases que se expanden dentro de la lava forman, cuando la lava se solidifica, unos espacios abiertos denominados vesículas.

Ciertas lavas félsicas forman una espuma que da como resultado una roca con vesículas muy finas denominada pumita, mientras las lavas máficas forman rocas vesiculares gruesas denominadas escorias.

Si las vesículas se rellenan secundariamente con minerales de cuarzo, calcita, yeso, etc., las estructuras redondeadas a irregulares formadas se denominan amígdalas, por lo que a la roca formada se la denomina amigdaloide. Ej. : basalto amigdaloide.

SÓLIDOS VOLCÁNICOS

Los chorros de gas que salen de los volcanes generalmente contienen grandes cantidades de sólidos, denominados colectivamente como piroclastos o tefra, que se

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componen de cristales de minerales, pedazos de rocas y fragmentos de vidrio. Estos piroclastos se clasifican de acuerdo al tamaño y forma, y según su proporción en la roca forman diferentes tipos de rocas volcano-sedimentarias.

TIPOS DE VOLCANES Y GEOMORFOLOGÍA VOLCÁNICA

El concepto común y corriente de un volcán es el de una montaña cónica con una base circular y un tope en forma de punta. Sin embargo, dependiendo de la naturaleza de los productos y de cómo éstos se acumulan, los volcanes se constituyen en una gran variedad de formas. Estos terrenos volcánicos incluyen: planicies y mesetas volcánicas, escudos volcánicos y varias clases de conos volcánicos.

1. PLANICIES Y MESETAS VOLCÁNICAS

Son terrenos planos de rocas ígneas volcánicas formados por lavas máficas muy fluidas, expelidas generalmente en las denominadas erupciones de fisuras que son expulsiones de material volcánico a través de fracturas de gran longitud. Son geoformas regionales en extensión que pueden cubrir > 250.000 Km2 y alcanzar espesores de hasta 1 Km. Las planicies volcánicas son áreas de poco espesor y las mesetas volcánicas son áreas de gran espesor.

Estos terrenos también se pueden formar por los fenómenos eruptivos especiales conocidos como avalanchas incandescentes.

2. ESCUDOS VOLCÁNICOS

Son geoformas constituidas por acumulaciones volcánicas con apariencia de escudo invertido, con una base muy amplia, pendiente suave de sus laderas (< = 12º) y gran altura (= 9 Km. en promedio). Se forman como producto de erupciones en las grandes cuencas oceánicas, asociados con dorsales midoceánicas, arcos volcánicos insulares y puntos calientes. Debido a las amplias bases que presentan también se los denominan volcanes de plataforma. Son formados por erupciones de lavas máficas que tienen como representantes a los volcanes del archipiélago de Hawaii, por lo que también se los denomina como volcanes tipo hawaiano. Este tipo de erupción se caracteriza por la tremenda salida de lava basáltica, que construye una amplia base convexa hacia arriba. Debido a la alta fluidez de la lava los gases se liberan rápidamente, existiendo “surtidores de lava” que se proyectan a alturas de 300 m o más. El Mauna Loa es el volcán que por más tiempo ha permanecido en actividad en el mundo: desde 1.832 ha expelido lava intermitentemente por un total de más de 1.300 días. La erupción más larga fue aquella que comenzó el 20 de Abril de 1.873 y duró cerca de año y medio. Su compañero, el Kilauea, tiene una historia eruptiva parecida, pero se diferencia en la presencia de grandes cantidades de piroclastos en el área de la caldera y en la presencia del gran lago de lava Halemaumau, que cambia de nivel durante el período eruptivo debido a la circulación de lava desde la cámara magmática.

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Una erupción típica comienza con la abertura de una o varias fisuras de algunas millas de longitud, a lo largo de los flancos del volcán. En las etapas iniciales, se forman surtidores de lava en las fisuras que aumentan la intensidad de su actividad hasta que alcanzan una altura de decenas de metros. Suben grandes nubes cientos de metros arriba de las fuentes y la lava corre por los flancos del volcán. Los surtidores disminuyen o cesan su actividad a medida que las emanaciones gaseosas decrecen, y un corto período de erupciones termina la secuencia.

Algunos de los materiales que se forman son la pumita y el “pelo de Pelée” (lana de vidrio natural) que llueven durante las etapas de los surtidores. También se forman los tipos de lava Pahoehoe y Aa.

3. CONOS DE CENIZA

Son acumulaciones piroclásticas de forma cónica con una base pequeña, con flancos de pendiente relativamente grande (en promedio = 30º) y con poca altura (en promedio = 450 m). Debido a que se forman exclusivamente por la acumulación de piroclastos, también se denominan conos de tefra. Los flancos típicamente empinados de estos volcanes se deben a la angularidad de los fragmentos, donde destacan los de tamaño de la ceniza.

El volcán Paricutín en México es un ejemplo de este tipo de volcanes. El 18 de Febrero de 1.943, después de una actividad sísmica inusitada en un sector 400 Km. al oeste de la ciudad de México, hizo su aparición un volcán con erupciones de grandes cantidades de ceniza, escoria y bombas en una meseta con actividad volcánica antigua. En una noche se había levantado un cono de 10 m de altura y al cabo de 9 años de continua actividad, el cono alcanzó 500 m de altura. La actividad explosiva estuvo acompañada de continuas salidas de flujos de lava a través de fisuras basales en el cono. La distancia máxima a la que viajaron estos flujos de lava es de 10 Km., los cuales arrasaron el pueblo de San Juan de Parangaricutiro y otros pueblos más, vecinos al volcán.

4. CONOS VOLCÁNICOS COMPLEJOS

Son acumulaciones cónicas con características morfológicas y eruptivas medias de los dos anteriores tipos. Las erupciones combinan el carácter efusivo y el explosivo, dando como resultado dos tipos de materiales volcánicos, piroclastos y flujos de lava, dispuestos en forma de capas intercaladas, por lo que se conocen también con el nombre de Estratovolcanes. Los flujos de lava pueden derramarse por fisuras en los flancos o por el cráter central ubicado en la cima, cuando los flancos se encuentran reforzados.

Ejemplos de este tipo de volcanes son los de la cordillera andina, el Stromboli, el Ve- subio y el Vulcano en la región mediterránea, el Fujiyama en Japón, etc. Ciertos vulcanólogos clasifican los volcanes de este tipo de acuerdo a sus características eruptivas.

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Las pendientes de un estratovolcán típico son muy abruptas cerca de la cúspide, pero su inclinación decrece hacia la base. Durante una erupción explosiva muchos de los bloques grandes, de las bombas y de las escorias gruesas caen cerca del cráter y forman una pendiente estable con inclinación hasta de 40º; muchas de las escorias más chicas caen más lejos, en tanto que la ceniza se asienta en un radio mayor en cantidades decrecientes a medida que se alejan de su foco de origen. Las lavas que brotan del cráter central fluyen por la pendiente de la parte superior del cono y, si son muy fluidas, continúan en movimiento hasta que una gran parte se esparce sobre las pendientes inferiores, pero si son viscosas se endurecen sobre las propias pendientes superiores. En muchas ocasiones la lava brota a través de los flancos del cono a diversos niveles.

5. CONOS VOLCÁNICOS COMPUESTOS

Son conos volcánicos complejos levantados en la parte superior de escudos volcánicos. Según ciertos vulcanólogos, si un cono de ceniza llegara eventualmente a reforzarse para tornarse en un gran cono complejo y si los flujos de lava altamente fluida que salen por la base se acumulan tomando un gran espesor tal que formen un escudo volcánico, entonces el resultado sería un cono compuesto.

Algunos vulcanólogos utilizan el nombre de conos volcánicos compuestos para designar también a los estratovolcanes.

OTRAS CARACTERÍSTICAS PRODUCIDAS POR VOLCANISMO

Son fenómenos y estructuras producidos directa o indirectamente por volcanismo, de los cuales se describen los más destacables:

1. CALDERAS

Son estructuras circulares o cráteres ensanchados que tienen diámetros mayores a 1,5 Km. Se forman por explosión de la cima de un volcán o por colapso de la misma. Las calderas de islas oceánicas pueden encerrar un cuerpo de agua que puede ser usado como puerto, mientras que las calderas continentales pueden transformarse en lagos si es que se llenan con agua. Después de formada una caldera, si persiste un resto de actividad volcánica se originarán en la superficie de la caldera unos “domos volcánicos” ubicados generalmente en posición media, que, en caso que la caldera se transforme en lago, quedarán como pequeñas islas.

2. “LAHARES” o FLUJOS PIROCLÁSTICOS

Son flujos formados por una mezcla de tefra y agua, la misma que se genera por la fusión de un glaciar que puede encontrarse en la cima de un volcán cuya actividad ha cesado por algún tiempo y nuevamente se reactiva, o por una lluvia torrencial que se produce en la cima de un volcán debido al vapor de agua condensado, generado por una gran erupción. Los lahares se mueven por los valles de los ríos o siguiendo las pendientes de las laderas del volcán con velocidades de 30 a 50 Km/h, pueden alcanzar grandes distancias y son capaces de destruir todo a su paso.

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3. MANANTIALES CALIENTES o FUENTES TERMALES

Son “afloramientos” de agua subterránea caliente. Se forman debido a la circulación de agua en el subsuelo que llega a ponerse en contacto con roca caliente y de esta manera se calienta a temperaturas que superan la temperatura promedio del aire en la región. Cuando el agua caliente que aflora está mezclada con lodo, los gases que contiene el agua escapan en forma de burbujas y se denomina al manantial como pozo de lodo hirviente.

4. “GEYSERS”

Son manantiales de agua caliente intermitentes, dotados de un sistema especial de calentamiento y desfogue con erupciones de agua y vapor. Se forman cuando existe en la roca del sitio una red de aberturas subterráneas interconectadas, desde las cuales el agua puede escapar de manera súbita, una vez acumulada y calentada. El principio físico que controla la acción del geyser es que a medida que aumenta la presión hidrostática, también aumenta el punto de ebullición del agua.

5. FUMAROLAS

Son grietas y grandes aberturas que descargan gas de forma no explosiva. Los gases típicos de las fumarolas son el bióxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno; este último es un gas letal inodoro y más denso que el aire, por lo que tiende a acumularse en lugares bajos.

ERUPCIONES VOLCÁNICAS CLÁSICAS

A continuación se narrarán algunas erupciones volcánicas históricas, memorables por la destrucción que han causado.

1. EL VESUBIO Y POMPEYA

El Vesubio es un estratovolcán de tamaño promedio, que descansa dentro del piso de una gran caldera del otrora gigantesco volcán denominado por los romanos Monte Somma. El nacimiento del Monte Somma tuvo lugar quizás hace 100.000 años, pero después de construir un gran cono se volvió inactivo. En la terminología vulcanológica, un volcán es:

inactivo si es que no ha hecho erupción durante tiempos históricos (< 10.000 años),

dormido si es que ha hecho erupción durante tiempos históricos, pero ha estado quieto durante los últimos 50 años,

activo si ha hecho erupción durante los últimos 50 años, y extinguido si ha cesado su actividad para siempre.

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Los romanos sabían que el Monte Somma era un pico volcánico, pero debido a que pensaban que estaba extinguido, construyeron cerca de él las ciudades de Pompeya y Herculano.

Después de un período de inactividad, el Monte Somma erupcionó en el año 79 DC, siendo la erupción descrita por el historiador romano Plinio el Joven, cuyo tío, Plinio el Viejo, murió observando la erupción.Análisis de las gruesas capas de tefra son básicos para reconstruir lo que pasó. Durante una serie larga y terrible de violentas explosiones, una capa de tefra félsica con mucha pumita, de 2,5 m de espesor, se depositó sobre Pompeya. Esta tefra sepultó la ciudad y sofocó a los residentes mientras descansaban. El calor incrementado paulatinamente sobre el cráter volcánico y el vapor condensado crearon corrientes que generaron tormentas locales. La lluvia torrencial saturó la tefra en el lado occidental del cono y creó flujos de lodo volcánico que se desplazaron hacia abajo y sepultaron Herculano. Después que el reservorio magmático se agotó, el pico entero del Monte Somma colapsó, dejando una caldera gigante cuya pared noreste todavía existe pero cuya mitad suroeste está abierta y es sobre la que se ha construido el actual Vesubio.

Se conoce como erupción plineana a aquella donde ocurren eyecciones explosivas de grandes cantidades de lava, en el orden de varios Km3, que causan que el tope del cono colapse y forme una caldera. Este tipo de erupción puede acompañarse o no por flujos de tefra.

2. KRAKATOA

Krakatoa es una palabra que designaba antiguamente a tres pequeñas islas situadas en el estrecho de Sunda entre las islas de Sumatra y Java. Aquí se produjo una de las erupciones más violentas que registra la historia. El 20 de Mayo de 1.883, después de 200 años de estar dormido, el volcán Krakatoa empezó una serie de erupciones de moderadas a débiles. Esta actividad se mantuvo por tres meses y, de repente, un cambio brusco tuvo lugar, generándose una erupción gigantesca el día 26 de Agosto a las 13h00. Las explosiones se oyeron a través de Java a más de 150 Km. de distancia, continuando toda la tarde y noche y provocando una caída de tefra que hacía imposible ver aún con lámparas. A las 10h02 de la mañana siguiente, una erupción explosiva proyectó tefra a 80 Km. de altura en la atmósfera, la cual se distribuyó en un área de 800.000 Km2. Residentes de la Isla de Rodríguez, a una distancia aproximada de 5.000 Km. en el Océano Indico, reportaron que oyeron sonidos parecidos a los de fuegos artificiales. La actividad continuó hasta Febrero de 1.884, y cuando terminó, aproximadamente 18 Km3 de tefra se esparcieron a través de 4’000.000 Km2.

Cuando el tope del Krakatoa colapsó y el piso de la caldera se sumergió, una porción del piso marino se desplazó hacia abajo. Cuando el fondo de un cuerpo de agua es desplazado repentinamente, se producen olas en la superficie. En el caso del evento de Krakatoa, las olas que se produjeron fueron gigantescas, alcanzando hasta 30 metros de altura, las mismas que penetraron hasta 150 Km. tierra adentro en Java y Sumatra, destruyendo todo a su paso. Estas olas, denominadas tsunamis de acuerdo

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a la palabra japonesa para designar las olas de puerto, fueron las causantes de la muerte de aproximadamente 36.000 personas.

Debido a la formación de la caldera gigante de 275 m de profundidad, desaparecieron dos tercios de Krakatoa, y todo lo que quedó fue tres remanentes de las islas y un cono volcánico nuevo que ha formado una pequeña isla denominada Anak Krakatoa. La erupción del Krakatoa se puede considerar como la más famosa erupción plineana de los tiempos recientes.

3. MONTE PELÉE

La erupción de 1.902 del Monte Pelée en la Martinica (una de las Antillas Menores) es considerada por muchos vulcanólogos como la más dramática de la historia. Las actividades eruptivas del Monte Pelée introducen a los geólogos al fenómeno de nube ardiente (del francés nuée ardente), que consiste en una mezcla de tefra caliente y gases incandescentes que se mueve pendiente abajo como una avalancha incandescente.

La cima del Monte Pelée estaba situada al N de la ciudad de Saint Pierre, capital de la Martinica. Llegando cerca de la cima y dirigiéndose al SO se encuentra el valle del Río Blanche. Muchas avalanchas incandescentes originadas en la cima del monte viajaban a través del valle del río y terminaban en el mar; inclusive estos fenómenos eruptivos habían sido pintados y fotografiados por artistas de la época.

Las primeras señales de la ronda fatídica de actividad volcánica fueron observadas por un profesor de escuela el día 2 de Abril. El 23 de Abril hubo caída de tefra y gases de sulfuro se empezaron a esparcir, creciendo esta actividad a medida que pasaron los días. A finales de Abril, las caídas de tefra empezaron a sofocar las calles de St. Pierre, situada 10 Km. al sur de la cima. Algunos negocios cerraron y los pájaros y caballos caían muertos en la ciudad, por lo que los residentes comenzaron a abandonarla. Sin embargo, el gobernador francés quería retener a la gente para que pudiera votar en las elecciones, programadas para el 10 de Mayo. Organizó una comisión que rápidamente informó que St. Pierre no estaba en peligro, pero esta acción no fue suficiente para detener la salida de la gente, por lo que el 6 de Mayo mandó a cercar la ciudad con tropas.

La ciudad estaba atestada con varios cientos de refugiados del campo cuando, a las 7h50 del 8 de Mayo, cuatro fuertes explosiones convulsionaron al Mt. Pelée. Una de ellas disparó una avalancha incandescente que inicialmente se encaminó por la quebrada; sin embargo, fue tan inmensa que no siguió la aguda vuelta del valle, sino que se dirigió al sur hacia St. Pierre. Dos minutos más tarde, la nube ardiente llegó a la ciudad, parando el reloj del hospital militar a las 7h52 y matando instantáneamente a cerca de 30.000 personas, incluyendo al gobernador. Debido al tiempo de llegada, se calculó que la avalancha debe haber alcanzado una velocidad promedio de 150 Km/h.

Se cuenta que el fenómeno eruptivo se inició por el magma alojado en la chimenea, producto de una erupción previa, que se solidificó convirtiéndose en un tapón de roca

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que obstruía el conducto. Hacia fines de 1.901, el vapor contenido en el interior del volcán había desarrollado tal presión que pudo empujar ese tapón hacia arriba, hasta hacerlo sobresalir 500 metros por encima del borde del cráter. Se quedó atascado a dicha altura, semejando una gigantesca aguja roma a la que se dio el nombre de “la espina del Pelée”. Sin embargo, la presión seguía aumentando en el interior y no podía quedar reprimida indefinidamente, por lo que ocurrió una tremenda explosión al reventar el vapor por un lado del volcán, el 8 de Mayo de 1.902, produciéndose de esta manera la nube ardiente.

La destrucción de la ciudad fue casi total. Sólo dos personas sobrevivieron, una de ellas un prisionero. Los otros murieron en segundos por inhalación de los gases y se estima, por observaciones, que la temperatura de la avalancha debe haber estado entre 650 y 700ºC. De la ciudad ningún edificio quedó en pie, a excepción de ciertas paredes de piedra de los edificios principales. Como St. Pierre era un puerto, la mayoría de las construcciones eran de madera, por lo que debe haberse encendido como un fósforo gigantesco.

El término erupción peleana se aplica a una erupción en la cual el magma es “disuelto” por los gases y expelido en forma de nube ardiente, no ocurriendo flujos de lava.

DISTRIBUCION DE VOLCANES

Los volcanes se encuentran en casi todas partes del mundo, tanto en tierra (conocidos como volcanes subaéreos) como en los fondos marinos (conocidos como volcanes submarinos). Pero, la mayoría de ellos se encuentran concentrados en unas cuantas zonas.

Los volcanes subaéreos ocurren a lo largo de:

el cinturón de fuego del Pacífico; el cinturón Atlas-Alpino-Caucásico-Himalayo; el cinturón Africano oriental.

Los volcanes submarinos, por el contrario, se encuentran ubicados en las regiones conocidas como dorsales midoceánicas y en puntos calientes, distribuidos a lo largo de todos los fondos oceánicos del mundo.

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CAPITULO # 6

SISMOS E INTERIOR TERRESTRE

INTRODUCCIÓN

Los antiguos japoneses pensaban que los sismos o terremotos eran el resultado de violentos movimientos de una araña gigante que sostenía la tierra en su espalda. Los griegos y romanos, considerablemente más científicos, asumían que los terremotos se producían por escape de aire de cavernas subterráneas o por el colapso de amplias cavidades subterráneas. En la Edad Media, se creía que los terremotos se debían a castigo divino infligido a las ciudades por los pecados de sus habitantes.

Los europeos dieron un tratamiento más científico a los terremotos después del gran terremoto que devastó a Lisboa en 1.755, y el estudio sistemático de los terremotos en los Estados Unidos se impulsó a partir del terremoto de San Francisco de 1.906. Hoy en día, la mayor parte de las personas se interesan en los terremotos por los efectos que estos tienen sobre la corteza terrestre, los seres humanos y las estructuras. De todos los terremotos que suceden cada año (alrededor de 150.000), probablemente sólo uno o dos producen efectos espectaculares, como deslizamientos de tierra, levantamientos o depresiones del terreno, y aproximadamente unos cien de ellos son lo suficientemente fuertes cerca de su origen como para destruir vidas humanas y propiedades. El resto son demasiado débiles para causar efectos importantes.

CONCEPTOS

Sismo o Terremoto es un temblor o movimiento natural de la corteza terrestre.

Por los daños y efectos que causan, existen dos clases de sismos: microsismos, con efectos no catastróficos (en sentido común se conocen como

temblores), y macrosismos, con efectos catastróficos (en sentido común se conocen como

terremotos).

Hipocentro o Foco sísmico es el sitio en el interior de la tierra donde se produce el sismo, desde donde este se propaga en todas direcciones según ondas aproximadamente concéntricas.

Epicentro es el sitio que queda verticalmente situado encima del foco sobre la superficie terrestre.

De acuerdo a la ubicación del hipocentro en profundidad, los sismos se dividen en: someros entre 0 y 60 Km. de profundidad, intermedios entre 60 y 300 Km. de profundidad,

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profundos entre 300 y 800 Km. de profundidad.

Sismología es la ciencia que se dedica al estudio de los sismos.

NATURALEZA DE LOS SISMOS

Actualmente, la mayoría de los sismos se explican como resultado del deslizamiento de masas rocosas a lo largo de fallas, es decir, se les atribuye un origen tectónico. Sólo unos cuantos están asociados con las erupciones volcánicas, pero son locales y de potencia moderada.

TEORÍA DEL REBOTE ELÁSTICO

Es una teoría que explica la relación entre las fallas y los terremotos, aunque en ella no se analizan las fuerzas que producen el fallamiento, sino la manera en la cual se comportan las rocas cuando son sometidas a esas fuerzas.

El enunciado es el siguiente:

“A medida que los esfuerzos aumentan a ambos lados de la falla, la roca comienza a deformarse con lentitud para luego romperse repentinamente cuando los esfuerzos sobrepasan el límite elástico de la roca, produciéndose un estallido y la liberación de la energía acumulada que se propaga en ondas, después de lo cual se restablece el equilibrio del sistema”.

Cuando las fallas que provocan un terremoto interceptan la superficie terrestre, se puede producir un desnivel del terreno donde se observa el plano de falla, conocido como escarpa de falla. Las escarpas de falla pueden representar un importante salto del relieve en el terreno de algunas decenas de metros.

ONDAS SÍSMICAS

Son las ondas producidas por un terremoto y a través de las cuales se produce la transmisión de la energía del mismo. Son ondas elásticas, es decir, relacionadas con las propiedades elásticas de la materia.

En un terremoto se producen dos tipos generales de ondas, dependiendo del lugar donde se transmiten o viajan:

1. ONDAS INTERNAS

Son también conocidas como ondas de cuerpo y son aquellas que viajan internamente y penetran profundamente en el interior terrestre.

Se dividen en dos subtipos:

ONDAS P o PRIMARIAS, conocidas de esta manera debido a que son las primeras registradas en los sismogramas. Se clasifican físicamente como

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longitudinales y compresionales, por lo que se propagan en cualquier medio (sólido, líquido o gaseoso). Alcanzan velocidades promedios de 5,4 a 13,8 Km./s.

ONDAS S o SECUNDARIAS, denominadas así por encontrarse en los sismogramas después de las anteriores. Físicamente son ondas transversales, de corte o de cizalla, por lo que se propagan solo en medio sólido. Las velocidades promedios que alcanzan van de 3,2 a 8 Km./s.

2. ONDAS SUPERFICIALES o LARGAS (L)

Son las ondas que se propagan en la superficie terrestre. Se producen cuando las ondas internas se interceptan con la superficie, y se las denomina como largas debido a su aparición en los sismogramas en último lugar. Estas son las ondas destructivas en un terremoto y se propagan sólo en sólidos con velocidades de 3 a 7,3 Km./s.

Se dividen en dos subtipos:

ONDAS LOVE, las cuales deben su nombre al científico que las descubrió, son ondas de cizalla en el plano horizontal, es decir que se las siente como una oscilación de lado a lado.

ONDAS RAYLEIGH, que también deben su nombre al científico que las descubrió, son ondas de cizalla en el plano vertical, es decir que causan que la superficie terrestre se mueva de arriba para abajo, como las olas en alta mar. Son las más dañinas en los terremotos.

SISMÓGRAFOS

Son instrumentos que registran automáticamente las ondas sísmicas. Su funcionamiento se debe al principio físico de la inercia, que hace permanecer inmóvil a un péndulo de masa considerable en tanto el marco al cual se halla acoplado se mueve por el sismo.

De acuerdo a las componentes de las ondas sísmicas que registran, se dividen en dos tipos: verticales y horizontales.

En general, un sismógrafo está constituido por los siguientes componentes:

una base de concreto anclada a la roca, un soporte de la masa pesada, una masa pesada, un brazo horizontal y un alambre (sism. horizontal) o un resorte (sism. vertical), un espejo pegado a la masa, un rayo de luz incidente sobre el espejo, un tambor (rodillo) registrador con mecanismo de relojería, papel fotográfico sobre el tambor registrador.

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Una estación sísmica debe contar por lo menos con dos sismógrafos horizontales dispuestos ortogonalmente, para registrar todas las componentes horizontales del movimiento sísmico, y un sismógrafo vertical, para registrar las componentes verticales.

SISMOGRAMA

Es el registro gráfico del terremoto, o sea el registro gráfico de las ondas sísmicas. Un sismograma consta de tres tipos de ondas, representadas por segmentos de líneas en forma de zigzag. Los estudios realizados han convencido a los sismólogos que el primer segmento representa las ondas P, el segundo las ondas S y el tercero las ondas L.

DETERMINACION DE EPICENTROS

El estudio de los sismogramas ayuda en la determinación de los epicentros de los terremotos.

El intervalo entre los puntos donde comienzan las ondas P y las ondas S se usa para determinar la distancia de la estación al epicentro. Un caso de determinación podría ser el siguiente:

Dt = 9 minutos 10 segundos, VP = 12 Km./s, VS = 6,4 Km./s, S = X Km.

X X ---- - ----- = Dt (teóricamente) VS VP

En la realidad, las ondas se inician en un foco sísmico a velocidades considerablemente menores y se aceleran constantemente a medida que se profundizan en el interior terrestre. En consecuencia, lo anterior es un asunto de cálculo y no simplemente de álgebra, para lo cual nos sirven tablas y gráficos hechos para todos los valores de S menos P. Ej. : 9 minutos 10 segundos corresponden a 70º, es decir, 7.700 Km.

Para la ubicación geográfica de un epicentro, se deben escoger las distancias al epicentro en tres o más estaciones sísmicas ampliamente separadas. Los círculos trazados sobre un globo con estas distancias se interceptan, como radios, en el epicentro.

ESCALAS DE INTENSIDADES SÍSMICAS

La línea que une puntos de igual intensidad en un sismo se denomina isosista o línea isosísmica. Algunas de estas líneas tienen trazos muy irregulares.

Existen dos escalas de intensidad de uso común:

1. ESCALA DE MERCALLI.- es una escala utilizada por primera vez en el año de 1.880, revisada y modificada por Giuseppe Mercalli en 1.902, a quien debe su nombre. Después sufrió otra modificación en el año de 1.931, y es la que ha llegado hasta nuestros días. Consiste en una evaluación subjetiva de daños y otros efectos observables, por lo que se la considera como una escala cualitativa, en la cual los

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números romanos representan intensidades desde el I hasta el XII, las mismas que se relacionan con la perturbación o destrucción observada y con las sensaciones humanas.

2. ESCALA DE RICHTER.- fue creada por Charles F. Richter en 1.935. Se basa en la comparación de los registros gráficos hechos por los sismógrafos de tipo común. Las cifras que expresan magnitudes son logaritmos de base 10 de los trazos de amplitud máxima, registrados por dichos instrumentos a una distancia ideal de 100 Km. del epicentro. Como los valores son logarítmicos, las diferencias entre las clases sucesivas son muy grandes. Es un método cuantitativo en el cual las magnitudes, que pueden variar del 1 al 10, expresan la energía liberada en las rocas. Ej. : un terremoto de magnitud 8 libera 3.500 veces más energía que uno clasificado como de magnitud 6 y 200.000 veces más energía que uno clasificado como de magnitud 5.

ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA

Los sismólogos calculan que ocurren alrededor de un millón de terremotos anualmente, la mayor parte de ellos imperceptibles.

Los terremotos proporcionan una especie de “mecanismo de rayos X” que permite observar el interior terrestre. Cada temblor fuerte envía datos que se recogen mediante sismógrafos distribuidos en todo el mundo, dando los siguientes resultados:

todas las estaciones situadas dentro de los arcos terrestres comprendidos en 103º (11.300 Km) desde el epicentro, reciben las ondas P, S y L, alcanzando estas una profundidad máxima de 2.900 Km.;

entre los 103º y los 143º (4.400 Km.) hay una zona de sombra para las ondas P y S y se registran sólo las L;

entre los 143º y los 180º se registran ondas P y L, pero las ondas P llegan retrasadas al proceder de una profundidad mayor a 2.900 Km.

De esta manera, se han llegado a esquematizar las divisiones del interior terrestre y la naturaleza de las mismas.

ALGUNOS TERREMOTOS HISTÓRICOS

LISBOA - PORTUGAL, 1755

Este fue el primer gran terremoto que azotó a Europa en cientos de años. El terremoto se presentó como una serie de tres grandes sacudidas. La primera de ellas se dio a las 9h40 del 1ero. de Noviembre de 1.755, día de Todos los Santos, cuando las iglesias se encontraban repletas de gente. Este primer movimiento se prolongó por 6 ó 7 minutos (bastante más largo que lo usual) y destruyó todos los edificios grandes y la mitad de las casas de la ciudad, entre los cuales cayeron todas las iglesias, matando a miles de personas. Se dice que de las 30.000 muertes registradas, la mayoría murió por el colapso de las iglesias. El segundo movimiento, alrededor de 20 minutos después del primero, hizo caer el malecón de mármol en las riveras del Río Tagus, donde murieron

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algunos sobrevivientes que se habían refugiado ahí y que cayeron al agua. El tercer movimiento ocurrió alrededor del mediodía.

El primer temblor causó el retiro del mar del puerto, y alrededor de las 10h00 regresó en forma de una tsunami estimada en 5 a 15 m de altura que penetró 1 Km. tierra adentro y que, en su resaca, barrió con todo lo que encontró a su paso. Ocurrieron otras 3 tsunamis de alrededor de 5 m de altura en las siguientes 4 horas. Las tsunamis llegaron hasta Irlanda, a 1.800 Km. de distancia, y a Antigua, una de las Antillas menores, a 5.600 Km. al otro lado del Atlántico.

El terremoto, en general, se lo sintió en un área de 28’000.000 de Km2 y disturbó los lagos y ríos en casi toda la Europa occidental.

SAN FRANCISCO - CALIFORNIA - USA, 1.906

Alrededor de las 5h00 del 18 de Abril de 1.906, las personas que vivían en la región de la Bahía de San Francisco, hacia el centro de California, fueron despertadas bruscamente y algunas de ellas expulsadas de las camas por la sacudida de un terremoto de gran violencia, que derrumbó como consecuencia a la mayor parte de los edificios de San Francisco. La rotura de tuberías de gas produjo miles de incendios, y debido a que las tuberías de agua también se rompieron no se pudo apagar los incendios, que ardieron por muchos días causando más destrozos y pérdidas económicas y de vidas que el temblor mismo. Como resultado de este terremoto murieron 700 personas.

Este terremoto está relacionado con la actividad de la Falla de San Andrés, que es de tipo transcurrente entre las placas Pacífica y Norteamericana, con un movimiento relativo hacia el noroeste y sureste respectivamente, y con una velocidad de desplazamiento, calculada por una nueva técnica de láser por satélite, de alrededor de 9 cm por año. La actividad de esta falla ha causado una serie de terremotos a través de muchos años, siendo uno de los más recientes y notables por su intensidad, aproximadamente 7,1 Richter, el que ocurrió en Loma Prieta y que afectó a San Francisco y Oakland principalmente, muriendo 67 personas el 17 de Octubre de 1.989.

NUEVA MADRID - MISSOURI - USA, 1.811 - 1.812

Un poco después de las 2h00 del 16 de Diciembre de 1.811, un gran terremoto sacudió la región de Nueva Madrid; le siguieron 27 repeticiones antes del amanecer y una serie declinante de movimientos en los días siguientes. El 23 de Enero de 1.812 ocurrió un segundo temblor grande y el 7 de Febrero del mismo año ocurrió el terremoto más fuerte de todos. En un período de tres meses en Lousville, Kentucky, a 300 Km. del epicentro, se sintieron alrededor de 1.874 sacudidas. Los tres grandes terremotos se sintieron hasta Quebec, Canadá, en la costa Atlántica, y en las montañas Rocallosas en la otra costa pacífica.

Si se compara el terremoto de Nueva Madrid con otros grandes terremotos, no ha sido ni el más dramático ni el más destructor, debido a que ocurrió en una zona poco poblada en esa época, pero se calcula que ha sido uno de los más grandes en magnitud. El área afectada denota una serie de fracturas, diques de arena, extrusiones de arena, domos

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elevados, derrumbes, terrenos hundidos, lagos, pantanos y el curso del río Mississippi cambiado por varios kilómetros debido a que la planicie aluvial se elevó en ciertas partes y se hundió en otras por varios metros.

Otro punto importante con respecto a este terremoto es que su epicentro está lejos de cualquier límite de placas conocido. Los expertos piensan que se trataría de una zona de rift antigua que se está activando nuevamente.

ASSAM - INDIA, 1.897

Cerca de las 17h15 del 12 de Junio de 1.897, un terremoto de gran magnitud sacudió la provincia de Assam, en India. El daño causado a edificios fue casi total en un área de cerca de 45.000 Km2, y la aceleración fue tan fuerte que venció la gravedad y proyectó piedras hacia arriba. Este es uno de los terremotos de mayor magnitud conocidos, y aún así sólo unas pocas personas murieron. La sacudida produjo grandes derrumbes, abrió grietas, desplazó suelos aluviales, arruinó bosques y sembríos de arroz y produjo ondas visibles en el terreno. Se sintieron miles de repeticiones en los dos siguientes años. Otro terremoto ocurrió en la misma zona en 1.950 con una magnitud de 8,6, dejando 1.500 muertos.

BAHIA DE SAGAMI - JAPÓN, 1.923

El primero de Septiembre de 1.923, un gran terremoto destruyó Yokohama y gran parte de Tokio, las dos ciudades ubicadas en la Bahía de Sagami. A las 11h58 se produjo un violento movimiento que derrumbó muchos edificios. Siguieron otros movimientos menores que, junto con el primero, causaron miles de incendios que fueron extendidos por fuertes vientos y por la falta de agua para apagarlos. Las olas en la costa destruyeron muchos barcos. Como resultado ocurrieron cerca de 100.000 muertes, en parte por los incendios, y quedaron alrededor de 1’000.000 de personas damnificadas en Tokio. El fondo de la Bahía de Sagami sufrió hundimientos de decenas de metros.

CHILE, 1.960

En el año de 1.960, la atención mundial se centró en Chile debido a una serie de terremotos que comenzaron el 21 de Mayo y se extendieron por varios meses en intervalos regulares, causando una serie de daños y la pérdida de cerca de 10.000 vidas en una extensa zona de norte a sur. La experiencia de Chile es notable puesto que, en un período corto de 2 días, ocurrieron 3 grandes terremotos de magnitudes entre 8,3 y 8,9, y en 11 días se sintieron 40 temblores, todos de gran magnitud. Una tsunami generada por el primero de los grandes terremotos sumó a los daños causados. En el paisaje ocurrieron cambios notorios, con grandes derrumbes en las laderas de las montañas y extensas zonas costeras hundidas por algunos metros. Al final, los daños a la propiedad se calcularon en 500’000.000 de dólares.

PRINCE WILLIAM SOUND - ALASKA - USA, 1.964

Uno de los más grandes terremotos de los últimos años azotó a Alaska el 27 de Marzo de 1.964, matando 114 personas y causando alrededor de 350’000.000 de dólares en

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daños a la propiedad. La magnitud del terremoto fue de 8,6. Varios hundimientos, deslizamientos y derrumbes causaron grandes daños en la ciudad de Anchorage. Las líneas del ferrocarril se torcieron, las autopistas se cayeron, las líneas de gas se rompieron y la torre de control del aeropuerto colapsó. Hubo un flujo de suelo que transportó una zona de casas residenciales hacia el mar a través de una pendiente. El movimiento principal duró de 3 a 4 minutos y causó daño al terreno y estructuras en un área de 130.000 Km2.

Esta actividad sísmica se produjo a través de una falla denominada Denali. El desplazamiento repentino del piso marino causó tsunamis que llegaron hasta California e inclusive pequeñas olas a Hawaii, Japón y la Antártida.

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ESCALA MODIFICADA DE MERCALLI CON LAS MAGNITUDES RICHTER CORRESPONDIENTES

ESCALA ESCALA NÚMEROSMERCALLI MODIFICADA RICHTER POR AÑO

I. Detectado sólo por sismógrafos. < 3,4 800.000

II. Sentido sólo por poca gente, generalmente en pisos altos 3,5 de edificios.

30.000 III. Sentido por personas que descansan; duración suficiente para ser estimado. Vibraciones similares a camiones que 4,2 pasan.

IV. Sacudida sentida por alguna gente afuera y muchas adentro, 4,3 sonidos de vajilla, mecida de carros parados.

4.800 V. Sentido por casi todos, mucha gente se despierta, sacudida de camas y muebles, edificios y otros objetos altos pueden 4,8 disturbarse, los péndulos de relojes pueden detenerse.

VI. Sentido por todos, las ventanas se pueden romper, el yeso puede cuartearse, las lámparas oscilan, los muebles pesa - 4,9 - 5,4 1.400 dos pueden moverse. Daño leve.

VII. Alarma general, todos corren afuera; sentido por gente an - dando en carros; daño pequeño a edificios bien construidos. 5,5 - 6,1 500

VIII. Paredes separadas de sus estructuras; caída de chimeneas, pabellones de fábricas, monumentos, paredes; muebles pesa- 6,2 dos volcados; arena y lodo eyectados en pequeñas cantidades.

100 IX. Edificios separados de sus fundaciones, tuberías subterráneas 6,9 rotas; terreno fracturado muy visible.

X. La mayoría de edificios de cemento destruidos, puentes y edificios de madera muy dañados, líneas de ferrrocarril dobladas; caídas 7,0 - 7,3 15 de rocas en pendientes fuertes, agua derramada sobre los bancos.

XI. Pocos edificios permanecen en pie, puentes destruidos, tuberías subterráneas completamente fuera de servicio; fisuras grandes en 7,4 - 8,1 4 el terreno, derrumbes y deslizamientos de tierra suelta.

XII. Destrucción total, objetos lanzados por el aire; olas vistas en la > 8,1 1 cada 5 superficie del terreno, líneas de vista y de nivel distorsionadas. ó 10 años

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QUÉ HACER CUANDO OCURRE UN TERREMOTO

DURANTE LA SACUDIDA

1. No entre en pánico. El movimiento es espantoso, pero al menos que haga caer algo no es peligroso. La tierra no se abrirá, ni se tragará a todo el vecindario, ni se cerrará de golpe. Conserve la calma y sopórtelo.

2. Si lo coge dentro de la casa, permanezca adentro. Escóndase bajo un escritorio, mesa, banco o bajo el marco de la puerta de entrada. Permanezca fuera del alcance de vidrios que puedan romperse.

3. No use velas, fósforos u otro tipo de llama durante o después del temblor. Apague todos los fuegos que se encontraren encendidos.

4. Si lo coge fuera de la casa, aléjese de los edificios y cables de luz. Una vez que esté en campo abierto, manténgase allí hasta que el temblor pase.

5. No corra cerca o a través de los edificios. El peligro mayor de caída de objetos está afuera de las entradas y cerca de las paredes externas.

6. Si está en un carro en marcha pare tan pronto cuando pueda y permanezca en el vehículo. Un carro es un excelente sismómetro y se sacudirá fuertemente durante el temblor, pero es un buen lugar para quedarse hasta que pase el temblor.

DESPUÉS DE LA SACUDIDA

1. Chequee todas las fuentes de energía, pero no las haga funcionar. El movimiento puede haber dañado las tuberías de agua, luz y gas.

2. Si huele a gas, abra las ventanas y cierre la válvula principal. Entonces abandone el edificio e informe el escape a las autoridades. No entre al edificio hasta que una persona especializada le diga que no hay peligro.

3. Si las tuberías de agua están dañadas, corte el suministro mediante la válvula principal.

4. Si los cables eléctricos están cortados, corte la corriente en la caja de control.

5. Prenda la radio o la televisión (si las condiciones lo permiten), para enterarse de las últimas noticias sobre el desastre.

6. No telefonee a menos que sea por emergencia.

7. Manténgase lejos de edificios seriamente dañados, las réplicas pueden hacerlos caer.

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CAPITULO # 7

METEORIZACION Y PRODUCTO

INTRODUCCIÓN

Uno de los más importantes aspectos enfatizados por James Hutton concierne a lo que pasa con la roca madre cuando se expone a la atmósfera. A cualquier sitio donde dirigía su mirada veía las actividades y efectos de “un sistema universal de desintegración y degradación”. En términos modernos, se podría decir que lo que Hutton observaba era la acción combinada de la meteorización y la erosión.

La meteorización se toma como un término general que incluye cambios físicos y químicos dentro del material rocoso, los mismos que se producen como resultado de su exposición a un ambiente subaéreo, es decir a las condiciones climáticas de un lugar. En contraste, la erosión indica los cambios en las rocas de la superficie terrestre como resultado del movimiento del agua, viento o hielo.

La meteorización constituye el primer proceso considerado dentro del ciclo de transformación de las rocas en sedimentos, pero también es importante en muchos otros aspectos de nuestra vida. No importa donde el ser humano se encuentre, puede observar los efectos de la meteorización inclusive en zonas urbanas en estatuas, monumentos, edificios, etc.

CLIMA

Se ha dicho que la meteorización es causada principalmente por los efectos del clima sobre la superficie terrestre, por lo tanto hay que tratar sobre el aspecto climático antes de tratar sobre la meteorización.

CONCEPTO, FACTORES Y CLASIFICACIÓN

Clima es el estado atmosférico promedio o conjunto de caracteres atmosféricos de una región dada.

Es determinado por un gran número de factores: variaciones de temperatura, patrones de precipitación, topografía, vientos prevalecientes, propiedades térmicas contrastantes de océanos y continentes, etc.

Según J. E. Sanders (1.981), estos factores interactúan para dar como resultado cuatro zonas climáticas en el mundo:

1. REGIONES TROPICALES HÚMEDAS

En estas regiones la temperatura raramente cae abajo de los 20ºC. Esto significa que nunca se ven ni hielo ni nieve. Existe una precipitación abundante (comúnmente >

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2.500 mm/año) y las altas temperaturas aceleran las reacciones químicas. Para cada aumento de 10ºC, la actividad química y biológica se dobla o triplica. La cobertura vegetal es densa y completa, pero no existe hojarasca debido a la intensa actividad bacteriana. Un ejemplo es la selva tropical. En general, en estas regiones la meteorización es más intensa, ya que la roca madre y la regolita se encuentran siempre húmedas.

2. REGIONES TEMPLADAS HÚMEDAS

Aquí la precipitación generalmente es menor que en el trópico húmedo, las temperaturas son más variables y el congelamiento durante el invierno crea hielo y nieve. La vegetación natural forma una cobertura completa en forma de bosques. Las hojas que caen de los árboles forman una alfombra conocida como hojarasca, que permanece por más tiempo que en el trópico debido a la menor acción bacteriana.

3. REGIONES CÁLIDAS ÁRIDAS

En las regiones de este tipo, las temperaturas son altas y abarcan un rango considerable. La precipitación es escasa y es menor que la evaporación. Sin agua, los procesos químicos de toda clase son inhibidos y solo unas cuantas plantas pueden sobrevivir, formando una cobertura discontinua. En los desiertos, las rocas pueden permanecer por miles de años sin alterarse.

4. REGIONES FRÍAS ÁRIDAS

En estas regiones, la precipitación es de sólo unos cuantos milímetros por año (10 mm de lluvia = 100 mm de nieve), la cual permanece congelada la mayor parte del año. Aún más, el agua en los primeros cientos de metros está congelada todo el año, formando una capa conocida como permafrost. Poca agua líquida está dispuesta para las reacciones químicas o para el crecimiento de plantas. La fusión de la parte superior del permafrost en el verano y su posterior congelamiento en el invierno fracturan poligonalmente la regolita, y también la hace aflorar de esta manera.

En general, las regiones climáticas descritas son controladas por las latitudes debido a su correspondencia aproximada con las zonas de temperaturas terrestres:

regiones tropicales se corresponden con las latitudes bajas (de 0o a 35o de latitud norte y sur);

regiones templadas se corresponden con las latitudes medias ( de 35o a 60o de latitud norte y sur);

regiones frías se corresponden con las latitudes altas (de 60o a 90o de latitud norte y sur).

Las regiones montañosas regulan el clima mediante la altura, que puede dar efectos de temperatura similares a los de las latitudes.

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El sistema presentado es un sistema de clasificación bastante general de los climas mundiales. Existen muchos más sistemas de clasificación donde se toma en cuenta una serie de factores, por ejemplo el sistema de Köppen, en donde se toman en cuenta las variaciones de temperatura, los patrones de precipitación, la humedad, la vegetación natural, etc.

METEORIZACIÓN

CONCEPTO

Meteorización es la rotura y destrucción (disgregación) de las rocas en la superficie terrestre, la misma que origina sedimentos.

También se la conoce con el nombre de Intemperismo.

TIPOS

Según las clases de procesos que intervienen en la meteorización, se la puede dividir en tres tipos: física, química y biológica.

1. METEORIZACIÓN FÍSICA

Es una disgregación física que modifica el tamaño de la partícula, el área de la superficie y el volumen de la roca. Se debe a varios procesos:

descarga, expansión del agua al solidificarse (cuñas de hielo), variaciones de temperatura.

2. METEORIZACIÓN QUÍMICA

Es una disgregación a la escala de la molécula o el ión. Ocasiona cambio completo de las propiedades físicas y químicas, acompañado de un aumento del volumen total debido a la menor densidad de los nuevos compuestos y a la porosidad adicional del agregado meteorizado. Para que ocurra es indispensable la presencia del agua, con la cual se establecen las reacciones químicas.

Los procesos más comunes son:

. disolución: es la capacidad de las moléculas de agua para rodear y separar iones de las redes minerales. Ej. : disolución de la calcita con ácido carbónico (carbo-nación).

H2O + CO2 -----> H2CO3 (agua) (bióxido de carbono) (ácido carbónico)

CaCO3 + H2CO3 -----> Ca(HCO3)2

(calcita) (bicarbonato de calcio soluble)

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. hidrólisis: en este proceso el agua ataca las redes cristalinas de silicatos. Algunos oxidrilos (OH-) se introducen en las redes cristalinas de los silicatos y forman minerales arcillosos. Ej. : hidrólisis de la ortoclasa.

2KAlSi3O8 + H2CO3 + H2O K2CO3 + Al2Si2O5(OH)4 + 4SiO2

(ortoclasa) (ácido (agua) (carbonato (caolinita) (sílice) carbónico) de potasio)

. oxidación: es la adición química de oxígeno a un mineral. Los elementos más fáciles de oxidar son Fe, S y Cu. Los óxidos de Fe dan colores rojo, amarillo, anaranjado, café, mientras que el Cu da colores azul y verde. Ej. : oxidación de la pirita.

FeS2 + nH2O Fe2O3.nH2O + H2SO4 (pirita) (agua) (limonita) (ácido sulfúrico).

3. METEORIZACION BIOLOGICA

Este tipo de meteorización es debido a procesos orgánicos y es semejante a la física y a la química por los efectos que produce. Se subdivide en dos tipos:

meteorización biofísica, que tiene efectos parecidos a la meteorización física y se manifiesta por la acción de raíces, la acción de ciertos organismos perforadores de las rocas y el suelo, etc.;

meteorización bioquímica, que tiene efectos parecidos a la meteorización química y se manifiesta por la acción de bacterias y otros organismos.

METEORIZACIÓN DE ROCAS COMUNES

1. GRANITO

El granito, que es una roca intrusiva ácida, tiene como principales componentes minerales el cuarzo y los feldespatos alcalinos y como minerales accesorios la biotita, la hornblenda, el zircón, la ilmenita y la magnetita. En un clima húmedo, los feldespatos se meteorizan por hidrólisis, transformándose en minerales arcillosos. La mayor parte del K, Na y Ca se remueve como iones en solución. El cuarzo no se altera mucho químicamente y solamente se libera, tendiendo a acumularse como regolita del tamaño de partículas de arena, en compañía del zircón, ilmenita y magnetita. En el trópico húmedo, la magnetita puede oxidarse a ilmenita. Si existe biotita puede alterarse a clorita, en clima frío, y a illita, en clima cálido. En algunos lugares del trópico, la meteorización química disuelve el cuarzo.

2. ROCAS ÍGNEAS MÁFICAS

Las principales rocas ígneas básicas son los basaltos y diabasas, que están constituidos, en su mayor parte, por plagioclasas y piroxenos, con un mineral

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accesorio destacable que es la magnetita. La meteorización química puede destruir todos estos minerales a través de varios procesos. Las plagioclasas y los piroxenos sufren hidrólisis y son lixiviados, dando como resultado el transporte de minerales arcillosos y de iones en solución, principalmente el Ca de las plagioclasas y el Mg y Ca de los piroxenos. La oxidación cambia el Fe en la magnetita y el piroxeno a hematita y limonita, los cuales no son muy solubles y por tanto raramente son lixiviados.

3. ROCAS CARBONATADAS

Las principales rocas carbonatadas son la caliza y el mármol, cuyos constituyentes minerales básicos son la calcita y la dolomía, con componentes accesorios como el cuarzo, la pirita y otras formas no cristalinas de sílice. En regiones de clima húmedo, la calcita fácilmente sufre disolución por ácido carbónico (carbonación) y el Ca se remueve en solución. La pirita se oxida, el Fe forma limonita, y el S forma ácido sulfúrico que puede reaccionar con más calcita y formar yeso a través de la siguiente reacción:

CO3Ca + SO4H2 + H2O CaSO4.2H2O + H2CO3 (calcita) (ácido sul- (agua) (yeso) (ácido carbónico) fúrico)

El cuarzo y otros silicatos se pueden acumular como un residuo arenoso.

En climas húmedos, las áreas de carbonatos son rebajadas rápidamente y se transforman en valles y tierras bajas. Por el contrario, en regiones áridas estas rocas están entre las más resistentes, donde pueden constituir la cúspide de picos montañosos.

4. ARENISCAS

Las areniscas son las principales rocas sedimentarias detríticas, pero también se pueden agrupar aquí conglomerados, brechas, limolitas y arcillolitas. El principal efecto de la meteorización química sobre estas rocas ocurre sobre el cemento. Si el cemento está compuesto por calcita, el efecto de la meteorización es parecido al de las rocas carbonatadas. En cambio, si el cemento está compuesto por óxidos de Fe o sílice, la roca será muy resistente.

SUELO

La meteorización es un proceso que es esencial para la vida como se la conoce en la tierra. Sin meteorización, la superficie terrestre sería rocosa, desierta y sin vida, parecida a la de la Luna, Marte, Venus o Mercurio. Ni las plantas ni los animales pudieran existir si la superficie rocosa no fuera convertida en regolita y ésta, a su vez, en suelo.

La regolita es el material producto de la meteorización física que se encuentra suelto (regado) en la superficie de la tierra. La parte superior de la regolita la constituye el

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suelo. Un factor importante presente en el suelo es la actividad biológica de plantas y microorganismos. El grado en el cual los suelos pueden soportar el crecimiento de vegetación o de sembrados es la medida de su fertilidad, que se deriva no sólo de la materia orgánica putrefacta y de componentes atmosféricos como el nitrógeno, sino también de los nutrientes inorgánicos utilizables (K, Ca, etc.).

La Pedología o Edafología es la ciencia que estudia los suelos, y a los especialistas en esta rama se los conoce como pedólogos o edafólogos.

CONCEPTOS

Existen varios conceptos o definiciones de suelo dados por una serie de especialistas en la materia. Algunos de ellos se encuentran a continuación:

“Suelo es un cuerpo natural de constituyentes minerales y orgánicos diferenciados en horizontes de variable espesor que difieren de lo que está arriba y abajo en morfología, propiedades físicas y químicas, composición y características geológicas” (Joffre).

“Suelo es la suma de capas naturales que ocupan parte de la superficie terrestre, que soportan vida y que tienen propiedades debido a los efectos integrados del clima y de los seres vivientes que actuaron en la roca origina, condicionados al relieve y al tiempo” (Buckman y Brady).

“Suelo es la parte de la superficie terrestre que consiste en restos de roca meteorizada y materia orgánica en descomposición (humus), con una parte identificable de raíces, hojas y fragmentos de ramas, y otra parte no identificable de complejos orgánicos coloidales y ácidos húmicos” (Corrales et al).

PERFIL

Es un esquema de las zonas u horizontes en los que se divide el suelo. Estos horizontes pueden ser distintivos a simple vista en color, textura, presencia o ausencia de carbonato de calcio y otras propiedades visibles.

La mayoría de los suelos, cuando tienen un desarrollo maduro, tienen tres horizontes: A, B y C. Estos, a su vez, pueden ser divididos en subhorizontes. Como ya se anotó, el esquema de estas divisiones y subdivisiones constituyen el perfil del suelo y tienen las siguientes características:

1. Horizonte A: es el denominado horizonte eluvial debido a que en él se produce la eluviación, que es la remoción de material soluble y de partículas de arcilla por percolación de agua. Puede subdividirse en:

A00: residuos orgánicos y hojas. A0: residuos orgánicos parcialmente descompuestos. A1: rico en materia orgánica conocida como humus y, por lo tanto, de color

oscuro.

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A2: color claro debido al lavado de coloides y materia orgánica por eluviación. A3: intervalo de transición con el horizonte siguiente.

2. Horizonte B: es el denominado horizonte iluvial debido a que en él ocurre la iluviación, que es la redeposición de las sustancias removidas en el anterior horizonte. Puede subdividirse en:

B1: intervalo de transición con el horizonte anterior. B2: color intenso debido a la acumulación máxima de coloides por iluviación. B3: intervalo de transición con el horizonte siguiente.

3. Horizonte C: es el equivalente a la regolita.

Ciertos autores designan como Horizonte D a la roca madre, es decir, la roca original del sitio, sobre la cual actúa la meteorización.

Los horizontes A y B son designados como solum o suelo verdadero, ya que en ellos es donde se produce el fenómeno de lixiviación, que está constituido por los procesos integrados de eluviación e iluviación.

FACTORES

Los suelos son generados por la acción conjunta o interacción de varios factores, entre los cuales se pueden destacar:

roca original (roca madre), clima, topografía (relieve), tiempo, vegetación.

CLASIFICACIÓN

Las clasificaciones que se han hecho de los suelos son básicamente de dos tipos: climáticas y morfológicas.

1. Las clasificaciones climáticas, también conocidas como genéticas, toman como base los dos aspectos principales que condicionan el clima: temperatura y precipitación. Este tipo de clasificaciones se pueden representar en esquemas, donde en el eje de las ordenadas se toma la variable temperatura, desde frío hasta caliente, y en el eje de las abscisas se toma la variable precipitación, desde seco hasta húmedo. Entonces, los suelos se representan como divisiones dentro del campo determinado por estas variables. Algunos de los nombres utilizados en estas divisiones son: desierto rojo, desierto gris, desierto café, desierto rojizo-café, chestnut, chestnut rojizo, chernozem, pradera rojiza, brunizem, laterita, podzol, maderero gris y tundra.

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2. Las clasificaciones morfológicas, en cambio, toman como base de la clasificación las características morfológicas del suelo, es decir, el perfil del mismo. Las diferentes categorías se establecen según los horizontes presentes y las características de estos. Algunos nombres utilizados para describir las categorías son: entisuelos, vertisuelos, inceptisuelos, aridisuelos, molisuelos, espodosuelos, alfisuelos, ultisuelos, histosuelos y oxisuelos.

Para efectos de conocimientos generales de los tipos de suelos utilizados en las distintas clasificaciones, a continuación se describen algunos de ellos:

1. PODZOLES

Se desarrollan en climas templados húmedos y se caracterizan por el desarrollo del subhorizonte A2 con color ceniza, debido al contenido de SiO2, y el horizonte B con color gris oscuro, debido al contenido de humus, bases, coloides y óxidos de Fe y Al. Poseen una estructura densa y la vegetación natural es de plantas de gran tamaño (macroflora); en un desarrollo óptimo en este tipo de suelos, se implantan los bosques de coníferas.

2. LATERITAS

Se desarrollan en climas tropicales húmedos y se caracterizan por no poseer horizontes característicos; pero, en general, poseen un color rojo parecido al ladrillo, de donde proviene su nombre (laterita = ladrillo en un dialecto indostano). La coloración roja se debe a la acumulación de arcillas rojas y de nódulos y láminas que están compuestos químicamente por Fe2O3 insoluble debido a la falta de ácidos húmicos que lo puedan movilizar. El suelo es firme y poroso y de baja fertilidad.

Las lateritas con las características anotadas se forman de manera óptima cuando la roca madre es ígnea básica y el clima es de abundantes lluvias y altas temperaturas.

En general, en las lateritas típicas, los contenidos de óxidos de Fe (Fe2O3) van del 40 al 50 % y los contenidos de óxidos de Al (Al2O3) del 20 al 25 %. Pero si el contenido de óxidos de Al llegase a aumentar hasta el 80 %, se estará en presencia de un suelo conocido como bauxita, que tiene las mismas condiciones climáticas formativas que las lateritas pero los materiales originales son diferentes, de manera general, ricos en Al. Por lo tanto, estos suelos se constituyen en importantes menas de Al.

3. CALICHES

Son suelos que se generan en climas cálidos-áridos donde la evaporación es mayor que la precipitación. Se caracterizan por el desarrollo de un horizonte B, donde se precipita CaCO3 en forma de nódulos, escamas y costras gruesas. La escasa precipitación hace que no se laven las bases (Ca, Mg) y, por lo tanto, la vegetación natural está constituida por hierbas y arbustos.

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CAPÍTULO # 8

AGUAS SUPERFICIALES Y AGUAS SUBTERRRÁNEAS

INTRODUCCIÓN

Como ya se había anotado anteriormente, Hidrósfera es el nombre colectivo del agua sobre y cerca de la superficie terrestre. Es decir que comprende: los océanos, los lagos, los mares internos, las lagunas, los pantanos, los ríos, los glaciares, los acuíferos, etc. En este capítulo fundamentalmente se va a tratar lo referente a los ríos y los acuíferos, es decir, las aguas superficiales y las aguas subterráneas.

CICLO DEL AGUA Y ECUACIÓN HIDROLÓGICA FUNDAMENTAL

El ciclo del agua es un ciclo unificante que muestra la distribución del agua en la tierra. Consta de varios procesos y productos descritos a continuación:

1. Precipitación es el proceso de caída del agua desde la atmósfera a la superficie terrestre. La precipitación se produce en dos estados y se presenta en tres formas:

lluvia en estado líquido, por condensación del vapor de agua de las nubes, nieve en estado sólido, por sublimación del vapor de agua de las nubes, granizo en estado sólido, por congelamiento del agua de lluvia.

2. Correntía o Escorrentía es el proceso de desplazamiento del agua, producto de la precipitación y el deshielo, sobre la superficie terrestre continental. Se presenta en dos formas:

escorrentía superficial es el agua que se desplaza sobre el terreno sin tener ningún cauce definido,

río es el cuerpo de agua que se desplaza por un cauce definido o valle.

3. Infiltración es el proceso de filtración del agua dentro de los primeros metros de profundidad de la corteza terrestre. La infiltración produce una forma de agua que se acumula y desplaza dentro de la corteza terrestre y que se conoce con el nombre de agua subterránea.

4. Acumulación superficial es el proceso de acumulación temporal o permanente del agua sobre la superficie terrestre. Esta acumulación se presenta en varias formas y estados:

océanos son las grandes masas de agua salada que cubren las cuencas oceánicas, mares internos y lagos salados son masas de agua salada que se encuentran

sobre las zonas continentales, lagos y lagunas son masas de agua dulce que se encuentran sobre los

continentes,

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pantanos son masas de agua dulce o salada de poca profundidad y estancada, con abundante vegetación, que se encuentran sobre las zonas continentales,

glaciares son masas de hielo que se encuentran sobre zonas continentales y que pueden desplazarse.

5. Evaporación es el proceso de transformación de líquido a gas por acción de la energía solar que se produce sobre todas las formas de acumulación superficial.

6. Transpiración es la evaporación causada por la actividad fisiológica de los seres vivos, destacándose la transpiración causada por las plantas.

Tanto la evaporación como la transpiración forman en la atmósfera las nubes.

La Ecuación Hidrológica Fundamental es una ecuación que representa el balance hidrológico de las aguas en la tierra; incluye algunos de los términos vistos en el ciclo del agua y se la simboliza de la siguiente manera:

Precipitación = Correntía + Infiltración + Evaporación + Transpiración (Evapotranspiración) AGUAS SUPERFICIALES

Uno de los elementos más importantes del ciclo hidrológico es el regreso de la precipitación a las cuencas oceánicas por medio de la red de ríos que existen sobre los continentes.

RÍO es un cuerpo de agua que acarrea partículas de roca y fluye pendiente abajo a lo largo de un curso definido.

VALLE es el lugar por donde fluye o corre el río. También se lo conoce como canal.

En las partes altas, es decir de mayor energía, el canal toma una forma de V en un corte transversal al valle y es más o menos recto en su trazado superficial; en cambio, en las partes bajas, de menor energía, el canal toma transversalmente una forma de U amplia y el trazado superficial es en forma de curvas en S que se denominan meandros.

TIPOS DE RÍOS

Según las características que se tomen para clasificar a los ríos, se tienen diferentes tipos de ríos. A continuación se describen algunos tipos:

Río Perenne o Permanente es aquel que tiene agua fluyendo durante todo el año. Es un río de clima húmedo.

Río Temporal, Estacional o Intermitente es aquel que tiene agua sólo durante las estaciones o temporadas de lluvia y en las estaciones secas deja de fluir.

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Río Efímero es aquel que fluye durante o inmediatamente después de una lluvia. Este tipo, como el anterior, es un río de clima árido.

Río Efluente es aquel que es alimentado por agua subterránea durante las estaciones secas. Es un río de clima húmedo y el río perenne es un ejemplo de este tipo.

Río Influente es aquel que alimenta las aguas subterráneas. Es un río de clima árido y el río efímero es un ejemplo de este tipo.

Río Afluente o Tributario es aquel río que alimenta superficialmente a ríos más grandes.

Río Distributario es aquel río pequeño que se deriva de un río grande en la desembocadura.

PARÁMETROS FLUVIALES

Son características medibles de los ríos y a partir de las cuales se puede establecer una evaluación de los ríos. Ciertos datos necesarios para calcular estos parámetros se pueden obtener a partir de estaciones de medidas conocidas como estaciones fluviométricas o de aforo, que se sitúan a lo largo del curso de ríos importantes.

Algunos de estos parámetros son:

. Gradiente del río: es la pendiente medida a lo largo del río. Se puede expresar en grados de inclinación, en porcentaje, o en m/Km. en el sistema métrico.

. Velocidad: es la velocidad que puede alcanzar el río en ciertos puntos geográficos. Se expresa en m/seg. o en Km./h.

. Descarga o Flujo: es la cantidad de agua que pasa por un punto en una unidad de tiempo. Se expresa en m3/seg, en pie3/seg, en galones/día o en lt/día.

Vol/t = velocidad x área o sección del canal

Los factores que controlan la descarga son: clima, geología, topografía y cubierta vegetal.

ACCIÓN GEOLÓGICA o TRABAJO GEOLÓGICO

El agua en casi todas las corrientes naturales fluye tan rápidamente que las líneas de corriente se desvían, llegando a formarse turbulencias, es decir, tienen un flujo turbulento. Sin embargo, esta turbulencia no es igual en todo el cuerpo del río, siendo mayor en la cima central de la sección vertical y cerca del lecho del río. La mayor parte de la turbulencia se consume en fricción interna entre las partículas de agua, es decir que se transforma en calor. En cambio, la turbulencia cerca de los lados y del fondo se consume en fricción con el canal y con las partículas de roca suelta en el lecho del río.

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Entonces, parte de la energía del río, expresada por su turbulencia, mueve las partículas de roca y erosiona el canal, es decir cumple un trabajo geológico.

Como se puede deducir de lo anteriormente expresado, la turbulencia es un freno a la velocidad del río.

La economía del río y su canal es el balance entre la contribución y el consumo de energía en el sistema y los cambios que resultan. Depende de la interacción de cuatro factores: descarga, forma y tamaño del cauce, carga y velocidad.

La capacidad es la máxima carga que un río puede mover para una descarga dada.

EROSIÓN Y TRANSPORTE

La erosión es el desgaste de la superficie terrestre mediante la acción mecánica de los materiales transportados.

Carga es la cantidad de material que acarrea o transporta un río. Existen cuatro tipos de carga:

carga de fondo: son las partículas que son transportadas en contacto permanente o momentáneo con el lecho del río por empuje, rodadura y saltación; esta carga se encuentra constituida por las partículas de mayor tamaño (gravas) y/o mayor densidad;

carga suspendida o en suspensión: son las partículas transportadas suspendidas en la masa de agua; esta carga se encuentra constituida por las partículas de menor tamaño (arenas finas, limos y arcillas);

carga en disolución: son los materiales transportados en disolución, producto de la meteorización química; esta carga se encuentra a escala de la molécula y del ión;

carga en flotación: son los materiales transportados flotando en la superficie de la corriente; esta carga está constituida por materiales de menor densidad que el agua y puede tener diferentes orígenes.

El Diagrama de Hjülstrom es un diagrama que sintetiza las relaciones hidrodinámicas de las partículas y se puede aplicar al caso de un río. Es un gráfico donde en el eje de las ordenadas, se representa el logaritmo de la velocidad en cm/seg. , y en el eje de las abscisas, se representa el logaritmo del diámetro o tamaño de la partícula en mm. Está compuesto por dos curvas que determinan tres áreas. Las curvas se denominan, de arriba a abajo, curva de velocidades críticas y curva de velocidades de asentamiento. Las áreas que separan son, de arriba a abajo: área de erosión, área de transporte y área de depositación.

DEPOSITACIÓN

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Cuando el material transportado por un río se asienta temporal o definitivamente, se produce la depositación y, por ende, una serie de acumulaciones de material tanto en el curso de la corriente como en la desembocadura del mismo. Existen varios tipos de depósitos según los tipos de ríos y según el tipo de desembocadura:

1. DEPÓSITOS ALUVIALES DE RÍOS ANASTOMOSADOS o RAMIFICADOS.

Los depósitos principales de este tipo de ríos son: las barras o islas de arena y las llanuras de inundación.

BARRAS O ISLAS DE ARENA: son barras o islas que aparecen constituyendo la morfología de estos ríos. Su granulometría varía según se trate de corrientes montañosas, en cuyo caso estarán formados por material grueso, o de tramos en los cursos bajos de ríos que transportan una gran cantidad de sedimentos, siendo entonces la granulometría fina.

LLANURAS DE INUNDACIÓN son depósitos que presentan un relieve plano en las zonas aledañas al cauce y son formadas por sedimentos finos transportados en suspensión durante las épocas de inundación.

2. DEPÓSITOS ALUVIALES DE RÍOS MEÁNDRICOS

Los depósitos más notables de este tipo de ríos son: las barras de punta, los rellenos de canal, los diques, las llanuras de inundación y los meandros abandonados.

BARRAS DE PUNTA: son depósitos que se acumulan en la parte interna de los meandros; contienen los sedimentos más gruesos de los transportados por la corriente.

RELLENOS DE CANAL: son depósitos que se sitúan en la parte más profunda del canal; son discontinuos y presentan una forma lenticular; el material que los forma es grueso.

DIQUES: son depósitos que forman bandas que bordean los cauces, sus sedimentos están entre los más gruesos depositados fuera de ellos.

LLANURAS DE INUNDACIÓN: tienen las mismas características que las formadas en los anteriores tipos de ríos.

MEANDROS ABANDONADOS: son depósitos que se forman en meandros abandonados por la corriente principal.

3. TERRAZAS

Son llanuras de inundación antiguas que se presentan en forma escalonada a los lados del río. Se generan por un cambio del nivel base del río debido a levantamiento del terreno o a cambios del nivel del mar.

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4. DELTAS

Son depósitos de desembocadura que presentan una acumulación en forma de triángulo o de la letra griega delta. Se forman en la desembocadura de un río en el mar o en un lago y pueden generar, a través del paso de los años, importantes concentraciones de hidrocarburos o pueden utilizarse sus terrenos en agricultura.

5. ABANICOS ALUVIALES

Son depósitos en forma de abanico que se presentan cuando un río desemboca repentinamente de una parte alta a una parte baja. Se desarrollan de mejor manera cuando el clima es de tipo árido.

NIVEL BASE

Es el nivel más bajo al que un río puede erosionar el valle por el cual fluye. El nivel base de un río cambia con el tiempo, ya sea por levantamiento tectónico del terreno, por cambios en el nivel del mar o por implantación de una presa.

PERFIL

Es un gráfico de la altura del fondo del canal de un río contra la distancia a lo largo del canal desde su desembocadura. El perfil puede ser tomado también como la suma de las gradientes locales y en las representaciones adquiere una forma cóncava.

PATRÓN DE CANAL

Es la configuración superficial de un canal. Existen tres patrones de canal básicos:

1. RECTO: es una configuración cercana a la línea recta y por lo general es controlada por una falla o un plegamiento.

2. ANASTOMOSADO o RAMIFICADO: es una configuración en la cual una corriente única se divide en flujos menores que forman un entrenzado o ramificación debido a la conformación de depósitos en forma de barras alargadas en el sentido de la corriente.

3. MEÁNDRICO: es una configuración en la que el río presenta curvas en forma de S que se denominan meandros. Este tipo de ríos se forma generalmente en partes bajas y presenta una evolución notable con respecto a su trazado en el tiempo.

Los modelos presentados pueden tener combinaciones múltiples entre ellos y, por lo tanto, configuraciones complejas.

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PATRÓN DE DRENAJE

Es el modelo o configuración de un río y sus tributarios. Existen cuatro patrones básicos:

1. DENDRÍTICO: es un modelo donde los ríos forman ramificaciones múltiples. Este modelo se desarrolla en superficies conformadas por rocas sedimentarias detríticas.

2. TRELLIS: es un modelo donde los ríos tienen una conformación angular. Este modelo se puede desarrollar en superficies con control estructural de fallas o pliegues.

3. RADIAL: es una configuración donde los ríos parten de un centro y se disponen radialmente. Se forma cuando existe un cerro aislado en la topografía.

4. PARALELO: es un modelo en el cual los ríos fluyen en una misma dirección en forma más o menos recta. Este modelo tiene un control estructural de fallas.

CUENCA HIDROGRÁFICA

Es una parte de la superficie terrestre que es drenada por un río y sus afluentes. El límite entre dos cuencas adyacentes es una parte alta, por lo general una sierra o cordillera, que se denomina divisoria de aguas o divortium aquarium. Las divisorias de agua son también denominadas portetes.

Para conocer la importancia de las cuencas hidrográficas se les atribuye un orden que va de acuerdo a la distancia en ramificación hasta el río principal. El orden de la cuenca se lo representa por un número que, mientras más alto es, mayor es la importancia de la cuenca. Las cuencas hidrográficas también son conocidas como hoyas.

AGUA SUBTERRÁNEA

Es el agua que se presenta en una zona saturada de variable espesor y profundidad bajo la superficie terrestre. La infiltración es la fuente mayor del agua subterránea, pero pueden existir otras fuentes.

FUENTES DE AGUA SUBTERRÁNEA

Las fuentes de agua subterránea son varias y tienen diferente origen. De acuerdo al origen se dividen en:

AGUA METEÓRICA: es la fuente mayor y corresponde al agua de infiltración.

AGUA CONNATA: es una fuente menor y corresponde al agua salada atrapada en los sedimentos marinos antiguos.

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AGUA JUVENIL: es una fuente menor y proviene de las emanaciones volcánicas. Se piensa que éstas fueron la fuente primitiva de todas las aguas de la tierra en el pasado geológico.

El agua subterránea no solo funciona como un agente geológico, en el papel de solvente, transportador y depositante de minerales, sino que también sirve como fuente para el consumo humano. Es almacenada en reservorios naturales constituidos por fracturas y poros en las rocas y en los depósitos no consolidados.

Todos los materiales de porosidad variable ubicados cerca de la superficie terrestre pueden ser considerados como una reserva potencial de agua subterránea y, si de hecho lo son, son llamados reservorios de agua subterránea.

POROSIDAD es la proporción de espacios abiertos o poros de un material con respecto a su volumen total.

Se expresa, en porcentaje, mediante la siguiente fórmula:

Volumen total - Volumen de granos Volumen de poros

P = x 100 = x 100 Volumen total Volumen total

El volumen de agua contenida en los reservorios depende de: la porosidad de la roca, la velocidad de infiltración y la velocidad de la pérdida de agua por evaporación, transpiración, alimentación a los ríos y extracción humana.

ZONAS EN LAS QUE SE DIVIDE EL AGUA SUBTERRÁNEA

Para entender las condiciones de presentación del agua subterránea, se debe considerar primero las zonas en las que se divide el agua en el subsuelo:

1. ZONA DE AEREACIÓN o ZONA VADOSA

Es la zona no saturada del agua subterránea y se divide en las siguientes fajas: FAJA DE SUELO HÚMEDO: es una división cuya humedad depende de

cuán reciente haya sido la última lluvia y es sostenida en el material arcilloso del suelo por atracción molecular.

FAJA INTERMEDIA: es la división en la cual el agua no se sostiene y se mueve, realmente gotea, hacia abajo.

FLECO CAPILAR: es una especie de fleco húmedo que se observa justo arriba del nivel freático sostenido por la capilaridad, dondequiera que los espacios abiertos sean tan estrechos que las fuerzas moleculares se puedan distribuir a través de ellos.

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2. ZONA DE SATURACIÓN o ZONA FREÁTICA

Es la zona saturada de agua subterránea, delimitada de la zona anterior por el nivel freático.

NIVEL FREÁTICO o TABLA DE AGUA es un plano ondulante que separa la zona vadosa de la freática.

En climas húmedos, el nivel freático es un reflejo de la topografía superficial, mientras que en climas áridos, se encuentra bastante abajo de la superficie y no es un reflejo de la topografía superficial. La profundidad del nivel freático cambia a medida que la cantidad de infiltración cambia.

CIRCULACIÓN

Para considerar la circulación del agua subterránea, hay que hacer primero una referencia al concepto de permeabilidad, ya que la circulación está supeditada a que existan materiales porosos y permeables dentro de la corteza terrestre.

Permeabilidad es la habilidad o capacidad de un material (roca, sedimento) para transmitir un fluido, en este caso agua subterránea.

La permeabilidad se calcula a través de la fórmula de flujo de Darcy:

Q = P . i . A

donde Q es el caudal = Vol./t, i = gradiente hidráulico, A = área, P = coeficiente de permeabilidad.

Coeficiente de permeabilidad es la cantidad de “agua” que pasa a través de una cierta área de material en un tiempo definido bajo un gradiente hidráulico de 1 o del 100 %.

Este coeficiente, que es la medida de la permeabilidad de un material, tiene como unidad de medida el darcy, pero debido a que es muy grande con respecto a los materiales naturales, en estos se utiliza el milidarcy.

El flujo del agua subterránea no es turbulento sino laminar, es decir que las partículas de agua se mueven a través de cursos paralelos.

Percolación es el flujo laminar del agua subterránea a través de espacios inter-conectados en un material saturado.

La percolación depende de tres factores: permeabilidad, gradiente hidráulico o pendiente del nivel freático y velocidad. Estos se acomodan constantemente produciendo un estado de equilibrio.

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La velocidad de percolación se mide entre pares de pozos por medio de colorantes o por medios eléctricos.

En una forma general, se considera a las lutitas y a las arcillas como relativamente impermeables, mientras las arenas, areniscas, gravas y conglomerados son considerados permeables. Esto se debe a que en las rocas o sedimentos constituidos por granos extremadamente pequeños, el espacio entre los granos será más pequeño que las películas de agua adheridas a dichos granos que quedan en contacto; en otras palabras, las fuerzas de atracción molecular se extienden justamente a través de las aberturas, por lo que a la presión ordinaria el agua se mantiene firmemente en su lugar y la roca resulta impermeable. Esto no sucede en las rocas y sedimentos de grano grueso, donde queda un espacio entre las películas de agua por donde fluye el agua, resultando en materiales permeables. Otro factor que influye en la permeabilidad es el arreglo de los granos, también conocido como empaque.

ALMACENAJE

Acuífero es un cuerpo de roca o de sedimento permeable en el cual se almacena y se mueve el agua subterránea.

Los acuíferos varían en profundidad, extensión lateral y espesor, pero generalmente caen dentro de dos categorías: confinados y no confinados.

Acuíferos no confinados son aquellos en los cuales las condiciones del nivel freático prevalecen, por la ausencia de material relativamente impermeable en la parte superior.

Acuíferos confinados son aquellos que se encuentran limitados por estratos relativamente impermeables que restringen el movimiento del agua.

La localización de un nuevo acuífero o la perforación de un nuevo pozo productor en un acuífero productivo se basa en las tres actividades siguientes: examen detallado de las condiciones geológicas de superficie; exploración del subsuelo por métodos geofísicos, en especial, métodos sísmicos y eléctricos; y estudio de los registros de funcionamiento de pozos cercanos o de aquellos en situaciones análogas.

Se conoce como recarga a la adición de agua a la zona de saturación. En las regiones áridas la recarga se produce por los ríos. La demanda intensa de agua ha dado lugar a la recarga artificial en ciertas áreas.

El principio básico de la conservación del agua subterránea es que la extracción debe estar balanceada con la recarga.

Una de las consecuencias del exceso de extracción con relación a la recarga es la compactación o compacción del acuífero. Cuando los espacios entre los granos de arenisca o de otro acuífero sedimentario no se llenan más con agua, la presión del peso de las rocas suprayacentes empaca los granos más estrechamente y se produce la

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compacción, que puede provocar hasta un serio hundimiento en el terreno arriba del acuífero.

La fuente más común de contaminación del agua de pozo es las aguas servidas, y la infección más frecuente, debido a esta contaminación, es la tifoidea.

En acuíferos costeros, cuando se produce un descenso en la recarga, hay una introducción de agua salada, por lo que la solución posible es producir recarga artificial con otros pozos que expulsen el agua salada.

Existen también los llamados cuerpos de aguas colgadas que son cuerpos de agua que ocupan sitios en medio de material impermeable, situados a mayor altura que el nivel freático principal.

Manantiales son escurrimientos de agua subterránea que emergen a la superficie de modo natural.

Existen varios tipos de manantiales, y el más simple es el llamado manantial de gravedad que puede tener tres génesis diferentes:

en la superficie superior de una capa impermeable, en una roca maciza (como el granito) fracturada, en una roca cavernosa (como la caliza).

Pozo es un hueco hecho por el hombre para extraer un material, en este caso agua.

Al extraer agua del pozo baja el nivel del agua y se crea un cono de depresión, que es una depresión cónica del nivel freático en la superficie del agua del pozo. Se lo nota bien en pozos que bombean con fines de irrigación o para usos industriales (o sea, donde el consumo de agua es alto).

Los llamados pozos artesianos son aquellos que se producen cuando hay un acuífero de tipo confinado y cuyo nivel de agua es determinado por el punto más alto que alcanza el acuífero mediante una superficie de presión. Existen dos tipos de estos pozos:

fluyente, cuando el pozo fluye de forma natural, inclusive llegando a parecer una fuente,

no fluyente, cuando el pozo no fluye, pero el nivel del agua sube más alto que el nivel freático del sitio.

Se denominan artesianos porque los primeros pozos de este tipo fueron perforados en la región de Artois en Francia.

Oasis es una región fértil, con vegetación en medio del desierto debido a que aflora superficialmente el nivel freático, llegando incluso a manifestarse como una laguna.

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ACCIÓN GEOLÓGICA

El agua subterránea actúa geológicamente a una gran escala. Desempeña una acción geológica en tres procesos: erosión, transporte y depositación. Es un agente erosivo, debido a que durante la formación de cavernas remueve los materiales rocosos. Es un agente de transporte, porque transporta en solución la materia mineral por medio de la percolación. Es un agente de depositación, porque bajo ciertas condiciones el material llevado en solución es redepositado.

El agua subterránea es esencialmente un ácido carbónico muy diluido, que es una sustancia corrosiva y un solvente eficaz, sobretodo en la parte superior de la zona de aereación.

La depositación más obvia es la que tiene lugar en las grutas y fisuras y otras grandes cavidades. Menos obvios son los depósitos del agua en los espacios porosos de los materiales sueltos (sedimentos), que con el tiempo cementan los granos firmemente pasándolos a rocas.

Caverna es una gran cavidad abierta en cualquier tipo de roca y cubierta por un techo.

Las cavernas principalmente se forman por solución de rocas carbonatadas (calizas, dolomías, mármoles, travertinos, etc.) y pueden ser de distintos tamaños. Generalmente se forman a partir de diaclasas y plegamientos. También se denominan grutas o cuevas.

Los que estudian las cavernas se denominan espeleólogos y la ciencia que las estudia se denomina Espeleología.

Desde el punto de vista geológico, hay considerables evidencias para tener dos etapas en la formación de una caverna:

la disolución de la roca a lo largo de fracturas y de plegamientos en la zona de saturación;

la caverna surge por encima del nivel freático, sea por levantamiento tectónico o descenso del nivel freático. Aquí la caverna se modifica por acción de las corrientes subterráneas que causan el agrandamiento y producen depósitos en el techo, las paredes y el piso. Sólo en este caso se dice que pueden haber verdaderos ríos subterráneos.

Los depósitos se forman por el agua carbonatada que pierde el bióxido de carbono a medida que gotea desde el techo hasta el suelo. Las formas más comunes son:

las estalactitas, que son agujas puntiagudas que penden del techo; las estalagmitas, que son agujas romas que se proyectan desde el piso hacia el

techo; las columnas, que se forman por la unión de una estalactita con una estalagmita.

La reacción química de solución y precipitación de la calcita, para formar los depósitos descritos, es la siguiente:

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2H + 2(HCO3) + CaCO3 H2O + CO2 + Ca + 2(HCO3)

Dolina o sumidero es una cavidad a cielo abierto formada por disolución o por colapso del techo de una caverna.

Topografía Kárstica es una topografía peculiar desarrollada en terrenos de rocas calcáreas, donde las cavernas y dolinas son tan numerosas que dan un aspecto de un campo bombardeado, con patrón de drenaje irregular y corrientes que desaparecen y surgen de pronto. El nombre de kárstica se debe a que se la definió por primera vez en la región de Karst, cerca de Trieste, en Yugoslavia.

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CAPÍTULO # 9

GLACIARES Y GLACIACIÓN

INTRODUCCIÓN

CONCEPTOS BÁSICOS Y GENERALIDADES

Glaciar es un cuerpo de hielo que fluye sobre la superficie terrestre por impulso de la gravedad y que consta principalmente de nieve recristalizada.

En la actualidad, los glaciares contienen más del 2 % de toda el agua del globo terrestre y cubren cerca del 10 % de la superficie terrestre. Pero en épocas anteriores, durante los últimos dos o tres millones de años (Pleistoceno-Plioceno), los glaciares cubrieron cerca de 1/3 de la superficie terrestre y contuvieron aproximadamente 8 % del volumen de agua. Los glaciares se originan cuando la precipitación anual de nieve excede la cantidad que se funde cada año. Una sucesión de tales condiciones causa que los glaciares aumenten de tamaño. Por lo tanto, se originan en climas donde la temperatura anual es menor a cero grados centígrados, es decir, en altas latitudes y a grandes alturas en otras latitudes.

Al límite de las nieves permanentes en cualquier latitud se lo denomina línea de las nieves perpetuas. Esta línea puede variar desde cero metros sobre el nivel del mar, en latitudes altas, hasta grandes alturas (alrededor de 4.500 m.s.n.m.), en latitudes bajas.

Se los considera como reservorios de aguas temporales del ciclo hidrológico y en otro sentido como agentes geológicos capaces de modificar el área que ocupan.

Cuando la temperatura baja a 0ºC, parte de la humedad atmosférica se sublima y se precipita, entonces, en forma de nieve, que recién caída es extremadamente porosa (densidad < 0,05). Se acumula en racimos de cristales que, debido a su extrema porosidad, son penetrados por el aire y se convierten en granos casi esféricos, adoptando toda la masa una textura granular que disminuye la porosidad y aumenta la densidad. Cuando el cuerpo granular adquiere una densidad de 0,8 se vuelve impermeable al aire y entonces se denomina hielo. Tan pronto como este cuerpo de hielo llega a ser lo bastante grueso, comienza a fluir y se convierte en un glaciar. El espesor para que el hielo fluya varía entre 60 y 90 metros.

Nieve es vapor de agua sublimado a temperaturas inferiores al punto de congelamiento, en forma de cristales hexagonales microscópicos de variadas formas, denominados copos.

Neviza es un agregado granular constituido por granos de 1 a 4 mm, de forma esférica, producto de la unión y transformación de los copos de nieve.

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El balance de masa de un glaciar es la diferencia entre la acumulación neta anual y el deshielo neto anual. Se lo calcula mediante la siguiente fórmula:

A = Ac - Aw

donde A es el balance, Ac es la acumulación y Aw es el deshielo.

Las medidas de acumulación y deshielo anuales se denominan el presupuesto del glaciar, mientras que la determinación del balance de masa del glaciar para un número de años sucesivos se denomina el estado de salud del glaciar.

MOVIMIENTO DEL GLACIAR

Hace más de 100 años se comprobó que los glaciares se mueven al observar el cambio de posición de objetos, tales como peñascos, sobre la superficie del glaciar. El flujo de los glaciares es un flujo muy lento. Se puede hacer una medición del flujo superficial del glaciar con la colocación de una línea de estacas a 90º del eje del glaciar; se observa, entonces, que el flujo superficial es mayor hacia el centro del glaciar que hacia los lados. La observación de la velocidad del glaciar desde la superficie hasta el contacto con el terreno es más difícil de hacer y se la realiza con la perforación de un pozo, midiendo la inclinación del mismo con relación al tiempo; el perfil de velocidad vertical demuestra que la velocidad es mayor en la superficie y disminuye progresi-vamente hasta el contacto del glaciar con el terreno.

El flujo de un glaciar es principalmente lineal, aunque se conoce poco sobre la mecánica de flujo de los glaciares.

Muchos glaciares están cortados por grietas, que son fisuras profundas en la parte superior del glaciar. Como un glaciar fluye debido a la atracción de la gravedad sobre su masa, la parte superficial, que tiene poco peso sobre sí, es quebradiza y casi rígida. Forma hendiduras cuando el glaciar se escurre por una pendiente que se acentúa de manera repentina, debido a la tensión superficial a la que se ve sometido, dándose origen de esta manera a las grietas. Las grietas son profundas, pero, en general, tienen menos de 45 m de profundidad.

Cuando los glaciares avanzan de manera repentina sin ningún incremento aparente de su masa (que es lo normal) se denominan glaciares surgentes.

CLASIFICACIÓN DE LOS GLACIARES

Los glaciares pueden ser clasificados en tres grandes grupos:

1. GLACIARES DE VALLE

Son glaciares que fluyen a través de valles en forma de U que fueron antes valles de ríos. Los glaciares de este tipo no esculpen su propio valle, sino que se encauzan por los valles de ríos antiguos y los moldean, dándole la forma característica de U.

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Son los más numerosos y frecuentes. Pueden originarse radialmente a partir de un cono volcánico o pueden formar un sistema de afluentes que alimentan un valle principal.

La superficie del glaciar generalmente contiene fragmentos de rocas provenientes de las paredes del valle. Estos fragmentos forman bandas grises paralelas a la dirección de flujo del glaciar, que se las conoce como morrenas, aunque también este nombre se lo utiliza para designar una forma de depósito del glaciar, como se verá más adelante.

2. GLACIARES DE PIEDEMONTE

Son glaciares situados sobre una planicie en la base de una montaña. Tienen la forma de un sartén alimentado por uno o más glaciares de valle. Son relativamente raros.

3. MANTOS DE HIELO

Son glaciares amplios y de forma irregular que cubren grandes extensiones sobre la superficie terrestre. También se los denomina capas de hielo. Existen varios glaciares de este tipo distribuidos en amplias zonas geográficas, como por ejemplo: el glaciar de Groenlandia, el de Islandia y el de la Antártida, que es el mayor de todos.

Parece ser que los glaciares de valle, de piedemonte y los mantos de hielo constituyen una secuencia gradual producto de una evolución progresiva de los glaciares. Se especula que el manto de hielo de Groenlandia habría comenzado a formarse en las montañas costeras, con el crecimiento de miles de glaciares de valle, que se desparramaron después hacia el interior como glaciares de piedemonte, los cuales se engrosaron rápidamente hasta construir el manto de hielo.

ACCIÓN GEOLÓGICA

La acción geológica de un glaciar se manifiesta a través de la erosión, el transporte y la depositación.

EROSIÓN

La erosión glacial se manifiesta, principalmente, a través de dos procesos:

1. ABRASIÓN GLACIAL

Es el proceso de raspado y rallado que hace un glaciar sobre el sustrato por el cual se desplaza, debido al material detrítico que transporta en contacto con el terreno. Se manifiesta en forma de pulimento y estriaciones en la roca del sustrato.

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2. ARRANQUE GLACIAL

Es el proceso de desprendimiento y remoción de fragmentos del sustrato, los cuales pueden alcanzar grandes dimensiones.

También se debe destacar aquí el efecto de las cuñas heladas, que no actúan directamente como erosión del glaciar pero que se manifiestan en las montañas que se elevan encima del glaciar, desprendiendo grandes bloques que caen sobre la superficie del glaciar y son transportados por el mismo. Estas cuñas heladas son también las causantes del aspecto de picos dentados y afilados que tienen las montañas que sufren o han sufrido glaciación.

TRANSPORTE

El transporte efectuado por el glaciar no es selectivo, porque el hielo transporta grandes bloques al lado de arenas y arcillas sin segregarlos como cargas. Es decir, fragmentos de cualquier tamaño pueden ser transportados en cualquier parte del cuerpo de hielo.

La harina de roca es el material transportado por el glaciar que corresponde al tamaño de arenas y limos, que se han producido por la acción erosiva de trituración y pulverización del cuerpo de hielo. Muchas de las partículas que componen la harina de roca están intactas y no han sufrido la acción previa de la meteorización.

DEPOSITACIÓN

Los sedimentos depositados directa o indirectamente por los glaciares se denominan depósitos glaciales (Drift).

Existen dos tipos generales de depósitos: depósitos no estratificados y depósitos estratificados.

1. DEPÓSITOS NO ESTRATIFICADOS

Son aquellos que se depositan directamente a partir de la masa de hielo del glaciar cuando este se retira. Se los conoce con el nombre general de till.

El till es un sedimento sin estratificación y mal clasificado, constituido por arcillas duras y densas con mezcla de arenas, guijarros y bloques en forma caótica.

El nombre till fue dado por unos agricultores escoceses, y a la roca producto de este sedimento se la conoce como tillita. El till se presenta en dos formas de relieve o geoformas:

Morrena de fondo: es un terreno que se presenta, generalmente, suavemente ondulado o casi plano, pero que puede contener colinas suaves y alargadas según el eje de avance del glaciar producto del moldeado de la morrena de fondo, que se denominan drumlins.

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Morrena terminal: es un cinturón de colinas (camellón) transversal al eje de avance del glaciar, que marca la última posición del frente del glaciar antes que se retractara.

2. DEPÓSITOS ESTRATIFICADOS

Son depósitos estratificados generados en relación directa o indirecta con el cuerpo de hielo del glaciar. Existen dos tipos:

a. Depósitos estratificados de contacto con el hielo: son aquellos producto de la fusión del hielo y de la generación de corrientes de agua que transportan sedimentos y los depositan dentro del glaciar mismo o inmediatamente en el frente de él. Existen bajo varias formas de relieve o geoformas, entre las que se destacan:

Eskers: son camellones largos y estrechos, generalmente sinuosos, formados por el depósito del material que era transportado por las corrientes de agua en túneles de hielo en contacto con el terreno.

Kames: son lomas o montículos de laderas empinadas, constituidos por material depositado al final de túneles de hielo que no estaban en contacto con el terreno.

También existen depósitos como: marmitas (kettles), terrazas kames, etc.

b. Depósitos fluvioglaciales: son depósitos hechos por las corrientes de agua (ríos) que se generan por fusión del glaciar corriente abajo de la mayoría de las morrenas terminales. Estos depósitos son generalmente los mismos correspon-dientes a ríos anastomosados.

Aparte de los depósitos nombrados, pueden existir otros como: bloques erráticos, rocas aborregadas, depósitos lacustre-glaciales, etc.

GLACIACIÓN

Glaciación es el proceso que comprende la alteración producida sobre la superficie terrestre por el hielo del glaciar que pasa sobre ella.

La glaciación es el resultado de la acción geológica del glaciar, que incluye erosión, transporte y depositación. Al examinar zonas donde los glaciares se han fundido, retrocediendo se puede ver que la erosión tiene lugar principalmente en el fondo del glaciar (debajo de él) y que el depósito se realiza sobre todo en la margen exterior o cerca de ella.

EVIDENCIAS DE GLACIACIÓN

Las estructuras y depósitos vistos en la sección de acción glacial constituyen evidencias de glaciación, pero aparte de estas también se pueden tener las siguientes:

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1. CIRCO GLACIAL

Es un nicho de paredes abruptas en forma de anfiteatro excavado en la ladera de una montaña por la acción de cuñas de hielo. Los circos se encuentran en el inicio de un valle glacial. Estos empiezan a formarse en un campo de nieve justo arriba del límite de las nieves perpetuas. Muchos circos glaciales antiguos contienen cuencas o depresiones en la roca de fondo. por lo que frecuentemente contienen lagos.

2. VALLES EN FORMA DE U

Son valles esculpidos por glaciares que presentan una forma característica de U, modelados en valles fluviales antiguos. Estos presentan también otras caracte-rísticas:

Valles colgados: son valles afluentes de un valle glacial principal, cuyo fondo se presenta a una altura superior que la del fondo del valle principal.

Escalones en el perfil longitudinal: son irregularidades en forma de escalones y depresiones someras en el fondo del valle, debido al arranque glacial.

Cabecera del valle: constituida por un circo o conjunto de circos.

3. MODELADO DE MONTAÑAS

Es una modificación de las montañas debido a la acción de las cuñas heladas, que dan como resultado una serie de estructuras:

Arista: es un paredón afilado o tabique creado por dos grupos de circos adyacentes que, al aproximarse uno al otro, han ido desgastando por ambos lados la prominencia que los separaba.

Cuello: es un desfiladero o paso en la cresta de una montaña, situado en un punto donde las cabeceras de dos circos se interceptan entre sí.

Cuerno: es un pico desnudo de forma piramidal que queda en pie cuando las cabeceras de tres o más circos se han acercado entre sí.

4. FIORDOS

Son valles en U antiguos que han sido rellenados por agua de mar y que actualmente constituyen bahías profundas. Se presentan a lo largo de costas montañosas de Noruega, Alaska, Chile, etc.

GLACIACIONES PLEISTOCÉNICAS

Los grandes mantos de hielo o glaciares continentales que cubrieron la mayor parte de Norteamérica, Norte y centro de Europa y otras localidades del hemisferio norte alcanzaron su máximo desarrollo durante los últimos 2 ó 3 millones de años, es decir, parte del Plioceno y todo el Pleistoceno. Durante esta misma época de enfriamiento general, inclusive en latitudes bajas, los glaciares de valle afectaron zonas de menor altura en las cadenas montañosas.

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Un mejor entendimiento del Pleistoceno fue el descubrimiento de múltiples glaciaciones, en las cuales las edades glaciales, caracterizadas por el avance de grandes lenguas de glaciares, fueron separadas por edades interglaciales, durante las cuales los glaciares se retiraban. En Norteamérica se han reconocido, por lo menos, cuatro edades glaciales y tres interglaciales en un período de aproximadamente 2 millones de años.

TEORÍAS SOBRE LAS GLACIACIONES

Las teorías acerca de los cambios del clima durante las glaciaciones se pueden reunir en dos grupos: astronómicas y terrestres.

1. TEORÍAS ASTRONÓMICAS

Estas teorías se basan en factores externos, es decir que explican los cambios del clima como resultado de las variaciones en la energía solar o en cómo esta energía se recibe en la tierra. Se basan en variaciones que ocurrirían con precisión y de manera continua a través del tiempo.

Se han reconocido tres factores astronómicos de cómo la tierra se relaciona con la energía solar:

elipticidad de la órbita terrestre, ángulo de desviación del eje terrestre, y dirección de desviación del eje terrestre.

2. TEORÍAS TERRESTRES

Estas teorías mantienen que el clima cambia debido a factores terrestres como:

variaciones en el campo magnético terrestre, condiciones atmosféricas (variaciones en el polvo volcánico), y variaciones resultantes de la actividad tectónica.

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CAPÍTULO # 10

ACCIÓN DEL VIENTO Y DESIERTOS

INTRODUCCIÓN

El viento es un agente geológico responsable de una serie de características de la superficie terrestre. A esta actividad del viento que comprende erosión, transporte y depositación se conoce como proceso eólico. Para los procesos eólicos, las condiciones óptimas se encuentran en las regiones áridas, aunque las regiones húmedas no se excluyen de la modificación por el viento.

La tierra está rodeada por una capa de gases que se denomina atmósfera, compuesta por una serie de elementos y compuestos que en conjunto se les denomina aire.

Viento es el aire en movimiento, que se manifiesta con velocidades que varían desde <1 Km./h hasta >150 Km./h, conocidos estos últimos como huracanes, tifones, etc.

Se denominan vientos prevalecientes a aquellos que provienen de una dirección durante un tiempo acumulativo más largo durante una estación o el año entero. Los vientos prevalecientes no son necesariamente los más fuertes.

La ciencia que tiene que ver con la circulación atmosférica y los patrones de movimiento del viento se denomina Meteorología.

ACCIÓN GEOLÓGICA

La acción geológica del viento puede ser dividida dentro de tres categorías: erosión, transporte y depositación. Están todas tres interrelacionadas y dependen de: la velocidad del viento, la naturaleza de los materiales de la superficie terrestre y la cobertura vegetal.

EROSIÓN EÓLICA

Los dos tipos de erosión del viento son: deflación y abrasión.

1. DEFLACIÓN EÓLICA

Es el arranque y remoción de partículas de roca sueltas en un área por la acción del viento. La palabra deflación proviene etimológicamente del latín deflare, que significa quitar soplando. Este proceso deja como consecuencia una superficie denudada cubierta por un material tan grueso que no permite el transporte. La deflación de un sedimento, tal como un aluvión, se va a llevar el limo y las arenas, dejando los guijarros, y cuando se forma una capa continua de éstos, va a servir de defensa para la acción posterior de la deflación. A esta capa se la denomina coraza contra la deflación o pavimento desértico.

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La deflación es característica de regiones sin vegetación ni humedad. Las grandes áreas de deflación, por lo tanto, son: los desiertos, las playas de mares y lagos y los campos arados y desnudos en las regiones agrícolas durante las épocas de sequía.

Se denominan cuencas de deflación a las depresiones causadas por la deflación. En épocas de humedad se pueden cubrir de pasto, y hasta llegan a constituir lagos someros. La mayor parte alcanzan menos de 1 Km. de longitud y tienen sólo unos cuantos metros de profundidad. Un blowout es una cuenca de deflación excavada en una duna arenosa.

2. ABRASIÓN EÓLICA

Es el pulimento y estriamiento de una roca por otras partículas más pequeñas impulsadas por el viento. Es realizada por la carga de fondo y, por lo tanto, está restringida a las partes de los obstáculos que se encuentran en la superficie. Se denomina ventifactos a los fragmentos de roca del tamaño de las gravas que son moldeados por la carga que transporta el viento. Se los reconoce por sus superficies pulidas de aspecto grasoso, que pueden estar picadas o estriadas, y por las caras facetadas, separadas entre sí por bordes cortantes. Cuando los fragmentos de roca están compuestos de uno o más minerales de dureza uniforme, la abrasión actúa dándole superficies suaves y pulidas. Cuando los fragmentos presentan cráteres o filos quiere decir que los granos minerales poseen durezas distintas.

Las zonas que más sufren abrasión eólica son los desiertos, distribuidos en todo el mundo, y las áreas libres de hielo en el continente Antártico.

TRANSPORTE EÓLICO

Los materiales movidos por el viento caen dentro de dos categorías: carga de fondo y carga suspendida.

1. CARGA DE FONDO

Está constituida por las partículas demasiado grandes y pesadas (gravas y arenas) para ser levantadas por la turbulencia del viento y viajar suspendidas dentro de él, aunque ciertas de ellas se elevan momentáneamente unos cuantos centímetros arriba de la superficie. El viento mueve esta carga de dos maneras:

por rodadura, donde las partículas grandes (gravas) ruedan sobre las superficie debido al impulso del viento o debido al impacto de la carga de arena que transporta el viento;

por saltación, donde las partículas de arena avanzan a saltos debido al impulso del viento por choques elásticos o inelásticos con otras partículas de arena; cuando el viento es lo suficientemente fuerte el grano de arena empieza a rodar sobre la superficie bajo la presión de un remolino, al golpear a otro grano lo hace saltar por el aire y cuando cae este grano puede hacer que otro salte (impacto de salpicadura) o bien rebota (impacto de rebote).

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2. CARGA SUSPENDIDA

Consiste en partículas lo suficientemente pequeñas (limos y arcillas) para que se mantengan constantemente en suspensión por la acción de la turbulencia del viento. Estas partículas pueden constituir una gran capa encima de la capa que constituye la carga de fondo. Las partículas no brincan sino que son esparcidas en el aire por el impacto de las partículas de arena y elevadas por las corrientes ascendentes. Debido a su caída muy lenta, permanecen suspendidas por mucho tiempo en el aire. La superficie de un depósito de partículas de limos y arcillas es tan tersa que no existe turbulencia (remolinos), y, como consecuencia hay una capa de aire muerto justo encima de ella, de manera que ni aún un viento fuerte puede mover las partículas finas. Además, hay otro factor de estabilidad, la coherencia, que es la tendencia de las partículas a adherirse entre sí debido a las películas de humedad absorbidas sobre sus superficies.

DEPOSITACIÓN EÓLICA

Tanto los materiales de la carga de fondo como de la suspendida se depositan. Los depósitos de la carga de fondo dan origen a las dunas y los depósitos de la carga suspendida originan el loess.

1. DUNAS

Son montículos o camellones de arena depositados por el viento. También se las denomina médanos y se producen en dos medios principales:

desiertos, donde las dunas están desnudas y la relación entre viento y arena se desarrolla libremente;

costas, donde la vegetación desarrollada en climas húmedos interfiere en la relación viento-arena.

Las dunas se dividen en dos grandes categorías:

a. Dunas activas: son aquellas que evolucionan continuamente y ocurren en los desiertos y en las áreas costeras áridas. Cambian continuamente de forma y posición debido a los vientos prevalecientes. De acuerdo a su forma, se han dividido en los siguientes tipos:

Barjanes: son dunas en forma de luna creciente cuyos cuernos apuntan en la dirección que lleva el viento.

Parabólicas o en forma de U: son aquellas que tienen una forma de U con el extremo abierto encarando al viento.

Transversales o en forma de S: son las que semejan olas que forman lomas o camellones transversales a la dirección del viento.

Longitudinales: son dunas largas y rectas paralelas a la dirección del viento. Complejas: son dunas de forma irregular.

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b. Dunas estabilizadas: son aquellas cuya forma y posición se ha estabilizado debido a la cobertura vegetal. Generalmente no se forman en áreas desérticas sino, más bien, en áreas costeras de climas húmedos. Se reconoce un sólo tipo:

en forma de U o parabólica compleja: es una muy parecida a las parabólicas anteriormente descritas, pero que tiene una conformación compleja en el lado que da al viento, donde hay una especie de excavación, es decir, se presenta con un perfil cóncavo.

Las dunas se forman cuando el viento encuentra un obstáculo y deja una bolsa de aire de baja energía que contiene remolinos tanto detrás como enfrente del obstáculo: en esta bolsa se acumula y forma la duna. Los granos de arena que se mueven sobre la pendiente de barlovento (de donde viene el viento) ruedan y brincan hacia arriba y en la cima son barridos hacia adelante formando la pendiente de sotavento (hacia donde va el viento), que se acentúa hasta que alcanza el ángulo de reposo (30º a 40º) que es el necesario para que haya equilibrio entre la fuerza de gravedad y la fuerza de fricción de los granos. Cualquier cantidad de arena que se añada posteriormente causa pequeños deslizamientos, razón por la cual a la pendiente de sotavento se denomina cara de deslizamiento. El ángulo de la pendiente de barlovento varía con la velocidad del viento y el tamaño del grano, pero siempre es menor que el de la cara de deslizamiento. La transferencia de la arena de barlovento a sotavento hace que la duna migre lentamente en dirección del viento, con velocidades de alrededor de 5 m/año.

2. LOESS

Es un depósito en forma de manto que cubre grandes áreas y se encuentra constituido principalmente por limos con cantidades menores de arcilla y arena fina. Este depósito es producto de la carga suspendida que transporta el viento. Tiene como características:

una homogeneidad marcada, no posee estratificación, generalmente de composición calcárea, constituido principalmente por granos de limo (0,02 - 0,05 mm).

Los minerales que los componen son principalmente calcita, cuarzo, feldespatos y micas. Ciertos sufren una ligera oxidación que les da un tenue tinte amarillo al depósito.

Los suelos que se deben a loess se encuentran entre los más fértiles en el mundo porque, por su textura limosa, retienen una gran cantidad de humedad y porque tienen una gran cantidad de minerales, que los proveen de una gran fuente de elementos para diversas clases de cosechas.

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DESIERTOS

Un desierto es un área en la superficie terrestre caracterizada por una baja precipitación, temperatura elevada (al menos por temporadas) y una proporción más alta de evaporación que de precipitación. En el sentido tradicional, la palabra desierto encierra un sol ardiente, arena seca y un área inacabable de tierra desolada y deshabitada, a excepción de ciertos cactus, insectos y reptiles.

Los desiertos están rodeados, por lo general, de tierras semiáridas denominadas estepas, cuya precipitación se encuentra en el rango de 25 a 30 mm/año.

El territorio clasificado como árido comprende el 25 % de la superficie terrestre y se encuentra distribuido mayormente en dos grandes fajas:

los desiertos tropicales, que ocurren entre las latitudes 15º y 35º en ambos hemisferios;

los desiertos de latitudes medias, entre 35º y 50º en los interiores continentales de ambos hemisferios.

Existen otros tipos un poco más limitados, como las áreas que se encuentran al lado de sotavento de cadenas montañosas y las áreas costeras de ciertos continentes bañadas por corrientes frías y secas.

CLASIFICACIÓN DE LOS DESIERTOS

La mayoría de los desiertos mundiales caen dentro de dos cinturones de alta presión que rodean a la tierra en ambos hemisferios, teniendo como límites alrededor de los 15º y 50º de latitud norte y sur. La localización de estos desiertos está controlada por la circulación global del sistema de aire.

Los desiertos modernos se pueden clasificar en cuatro grupos de acuerdo a las causas y a su localización, a saber: desiertos subtropicales, desiertos de interiores continentales, desiertos de sombra de lluvia y desiertos costeros.

1. DESIERTOS SUBTROPICALES

Han sido creados principalmente por el descenso de aire frío y seco. Se encuentran comprendidos en este grupo los desiertos más grandes del planeta. La zona desértica más grande del mundo es una faja que tiene 8.000 Km. de extensión y que va desde la costa occidental de Africa hasta Paquistán y el occidente de la India; este cinturón desértico es roto por la zona monzónica asiática y comprende los desiertos del Sahara, el Arabe y el Iraní. Otro desierto de este grupo es el del suroeste de los Estados Unidos de Norteamérica y norte de México, que es detenido hacia el este por el aire húmedo del Golfo de México que se mueve hacia el norte.

También se pueden integrar aquí los desiertos de Kalahari al suroeste de África y el de Australia.

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2. DESIERTOS DE INTERIORES CONTINENTALES

Estos desiertos se forman en regiones lejanas del mar, por lo que tienen poca humedad. En estos lugares, el aire es calentado y secado en el verano y enfriado en el invierno. Ocupan la mayor parte de Asia central y se denominan Desierto de Gobi y Desierto de Takla Makan.

3. DESIERTOS DE “SOMBRA DE LLUVIA”

Se forman al otro lado de una barrera natural (montaña) que no permite las precipitaciones ya que bloquea y desvía las corrientes de aire, cuyo vapor se condensa o sublima del lado de donde ingresan las nubes y que generalmente se encuentra de frente al mar.

En el Oeste de los Estados Unidos, las cadenas montañosas Cascadas y Sierra Nevada deflectan o desvían hacia arriba los vientos húmedos que soplan desde el Pacífico. La mayor parte de estas precipitaciones caen en los flancos occidentales de estas montañas, alimentando los ríos costeros. En el momento en que los vientos alcanzan la parte oriental de Oregon, California, Nevada y Utah, queda poca humedad, dando como resultado una zona desértica en estas partes. Otros desiertos de este tipo son el Desierto de Sonora en México y el Desierto de la Patagonia en Argentina.

4. DESIERTOS COSTEROS

Son los que se forman en zonas costeras bañadas por corrientes de agua fría. Estas corrientes crean un clima seco en el continente adyacente por la acción de los vientos fríos, que no pueden llevar mucha humedad.

Dentro de este grupo se encuentran las zonas costeras de varios continentes. La Corriente fría de Humboldt es la responsable del Desierto de Atacama y del Desierto Peruano, que es considerado el sistema desértico más seco del planeta. En el sur-oeste de Africa, el Desierto de Namibia se debe a la Corriente fría de Benguela, mientras que la Corriente fría de California es la responsable por la sequía de California.

PAISAJE DESÉRTICO

Los desiertos poseen una serie de características ambientales que sirven para descri-birlos:

En estas regiones, la meteorización química es poca o casi nula.

Poseen suelos conocidos como caliches, con horizontes pobres, falta de material orgánico y cementados por sales de carbonato de calcio, que en las lluvias intensas impiden la infiltración y aumentan la escorrentía superficial.

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Los ríos son efímeros e influentes.

La escasa agua que se precipita en ciertas épocas del año es el agente más efectivo del modelado del paisaje desértico.

La regolita es delgada, poco continua y de textura gruesa.

Las partículas gruesas forman pendientes más abruptas que las que se forman en regiones húmedas, debido a que los ángulos de inclinación se ajustan al diámetro medio de los fragmentos que los constituyen.

El pedimento es una superficie inclinada cortada a través de la roca adyacente a la base de un terreno elevado, en una zona de clima árido. Los pedimentos tienen los perfiles cóncavos, producidos por el trabajo del agua corriente, y las superficies marcadas generalmente por canales tenues y someros, lo que indica que su formación se debió principalmente a las aguas corrientes.

Los estratos de rocas sedimentarias con buzamientos horizontales y con alternancia de capas duras y suaves dan como resultado geoformas muy características, como los montes islas, los pilares y las mesas.

Las tierras malas (badlands) son producidas en rocas clásticas finas (areniscas finas, limolitas, lutitas) por el escurrimiento abundante durante las turbonadas, que crea un sistema de barrancas u hondonadas muy estrechas y muy próximas entre sí. Tienen poca o ninguna vegetación.

Los depósitos eólicos consisten principalmente en dunas, mientras que el loess se deposita en las regiones marginales de los desiertos.

Son comunes los abanicos aluviales debido a las avenidas de agua espectaculares e intempestivas.

Los lagos-playas son lagos formados en cuencas internas (endorreicas) de desiertos, debido a las corrientes que allí desembocan. Tienen como características que son poco profundos (someros) y que el agua allí contenida dura sólo unas cuantas semanas puesto que es sometida a una intensa evaporación que deja como residuo un depósito de evaporitas cuando se secan.

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CAPÍTULO # 11

ACCIÓN DE LAS OLAS, COSTAS Y FONDOS MARINOS

INTRODUCCIÓN

Los continentes y las cuencas oceánicas constituyen los elementos fisiográficos más grandes. Los océanos ocupan cerca del 72 % de la superficie terrestre y contienen aproximadamente el 97 % de toda el agua del ciclo hidrológico.

El modelado de las costas es, mayormente, producto del trabajo geológico de las olas y, en menor grado, de las corrientes costeras.

Costa es la zona límite entre el continente y los cuerpos de agua, tales como océanos, mares, lagos y lagunas.

Olas son ondas formadas sobre la superficie libre de una masa de agua, comúnmente por la fricción del viento.

Una excepción a este concepto es el conjunto de olas denominadas tsunamis que se generan por deslizamientos submarinos, terremotos submarinos y erupciones volcánicas submarinas. El tamaño de una ola depende de tres factores:

velocidad del viento, duración de tiempo en el cual el viento se mantiene soplando en una dirección, y tamaño del área soplada por el viento.

Se denomina cresta al punto más alto de la ola y seno o depresión al punto adyacente más bajo.

La distancia de cresta a cresta o de depresión a depresión sucesivas se denomina longitud de la ola (L), y la diferencia de altura entre la cresta y la depresión se denomina altura de la ola (H).

Un parámetro para describir las olas es la relación L/H, el cual se denomina abruptez de la ola.

El período de la ola (T) es el tiempo necesario para que una cresta viaje una longitud de ola.

La velocidad de la ola se calcula por medio de la relación L/T.

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MECÁNICA DE ACCIÓN DE LAS OLAS

1. OLAS EN AGUAS PROFUNDAS

Las olas en aguas profundas se denominan olas de oscilación, porque en ellas cada partícula de agua oscila dentro de una corta distancia, en tanto que la forma de la ola misma se mueve hacia adelante. Cada partícula de agua se mueve describiendo círculos cuyos diámetros en la superficie son exactamente iguales a la altura de la ola. Pero, a medida que se desciende en profundidad en el agua, la disminución de energía es muy rápida y se expresa por la reducción acelerada del diámetro de los giros. La profundidad bajo la cual no ocurre movimiento de las partículas de agua por acción de las olas es igual a ½ L y se conoce como base de la ola.

Las olas producidas por vientos de tormentas marinas pueden viajar cientos o miles de metros, pero en su viaje hay un decrecimiento de la ola, es decir, su altura se hace menor y su longitud aumenta. Se dice que las olas con abruptez entre 10 y 35 son olas de tormentas, aquellas con abruptez entre 35 y 70 son olas intermedias y aquellas cuya abruptez > 70 son olas tranquilas, siendo las últimas las que por lo general llegan a las costas.

Como dato adicional, se calcula que un viento que sople a 48 Km./h durante 24 horas, a través de un área de mar abierto de 480 Km2 de superficie, creará olas de 5 m de altura y de 90 m de longitud con un período de 7,5 segundos.

2. OLAS EN AGUAS SOMERAS

En las áreas cercanas a las costas, donde el agua es superficial, las olas sufren un marcado cambio en su forma debido al efecto del fondo del mar. Como ya se había anotado, la base de la ola se encuentra a ½ L, y a esa profundidad las olas que se mueven hacia la costa se dice que “tocan fondo”, lo cual afecta lentamente a la forma de la ola. El curso circular de las partículas de agua se hace elíptico y la velocidad de movimiento se acrecienta. A medida que la ola avanza, la interferencia cada vez mayor del fondo se traduce en un movimiento que incrementa la altura de la ola y disminuye su longitud; en otras palabras, la ola se hace más abrupta. Puesto que el frente de la ola está en agua cada vez más somera, resulta más abrupto que la parte de atrás, dándose en un momento que el frente abrupto no sea capaz de sostener por más tiempo la ola y la parte de atrás se deslice hacia adelante causando el rompimiento de la ola. Cuando una ola rompe, su agua se hace turbulenta repentinamente y deja de ser una ola de oscilación para convertirse en una ola de traslación, que es una ola en la cual no sólo la forma sino también el agua se está moviendo hacia adelante.

Se denomina rompiente (surf) al “agua rota” que consiste en olas turbulentas de traslación. El agua, una vez consumida su energía en turbulencia, fricción sobre el fondo y movimiento de partículas de roca levantadas violentamente en suspensión, regresa al mar por impulso de la gravedad dando origen a la denominada resaca.

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ACCIÓN GEOLÓGICA DE LAS OLAS

Una ola que se aproxima a una costa irregular no alcanza a tocar fondo en forma simultánea en todos los puntos de su cresta. A medida que cada parte toca fondo, la longitud empieza a disminuir y la altura a aumentar. Las olas que llegan sobre una punta convergirán sobre ella aumentando su energía sobre la punta. En cambio, las olas se tornarán divergentes en una bahía, causando la difusión de la energía. A este proceso se lo denomina refracción de una ola y consiste en el cambio de dirección de una serie de olas que se mueven en aguas someras con un cierto ángulo respecto a la línea de costa.

La mayor parte del trabajo geológico de las olas es desempeñado por el rompimiento, sobre la zona que va desde el punto donde rompen tierra adentro.

Por lo general, las olas rompen a profundidades que oscilan entre 1 y 1,5 veces su altura. Como las olas que se aproximan a la costa casi nunca tienen más de 6 m de profundidad, la erosión intensa queda limitada teóricamente a unos 9 m bajo el nivel del mar. Esto no quiere decir que las olas de oscilación no realicen algún trabajo geológico a mayores profundidades, ya que en las olas de 600 m de longitud (como suceden en el Océano Pacífico) la base de la ola estaría a 300 m de profundidad, lo cual podría remover algo del sedimento de fondo.

EROSIÓN

La energía solar produce el viento, el cual causa el movimiento rotatorio de la ola en aguas profundas y el movimiento de la masa de agua a poca profundidad, este último el causante de la erosión de la costa mediante dos procesos:

1. ACCIÓN HIDRÁULICA

Es la acción del agua que, al aplicar presiones hidráulicas directamente sobre la roca fracturada y estratificada del fondo, puede romper y remover fragmentos de la roca. También, indirectamente concentrada en un objeto (fragmento de roca, trozo grande de madera, etc.), lo impulsa como un ariete contra el acantilado causando el mismo efecto de destrucción.

2. ABRASIÓN

Es el desgaste de la superficie rocosa por partículas de roca empujadas por las olas. Esto sucede en la zona de rompiente, es decir, a profundidades menores a 9 m.

TRANSPORTE

El transporte se lo realiza por arrastre, rodadura, saltos irregulares o suspensión, según los diámetros de las partículas y la energía de las olas y las corrientes.

En la zona de rompiente, los sedimentos se mueven de acá para allá; a este movimiento del sedimento a lo largo de la playa se lo denomina deriva de la playa. A pesar de la

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refracción, la mayor parte de las olas alcanza la costa aunque sea con un pequeño ángulo, y en combinación con el movimiento de resaca, perpendicular a la playa, se produce una componente de movimiento a lo largo de la costa manifestada como una corriente lenta que se mueve paralelamente a la misma. Cada grano de sedimento se mueve siguiendo un curso zigzagueante, lo que puede hacer que ciertos guijarros grandes se desplacen a razón de hasta 800 m/día.

Más allá de la zona de rompiente se cree que los sedimentos se mueven por las mareas y las corrientes en dirección al mar y, excepcionalmente, por una ola grande.

El resultado general de estos movimientos es una clasificación de los sedimentos, quedando los más gruesos en la zona de rompiente y los más finos distantes de la costa.

DEPOSITACIÓN

Los depósitos se dividen en los siguientes tipos:

El depósito más común de la costa es el de la playa, cuyos sedimentos son aportados por dos fuentes: los acantilados detrás de ella y los ríos que desembocan en la costa. Se define a la playa como el medio sedimentario de transición entre el continente y el mar, cuyos sedimentos (principalmente arenas) son deslavados por las olas a lo largo de la costa en relación con la zona de rompiente.

Las barras costeras son promontorios de arena bajos, casi paralelos a la costa, dentro de la zona de rompiente y generalmente sumergidos. Se forman debido al amontonamiento de arena tanto atrás como adelante de una depresión, causada en la línea donde rompe la ola por el agua turbulenta que desciende y erosiona el fondo.

Las lenguas o spits son camellones alargados de arena o de guijarros que se proyectan desde tierra firme, generalmente desde una punta, y que terminan en agua abierta, por lo común en una bahía. Se originan, por lo general, por prolongaciones de playas. Gran parte sobresale del nivel del mar y otra parte (en la punta) está sumergida. Se puede decir que son en parte barra y barrera.

Las barreras de bahía son camellones de arena que obstruyen completamente las bocas de las bahías. Se encuentran sobre el nivel del mar y se consideran como lenguas alargadas.

Las islas de barrera o cordones litorales son islas de arena alargadas, cercanas y paralelas a la costa, que no están conectadas con ella. No se conoce cómo se originan, pero parece que algunas son antiguas lenguas separadas de la tierra firme por erosión durante tormentas fuertes o huracanes. Los cordones pueden originar lagunas litorales entre ellas y el continente.

Un tómbolo es una barra o un cordón litoral que conecta a una isla con el continente o con otra isla.

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Se denominan bocas de entrada o caletas a las aberturas entre las lenguas y entre los cordones litorales.

PERFIL DE LAS COSTAS

Vistos en perfil los elementos principales de una costa son: un acantilado, un banco, una playa y una terraza.

El acantilado es un barranco (cantil) costero cortado por la rompiente de las olas, la cual actúa como una sierra cortando de manera activa la base del barranco en forma de una muesca o incisión denominada corniza, por lo que la parte superior se desploma y se sigue erosionando el barranco en retroceso. Otros rasgos relacionados con el acantilado son: las cavernas marinas, los arcos marinos y los pilares marinos.

El banco es una plataforma cortada por la rompiente sobre las rocas del fondo. Se inclina suavemente al mar y se ensancha en dirección al continente a medida que el acantilado retrocede.

La terraza es el cuerpo de sedimentos arrastrado por el agua que regresa hacia el mar desde el lugar en que rompen las olas.

FONDO OCEÁNICO

El fondo oceánico, o piso oceánico, se encuentra dividido en varias regiones según su morfología. Se reconocen dos grandes divisiones:

1. MARGEN CONTINENTAL

Esta, a su vez, se encuentra dividida en:

Plataforma continental, también conocida como plataforma marina, es un área de poco relieve ubicada a continuación del continente, relativamente poco profunda y con una pendiente promedio de 1%.

Pendiente continental, también conocida como talud continental, es un área ubicada a continuación de la anterior, donde ocurre una rotura de pendiente con inclinaciones promedios de 10 a 11%. En esta área se ubican los cañones submarinos, que son profundos valles cortados sobre el talud, con la cabecera al final de la plataforma continental y la desembocadura en la base del talud.

2. PISO OCEÁNICO

Se encuentra dividido en:

Llanura abisal: es un área relativamente muy profunda, con un relieve poco acusado y prácticamente plana (pendiente promedio de 1 por mil). Se extiende a

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través de grandes superficies sobre los fondos marinos. En el comienzo de las llanuras abisales, en la zona de contacto con el talud (base del talud), se suelen encontrar depósitos sedimentarios importantes denominados abanicos submarinos, que son los depósitos de desembocadura de los cañones submarinos.

Plataforma pelágica: está constituida por las cadenas montañosas submarinas o dorsales submarinas cuyas cimas se encuentran sumergidas relativamente a poca profundidad bajo el nivel del mar.

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CAPÍTULO # 12

LAGOS Y PANTANOS

LAGOS

Conceptos

Lago es una gran extensión de agua rodeada de tierra que se encuentra acumulada en una cuenca.

Medio lacustre es el medio sedimentario que comprende los lagos.

Limnología es la ciencia que estudia los lagos.

Las cuencas donde se forman los lagos tienen orígenes variados: valle bloqueado por un levantamiento local, por fallamiento, cráter o caldera, valle bloqueado por deslizamiento de tierra, terreno congelado que se deshiela, meandro estrangulado, hundimiento, excavación en la roca por un glacial en el depósito glacial, por deflación, cierre de una bahía, etc.

ECONOMÍA DE UN LAGO Y TIPOS DE LAGOS

La economía de un lago resulta de las pérdidas y ganancias de agua que experimentan las cuencas.

La economía se basa en primer término en el clima. En un clima húmedo el nivel de agua de un lago está controlado por el nivel de desagüe. En cambio, en un clima seco el nivel está controlado por la relación entre el agua recibida y la que se pierde por evaporación e infiltración.

1. Lagos en regiones áridas: en estas regiones los lagos son más bien escasos, someros y salados; además, muchos son intermitentes. Son someros y salados porque en estas regiones la evaporación es mayor que la precipitación y son intermitentes debido a las variaciones estacionales. Se encuentran entre estos lagos los lagos-playas y otros lagos salinos alrededor del mundo, tales como el Mar Caspio y el Mar Muerto. Un lago pluvial es un lago antiguo que existió en un clima anterior, diferente al actual, en zonas que son áridas en el presente.

2. Lagos en regiones húmedas: en estas regiones, la entrada de agua supera a la evaporación y no existe casi infiltración; más bien el agua subterránea también alimenta estos lagos. Son lagos por lo general profundos y de agua dulce y que poseen un desagüe. Se consideran entre estos lagos los Grandes Lagos en el límite entre Canadá y los Estados Unidos de Norteamérica.

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PANTANOS

Conceptos

Pantano es un área de terreno de escasa profundidad saturado de agua y con vegetación que la cubre parcial o totalmente.

Los pantanos se desarrollan en depresiones someras que se encuentran empapadas debido a que la infiltración se retarda o se evita por la impermeabilidad del terreno. Las condiciones climáticas para su formación son abundancia y frecuencia de lluvias. Se pueden desarrollar en cualquier tipo de superficie, pero lo más frecuente es que lo hagan sobre penillanuras (mesetas que son producto de la erosión de una zona montañosa), llanuras de inundación y deltas.

Medio palustre es el medio sedimentario que comprende los pantanos. TIPOS DE PANTANOS

Según la localización existen cuatro tipos de pantanos:

1. Pantanos costeros

Existen dos grupos de pantanos costeros:

Pantanos de marea son pantanos que quedan alternativamente sumergidos y descubiertos de acuerdo con la elevación y el descenso de las mareas. Estos ocupan valles en la desembocadura de los ríos y otras entradas o ensenadas abiertas al mar; cuentan con canales a través de los cuales el agua entra y sale. La vegetación de los pantanos de marea consiste en plantas que pueden tolerar agua salada.

Pantanos de agua dulce son pantanos que ocupan cuencas someras en las planicies costeras bajas y casi horizontales y que se encuentran separados de la influencia directa del mar. Muchos grandes pantanos de este grupo se encuentran en Estados Unidos a lo largo de la costa del Atlántico y del Golfo de México.

2. Pantanos en aluvión

Muchos pantanos se encuentran en amplias áreas aluviales casi horizontales. Los cauces abandonados y áreas extensas en las llanuras aluviales son sitios en los que frecuentemente hay pantanos. En muchas áreas aluviales la vegetación en crecimiento disemina el agua, creando pantanos sin necesidad de que exista una cuenca.

3. Pantanos en terreno glaciado

Muchas tierras invadidas por los glaciares durante las edades glaciales contienen cuencas grandes y pequeñas. Probablemente su número se cuenta por millones.

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Algunas fueron labradas en la roca por el hielo en movimiento, otras están circundadas por depósitos irregulares de sedimentos glaciales.

4. Pantanos en áreas de terreno congelado

Los pantanos abundan en los extensos territorios bajo los cuales el terreno está congelado permanentemente. Durante el verano, el agua producida por los deshielos superficiales no puede infiltrarse ni escurrirse fácilmente en terreno plano, dando lugar así a la formación de pantanos. Estos pantanos resultantes tienen vegetación de musgos y otras plantas de crecimiento bajo que, adaptadas a las peculiares condiciones árticas, permanecen congeladas durante el largo invierno.

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CAPÍTULO # 13

MOVIMIENTO GRAVITACIONAL DE MATERIALES TERRESTRES

INTRODUCCIÓN

El campo gravitacional terrestre es controlado por una fuerza que tiende a llevar todos los materiales hacia su centro. La fuerza gravitacional es omnipresente y causa que las rocas y la regolita se muevan en dirección de la pendiente cuando las fuerzas que tienden a mantenerlas en reposo son superadas.

El movimiento de rocas y detritos bajo la influencia de la gravedad también es conocido como movimiento de masa. Tal movimiento puede ser imperceptible o extremadamente rápido y puede involucrar un simple fragmento de roca, unos cuantos granos de arena o la mitad de una montaña.

El movimiento de masa está íntimamente ligado con la meteorización, ya que los materiales sujetos a movimientos gravitacionales generalmente han sido debilitados anteriormente por meteorización física o química, si bien muchos sedimentos no consolidados que han sido meteorizados sólo ligeramente también sucumben al movimiento de masa. Como proceso geológico, el movimiento de masa es directamente responsable de mucha de la configuración del paisaje terrestre, pero gran parte de las geoformas causadas por movimientos terrestres no se notan fácilmente.

FACTORES QUE CAUSAN INESTABILIDAD Y ROTURA DE LAS PENDIENTES

La superficie terrestre está dominada por pendientes que van desde taludes abruptos y precipicios en regiones montañosas, gargantas fluviales y acantilados costeros hasta los terrenos suaves de los piedemontes y tierras bajas.

Todos los materiales terrestres en estado sólido, roca madre o regolita, poseen cierta resistencia, es decir, tienen una capacidad mayor o menor para mantener su forma y posición bajo condiciones naturales. Una pendiente natural que mantiene un ángulo constante de inclinación en un período de tiempo se dice que es estable o está en condiciones de equilibrio. Esta es una forma simple de decir que la resistencia de la roca o regolita en la cual la pendiente se ha desarrollado es lo suficientemente fuerte para contrarrestar la fuerza de gravedad que tiende a empujar la roca o suelo en la dirección de la pendiente.

El factor más importante en el mantenimiento de la estabilidad de la pendiente es la resistencia al corte de los materiales en los cuales la pendiente se desarrolla. La resistencia al corte de los materiales naturales es aquella propiedad que tiende a prevenir de la dislocación gravitacional a la roca o regolita, bien sea por deslizamiento a lo largo de un plano potencial de fractura o por deformación interna.

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Las rocas tienen una gran variabilidad en su resistencia al corte. Algunas masas rocosas son fuertes en parte, pero poseen zonas débiles en forma de diaclasas, fallas o planos de estratificación. La meteorización produce debilitamiento posterior a lo largo de estas zonas, por tanto implantando el inicio de futuros daños en la roca. El contacto inclinado entre regolita y roca madre es otro ejemplo de una pendiente que puede ser intrínsecamente inestable con respecto a la gravedad.

Los materiales con alto contenido arcilloso son capaces de absorber más agua, y bajo tales condiciones su resistencia al corte es baja a través de toda su masa y no solamente a lo largo de un plano preexistente de debilidad.

Para cualquier material hay dos clases de cambios que tienden a disminuir la estabilidad de la pendiente. Uno es la reducción en la resistencia al corte, ya definido, y el otro es el incremento en el esfuerzo de corte. El esfuerzo de corte es una fuerza que tiende a causar que dos partes adyacentes de un sólido se deslicen una con respecto a otra a lo largo de un plano o de un número de planos paralelos.

Reducción en la resistencia al corte

La mayoría de los procesos de meteorización producen una pérdida de resistencia al corte en afloramientos de roca y regolita. La meteorización química afloja el contacto entre granos minerales de rocas ígneas y metamórficas, disuelve el cemento en rocas detríticas y produce minerales arcillosos que poseen íntimamente baja resistencia al corte. Las arcillas y lutitas son particularmente bajas en su resistencia al corte y son más susceptibles a sufrir movimientos de masa que otros tipos de rocas.

El agua juega un papel importante en la resistencia al corte de materiales terrestres. En pequeñas cantidades puede incrementar la resistencia al corte, pero en grandes cantidades el agua puede causar expansión de las arcillas y, en muy grandes cantidades, puede cambiar una masa coherente de lutita o arcilla en una mezcla que actúa más bien como un fluido, con prácticamente ninguna resistencia al corte. Muchos movimientos rápidos de materiales de pendientes ocurren durante o un poco después de fuertes lluvias.

Incremento del esfuerzo de corte

La gravedad es la principal fuerza que produce un esfuerzo cortante en materiales naturales, pero ya que la gravedad es una constante no puede ser responsable por un incremento o disminución del esfuerzo de corte. El esfuerzo cortante puede ser incrementado por:

incremento en el peso de los materiales, remoción del soporte, vibraciones terrestres.

El incremento en el peso del material en la pendiente puede hacerse por adición de nuevo material en el tope o por saturación con agua. La remoción del soporte se logra por medios naturales o artificiales e involucra el incremento de inclinación de toda o

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parte de la pendiente. Las vibraciones terrestres resultan de terremotos, el paso cercano de camiones pesados o trenes, voladuras y otras causas parecidas.

TIPOS DE MOVIMIENTOS DE PENDIENTE

Los movimientos de pendiente se dividen en 4 categorías generales:

1. Caída libre.2. Deslizamiento o derrumbes a lo largo de uno o más planos.3. Flujos.4. Reptación. MOVIMIENTOS POR DESLIZAMIENTO A LO LARGO DE PLANOS DE DEBILIDAD

Caída Libre

Como el término mismo implica, los movimientos de esta categoría resultan cuando material de la base de un escarpe es removido, dejando la capa de roca suprayacente o la regolita sin soporte. Existen dos tipos: caída de rocas y caída de detritos.

Deslizamiento

Existen tres clases de movimiento de deslizamiento: deslizamiento de rocas, deslizamiento de detritos y “slump”.

El deslizamiento de rocas ocurre cuando planos de debilidad, como los planos de estratificación o las diaclasas, son más o menos paralelos a la superficie del afloramiento.

El deslizamiento rotacional (“Slump”) se puede producir en roca de sustrato o en material no consolidado y se caracteriza por un movimiento rotacional del bloque desprendido al deslizarse a lo largo de un plano curvo de ruptura.

El deslizamiento de detritos está entre las más espectaculares catástrofes y ocurre en un número de formas diferentes. Los deslizamiento de rocas y de detritos son conocidos también con el término más familiar de derrumbes.

MOVIMIENTOS POR DEFORMACIÓN INTERNA

Un sólido que se deforma cambiando de aspecto se dice que se deforma internamente. Esto quiere decir que el movimiento no se restringe a un plano o a unos cuantos planos de ruptura sino que se realiza por resbalamiento y movimiento de una partícula con respecto a otra. Los movimientos de este tipo se deben al flujo de fluidos altamente viscosos al mezclarse abundante agua con el material. Ciertas arcillas son transformadas casi instantáneamente en masas gelatinosas cuando vibran, y otros materiales con alto contenido arcilloso se mueven como un plástico más que como un líquido. El flujo plástico es el flujo que da como resultado la deformación del sólido

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sin fracturamiento o ruptura de la masa. Los materiales plásticos tienen una resistencia al corte que debe ser superada por un esfuerzo cortante antes que el movimiento comience, mientras que un verdadero fluido continuará fluyendo hasta que su superficie alcance un plano horizontal.

La velocidad de movimiento tiene límites de flujo (desde unos cuantos centímetros por día hasta varios centímetros por minuto) y depende del grado de fluidez. El material que se mueve por flujo está generalmente, pero no universalmente, confinado a algún canal o valle preexistente.

Flujos de detritos

Estos flujos son altamente variables en contenido de agua. En la mayoría de los casos, sin embargo, los flujos de detritos se presentan en pendientes con regolita no consolidada con alto contenido de agua y una gran variedad de partículas de tamaños desde arcillas hasta grandes bloques. Algunos flujos de este tipo comienzan como deslizamientos de detritos, pero cambian a flujos de detritos una vez que el movimiento se inicia.

Los flujos de detritos con alto contenido de agua tienen la consistencia del concreto y, mientras se mantienen en movimiento, la capacidad de transportar y dislocar objetos tan grandes como automóviles. Los flujos de detritos altamente fluidos son muy destructivos por el terreno por el cual pasan, y aquellos que ocurren en áreas pobladas destruyen muchos de los rasgos culturales presentes. Estos flujos pueden llegar hasta valles fluviales, donde forman represas naturales detrás de las cuales se forman lagos. Otros se esparcen en valles como masas lobulares que permanecen cientos de años.

Flujos de lodo

Los flujos de lodo son flujos de detritos en los que, al menos, la mitad de los materiales presentes son del tamaño de arcillas, limos o arenas. Estos flujos se mueven invariablemente en canales bien definidos que han sido ocupados antiguamente por ríos, y pueden transportar grandes fragmentos o bloques de roca. Un flujo de lodo progresa aguas abajo en una serie de avances en intervalos que van desde unos cuantos segundos hasta varias horas. Algunos flujos son altamente fluidos y forman depósitos planos interdigitados cuando surgen sobre terrenos con pendientes suaves.

Los flujos de lodo ocurren más frecuentemente en ambientes donde existen acumulados materiales de grano fino de gran espesor dispuestos sobre pendientes fuertes, con altas cantidades de agua en forma intermitente provenientes de lluvias torrenciales o de nieve fundida. Ejemplos de este tipo de flujos son los denominados lahares.

Solifluxión

Es el flujo pendiente abajo de regolita saturada de agua en terrenos con pendiente suave, comúnmente, pero no exclusivamente, asociado con regiones de permafrost. En cierto sentido, se puede considerar como flujo de detritos acuoso en miniatura, de baja velocidad y duración estacional.

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Reptación

Es el lento e imperceptible movimiento cerro abajo de rocas y suelo. La gravedad es la fuerza causante de tal movimiento y se pueden observar manifestaciones del mismo en la zona meteorizada de rocas sedimentarias fuertemente inclinadas y en la dislocación de rasgos culturales situados sobre ellas. La reptación no depende del contenido de agua, aunque el congelamiento y descongelamiento en pendientes con detritos pueden acelerar el proceso.

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CAPÍTULO # 14

RECURSOS NATURALES

INTRODUCCIÓN

La Geología es la culminación del deseo del hombre por entender la tierra y su proceso dinámico y la necesidad de extraer y usar los recursos para sostener una sociedad compleja moderna.

Este capítulo trata con aquella rama de la Geología que se denomina Geología Económica, que consiste en el análisis y explotación de los cuerpos y materiales geológicos que pueden ser utilizados para beneficio del hombre, incluyendo los combustibles, minerales metálicos y no metálicos y el agua.

CLASIFICACIÓN DE LOS RECURSOS NATURALES

Las materias primas de origen terrestre están divididas en dos grandes categorías: renovables y no renovables.

Los recursos renovables son aquellos que se producen por procesos naturales a una velocidad tal que no es superada por la velocidad de uso del hombre. El agua es un ejemplo común.

Los recursos no renovables son aquellos cuya velocidad de producción natural es excedida por la velocidad de consumo por el hombre. Estos recursos constituyen los materiales vitales de la civilización moderna. Un ejemplo lo constituye el petróleo.

En este momento, es necesario hacer la diferencia entre el concepto de reserva y recurso mineral.

Reserva es un depósito mineral identificado y conocido, del cual se puede extraer minerales con beneficio económico, con la tecnología disponible bajo condiciones económicas actuales.

Recurso incluye no solamente las reservas, sino también otros depósitos que pueden llegar a ser útiles en el futuro.

La última categoría incluye depósitos conocidos no recuperables económica y técnicamente en la actualidad, y también depósitos no conocidos cuya existencia se infiere por información geológica, pero cuyo descubrimiento no se ha llevado a cabo. Por lo tanto, los dos parámetros fundamentales que determinan si un depósito es una reserva o un recurso son:

la localización conocida del depósito, la recuperación económica.

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CLASIFICACIÓN DE LOS RECURSOS MINERALES

Los recursos minerales están clasificados dentro de tres grandes grupos: los minerales metálicos, los minerales no metálicos y los “minerales” usados para la producción de energía.

1. Minerales metálicos

Estos se dividen en dos grupos: los que contienen hierro y los que no contienen hierro.

A. Minerales de hierro: pertenecen a este grupo los minerales donde el hierro es el principal elemento y se utilizan para hacer variedades de productos de hierro y acero. A continuación se nombran el hierro y elementos asociados y su forma de presentarse como minerales en la naturaleza

Hierro

Es el cuarto elemento en abundancia en la corteza terrestre y el segundo metal más abundante. La técnica de separación del hierro de las menas de hierro se ha conocido por cerca de 3.000 años. Las menas de hierro ocurren en una gran variedad de asentamientos geológicos. Los tres principales tipos son:

1. Menas sedimentarias de hierro: Estos son los depósitos que ocurren como rocas finas sedimentarias bandeadas caracterizadas por la alternancia de capas ricas en minerales de hierro y otros minerales. El tipo más distintivo contiene capas delgadas de óxidos de hierro, magnetita (Fe3O4) y hematita (Fe2O3), alternando con capas delgadas de chert (SiO2). Este tipo constituye el más grande recurso potencial de hierro.

2. Depósitos de hierro asociados con actividad ígnea: Las rocas intrusivas pueden contener segregaciones de minerales ricos en hierro que están suficientemente concentrados para la extracción. Las rocas intrusivas también reaccionan con la roca de caja y se forman cuerpos de mena de hierro como resultado. También pueden ser resultado de soluciones hidrotermales. Este tipo de depósito es pequeño en cantidad comparado con los otros dos tipos.

3. Depósitos de hierro derivados de la meteorización: En las áreas tropicales donde prevalece el clima seco-húmedo, las rocas básicas con modestas cantidades de minerales de hierro son transformadas por meteorización en una nueva mena de hierro llamada laterita. El mineral que prevalece en las lateritas es la limonita (Fe2O3.nH2O). Su contenido en Fe puede variar de 40 a 50 %, pero también pueden contener Ni, Co y Cr.

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Cromo

La principal mena que contiene este elemento es la cromita (Cr2O3), que se encuentra comúnmente asociada con minerales de Ni y Mg en rocas ígneas de alto contenido de hierro.

Cobalto

Este metal está contenido en una variedad de minerales que ocurren en asociación cercana con Fe, Cu y Ni en rocas ígneas máficas y ultramáficas. Las futuras fuentes de cobalto podrían ser las lateritas de Fe-Ni en regiones tropicales y posiblemente los nódulos de manganeso.

Manganeso

En la naturaleza el manganeso ocurre en combinación química con hierro en óxidos, carbonatos y sulfuros. Aunque el manganeso es el elemento número 12 en abundancia en la corteza, está ampliamente repartido en rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas. La explotación exitosa de los nódulos está todavía por ser demostrada. Además de las dificultades técnicas para la recuperación de los nódulos, la posesión de estos recursos se encuentra en aguas internacionales.

Molibdeno

Este metal ocurre en combinación química con azufre, oxígeno, plomo y otros elementos.

Níquel

Es un elemento bastante abundante en la corteza terrestre, donde comúnmente ocurre en combinación con hierro y azufre. Las rocas ultramáficas son los principales receptores de depósitos de níquel de valor económico. Este metal es vital para la industria del acero.

Tungsteno

Existen algo así como 20 minerales que tienen tungsteno, pero los dos más importantes son la wolframita [(Fe,Mn)WO4] y la scheelita (CaWO4). La mayoría de los depósitos están asociados con cuerpos intrusivos graníticos en contacto con rocas metamórficas o en vetas de cuarzo. Es uno de los elementos más esenciales asociados con el hierro y uno de sus usos principales se encuentra en la producción de barras de acero endurecido usadas en equipo de perforación.

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Vanadio

Su abundancia en la corteza es cerca de tres veces la del cobre. Muchos de los 60 minerales que contienen vanadio tienden a presentarse en asociación con sedimentos orgánicos ricos. El petróleo crudo contiene cantidades apreciables de vanadio recuperable.

B. Minerales que no contienen hierro: este grupo consiste en minerales que contienen metales que no son usados en la manufactura de las aleaciones de hierro.

Aluminio

Es el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre. La mena de donde se lo recupera económicamente es la bauxita, que consiste en una mezcla de minerales de aluminio de los cuales los principales son: la bohemita [AlO(OH)] y la gibbsita [Al(OH)3]. La bauxita se forma en los climas tropicales por meteorización química de las rocas que contienen aluminio. Sólo el hierro sobrepasa el tonelaje de aluminio usado en la industria ya que tiene múltiples usos.

Cobre

Este metal es relativamente escaso en términos de abundancia en la corteza comparada con la de otros metales de importancia económica mayor, como el hierro y el aluminio. El cobre tiene una gran afinidad con el azufre y aparece comúnmente en forma de sulfuros de cobre en minerales como la calcocita (Cu2S), la covelina (CuS), la bornita (Cu5FeS4) y la calcopirita (CuFeS2). También ocurre en estado nativo y en combinaciones químicas con oxígeno y agua. El tipo de depósito de donde más se explota cobre en la actualidad es el “depósito de cobre porfídico”, que se define como un depósito de minerales de sulfuro de hierro diseminados que se encuentra en o cerca de un cuerpo intrusivo félsico, el cual, en su totalidad o en parte, tiene una estructura porfídica. Otros tipos de depósitos de cobre ocurren en rocas sedimentarias, creyéndose que los sulfuros de cobre fueron introducidos por fuentes termales que hicieron circular soluciones a través de las rocas o que fueron depositados simultáneamente con los sedimentos en mares antiguos. El cobre tiene muchos usos.

Plomo y Zinc

Estos dos metales ocurren comúnmente en el mismo cuerpo mineralizado en combinación química con azufre. La mayor parte ocurre en forma de dos minerales: la galena (PbS) y la esfalerita (ZnS). Ocurren principalmente como depósitos conocidos como del “tipo valle de Mississippi”, que son cuerpos de dolomías y calizas con concentraciones de galena y esfalerita. Se piensa que son depósitos de reemplazamiento debido a soluciones circulantes

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de baja temperatura que disolvieron parte de la roca carbonatada depositando en su lugar los minerales de plomo y zinc. Tanto el zinc como el plomo tienen distintos usos.

Estaño

Casi todo el estaño producido en el mundo se deriva del mineral llamado casiterita (SnO2). Este mineral ocurre en rocas ígneas de composición granítica o riolítica como depósito de vetas, pero la mayor parte de la producción comercial viene de “placeres” que son depósitos de minerales pesados que han sido concentrados por la acción de las olas o de los ríos. Cerca del 60 % de la producción mundial se obtiene de placeres aluviales.

Magnesio

Este metal ligero es uno de los elementos más abundantes. El agua de mar es la principal fuente del magnesio metálico, pero también existe en las rocas que contienen minerales como la magnesita (MgCO3), la brucita [Mg(OH)2] y la dolomita [MgCa(CO3)2].

Oro

Este metal precioso ha sido sinónimo de riqueza de individuos y naciones por aproximadamente 6.000 años. Geológicamente el oro aparece en forma nativa, ya que es químicamente inerte comparado con otros metales. Se lo encuentra en depósitos de veta asociado con cuarzo y en depósitos de placeres. También se produce oro como subproducto de depósitos de cobre y de plomo-zinc. El depósito más rico de oro en el mundo se encuentra en Sudáfrica; se trata de depósitos de placeres antiguos compuestos por conglomerados precámbricos donde el contenido de oro varía entre 0,2 y 0,8 onzas por tonelada.

Plata

Hoy en día la plata es usada como metal industrial en materiales fotográficos y productos eléctricos, pero hasta la década de los 50 se la usaba principalmente para acuñamiento de monedas y trabajos de arte. La plata ocurre en asociación con oro, cobre y algunos otros metales. Casi las ¾ partes de la producción mundial de plata se obtiene como subproducto del tratamiento mineralúrgico de otros minerales que se presentan como depósitos de cobre nativo, cuerpos de reemplazamiento de plomo-zinc y depósitos de oro en vetas, conglomerados y placeres. Los depósitos en los cuales la plata es el principal constituyente fueron formados por el rápido enfriamiento de soluciones hidrotermales que depositaron soluciones con contenido de plata en rocas volcánicas porosas y fracturadas de edad terciaria.

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Platino

Pertenece a un grupo de metales raros pero que es esencial para la industria moderna. Es tan raro que la naturaleza química en los ambientes geológicos es poco conocida. Los depósitos de platino más grandes ocurren en vetas asociadas con rocas ígneas básicas o en placeres derivados de estas rocas.

2. Minerales no metálicos

En este grupo aparecen tanto minerales como rocas. Se los divide en dos categorías generales: materiales de la construcción y minerales industriales.

A. Materiales de la construcción: son materiales naturales que se utilizan en la industria de la construcción.

Agregados

Consisten en partículas de roca y/o minerales de varios tamaños que son usados en combinación con cemento y agua para hacer concreto, o para hacer asfalto en el caso que se mezclen con una sustancia bituminosa. Algunos agregados son usados, sin mezclarse con otra sustancia, para construir la base de ferrocarriles o carreteras no pavimentadas. Existen tres clases de agregados:

- roca partida o triturada (excepto chert y sulfuros),- arena y grava (sin contenido de arcilla, limo, materia orgánica, lutita),- agregados ligero-pesados (son rocas porosas menos densas que la caliza,

granito, basalto o cuarcita y son usados en edificios en forma de concreto, por su menor peso y cualidades aislantes).

Rocas ornamentales

Son rocas cortadas hasta un tamaño deseado, que se utilizan para recubrir paredes exteriores o interiores y pisos de edificios. Estos materiales no deben tener fracturas con el fin de poder cortarlos en bloques en las canteras y después transportarlos hasta los sitios donde se los procesa posteriormente. Este proceso consiste en un corte secundario y pulimento con maquinarias adecuadas, siendo la labor de pulimento la propiedad más importante de las rocas ornamentales.

Cemento y Estuco

Estos dos productos son hechos a partir de dos rocas sedimentarias principalmente. El cemento es producido por la molienda de caliza, dolomía o caparazones de carbonato de calcio hasta que se reduce a polvo y se lo calienta a casi 1500°C (calcinación); después del enfriamiento se lo vuelve a moler completando el proceso. La mejor caliza para cemento es la que contiene 6,5% de dolomita, menos del 25% de partículas clásticas y nada de chert. El estuco

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se hace por calcinación del yeso, cuando se mezcla con agua y para ciertos propósitos con alguna cantidad de arena. Se usa para recubrimiento de paredes y tumbados.

Arcilla

En el contexto usado aquí, el término arcilla se refiere al material consolidado o no consolidado, que ocurre en la naturaleza, compuesto de partículas finas que son principalmente minerales de arcilla. Las arcillas varían mucho en su composición mineralógica, un factor que es reflejado en las propiedades de la arcilla. Entre sus usos el más común es para la fabricación de ladrillos. La arcilla blanca (caolinita) es la materia que se utiliza para cubiertas y aditivos en la fabricación de papel y en la cerámica. La arcilla refractaria soporta altas temperaturas y se utiliza en cerámica y aislamiento de paredes y pisos.

Vidrio

Este material común se hace de “arena de cuarzo”, un término industrial que se refiere a un depósito de arena suelta o arenisca friable de alto contenido de SiO2 en forma de cuarzo.

Asbestos

Se denomina bajo este término a los minerales silicatados de naturaleza fibrosa de los cuales el crisotilo es el tipo dominante. La naturaleza fibrosa, esfuerzo alto a la tensión, resistencia al calor, conductividad eléctrica baja y el ser inertes químicamente son propiedades que los hacen ideales en la fabricación de ciertos productos de construcción y como aislantes eléctricos y térmicos. Ocurren como vetas en asociación con un grupo de rocas metamórficas ultramáficas conocidas como serpentinas.

B. Minerales industriales

Fertilizantes

Las producciones agrícolas modernas necesitan enormes cantidades de fertilizantes. Para reemplazar K, P, Ca, S y N en suelos donde han sido agotados estos elementos por sucesivas cosechas, se aplica un compuesto soluble que contenga el elemento necesario. Muchos de estos compuestos se fabrican a partir de minerales conocidos en general, como evaporitas, que sirven como fertilizantes, y entre los más comunes figuran la silvita (KCl), el yeso (CaSO4.2H2O), la anhidrita (CaSO4) y la fosforita. Uno de los minerales más conocidos de fósforo es el apatito, pero para aplicarlo como fertilizante necesita un tratamiento. El nitrógeno como fertilizante se lo aplica como amoniaco (NH3) o como sulfato o nitrato de amonio; se lo obtiene por combinación de H con N atmosférico o por uso del gas natural.

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Materias primas químicas

La lista de estos minerales es excesivamente larga y muy diversa. Sólo se citará la sal común o halita (NaCl). La sal es la más útil de todas las evaporitas y compite en importancia con el Fe, el carbón y la caliza como materias primas básicas. Se la usa como fuente de Cl y Na, en la cocina para consumo humano, para preservar carnes y en remoción de nieve y hielo. La sal se extrae de minas de sal de roca, de fuentes naturales y en salinas por evaporación del agua de mar. También existe la sal como domos, cuyo origen se debe a capas de sal depositadas como evaporitas y cubiertas después por otras capas sedimentarias que hacen que la capa de sal se torne plástica debido a su menor densidad y se intruya hacia arriba provocando la formación del domo en las capas suprayacentes; estas estructuras se pueden constituir en trampas para petróleo.

Abrasivos

Un abrasivo es una sustancia usada para limpiar, moler o pulir otros materiales. Pueden variar desde la lija común hasta los diamantes industriales. La principal característica de un abrasivo es su dureza y se deben seleccionar de acuerdo al trabajo que se va a realizar. Los abrasivos se dividen en dos categorías: naturales y sintéticos. Los abrasivos naturales incluyen más de 30 minerales y otras sustancias, entre los cuales los de más dureza son el diamante, el corindón, el esmeril (mezcla impura de corindón y magnetita) y el granate, y los de menos dureza son el cuarzo, el chert, el jaspe, los feldespatos, la pumita y la obsidiana. El diamante es la sustancia más dura conocida: sólo una pequeña parte de su explotación se utiliza en joyería, siendo el mayor volumen utilizado en la industria bajo la forma de diamantes industriales que se usan en brocas y sierras, y cuando se lo tritura en polvo fino y se mezcla con aceite y agua se utiliza para pulir otras gemas o materiales ópticos. La mayor parte del mercado mundial de diamantes proviene de una roca básica conocida como kimberlita que se encuentra en forma de cuerpos cilíndricos intruidos en las rocas suprayacentes a grandes profundidades, especialmente en África del Sur. Otros diamantes africanos ocurren en cantidades comerciales en placeres a lo largo de playas, en gravas aluviales y depósitos costa afuera. A partir de 1955, un proceso comercial para la producción de diamantes fue perfeccionado en los Estados Unidos de Norteamérica: a partir de una mezcla de grafito con Fe, Mn y otros metales sometida a altas presiones y temperaturas se pueden obtener diamantes sintéticos.

C. Otros minerales industriales

La lista es bastante larga pero bastará nombrar sólo unos cuantos de ellos para indicar la dependencia del mundo industrializado en los recursos no renovables.

Mica, especialmente la moscovita que ocurre en pegmatitas, se usa principalmente en cuestiones eléctricas y en otros equipos electrónicos. Cuando las hojas no son muy grandes e incluyen otros tipos de mica se las

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reduce a polvo y se utilizan en papel de pared, pinturas y muchos otros productos de construcción.

Azufre es un elemento abundante que ocurre en una variedad de depósitos, entre los que se tienen: azufre elemental en evaporitas y rocas volcánicas, sulfuros de hidrógeno en el gas natural, compuestos orgánicos en el petróleo y en minerales inorgánicos como la pirita. Entre los usos se tienen: fertilizantes, fibras sintéticas, plásticos, papel, explosivos, medicina e insecticidas.

Flúor se presenta en la naturaleza en combinación química con algunos elementos, pero su principal fuente es la fluorita (CaF2), cuyo origen es hidrotermal como vetas asociadas con carbonatos marinos.

Talco es un silicato de magnesio hidratado H2Mg3(SiO3)4 para los minerólogos. Industrialmente se refiere a una roca conocida como saponita, que varía en color de verde a blanco, compuesta principalmente por silicatos de magnesio de los cuales el talco es el principal. Se lo utiliza en cerámica, plástico, papel, caucho, insecticidas y cosméticos. Geológicamente ocurre en dolomías metamorfizadas y en rocas ígneas ultramáficas.

3. Recursos minerales usados en la producción de energía

A. Combustibles fósiles

Petróleo

La fuente principal de energía es el petróleo, que ocurre en estratos desde el Cámbrico hasta el Pleistoceno. Se encuentra en tres estados: la forma líquida es el crudo, que es una mezcla de hidrocarburos que varía en propiedades físicas y composición química; la forma gaseosa la constituye el gas natural (principalmente metano, CH4); la forma sólida es el asfalto o kerógeno que forma parte de ciertas lutitas. El crudo y el gas natural comúnmente ocurren juntos con agua salada en reservorios subterráneos. La búsqueda de petróleo es realmente una búsqueda de trampas de petróleo. La fase de búsqueda la realiza el geólogo o ingeniero geólogo, mientras que la fase de extracción la realiza el ingeniero en petróleo.

El potencial de las lutitas bituminosas como una fuente de petróleo crudo es tremendo. El volumen de aceite y gas contenido en la corteza terrestre es finito.

Carbón

Es el más abundante de los combustibles fósiles, pero su uso en la producción de energía ha declinado desde 1920 al presente debido a la abundancia de petróleo y gas. El carbón se lo encuentra en todos los continentes, incluida la Antártida. El carbón es una roca sedimentaria que consiste en material vegetal

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que ha sido química y físicamente alterado en varios grados. Los medios ambientes donde se depositaron estas grandes cantidades de material orgánico incluyen pantanos costeros, lagos y pantanos continentales y partes elevadas alrededor de los pantanos.

El material de origen de todos los carbones es la turba. El cambio de turba a carbón es un proceso progresivo. El grado de acción de los procesos formadores de carbón determina la categoría del carbón. Se conocen cuatro categorías: lignito, carbón sub-bituminoso, carbón bituminoso y antracita. El carbón se lo explota a cielo abierto y en túneles. Las reservas identificadas son enormes. El carbón es una materia prima a partir de la cual se puede producir el “gas del carbón”.

B. Combustibles nucleares

Dos materiales se utilizan en las plantas de energía nuclear:

el uranio, con el isótopo radioactivo U235 como principal constituyente, el torio, que aunque es radioactivo no puede ser usado directamente en un

reactor nuclear.

Geológicamente, el torio es tres veces más abundante que el uranio en la corteza terrestre. Ambos elementos ocurren asociados a rocas graníticas. El uranio se oxida fácilmente y en esta forma entra en el régimen del agua subterránea concentrándose en rocas sedimentarias. Los minerales de torio, en cambio, son resistentes a la meteorización química y tienden a concentrarse en depósitos de placeres.

ENERGÍA GEOTÉRMICA

La energía geotérmica se refiere al calor contenido en el vapor, el agua caliente o las rocas calientes que ocurren en forma natural en la tierra. Al incremento de temperatura con la profundidad se lo denomina gradiente geotérmico. Existen dos tipos de sistemas geotérmicos desde el punto de vista de la explotación de energía:

sistemas de alta entalpía (de vapor seco o vapor dominante), sistemas de baja entalpía (de agua caliente).

ENERGÍA SOLAR

La energía solar forma la base para todo tipo de vida. Puede ser usada para calefacción y enfriamiento con la tecnología existente y en un futuro no distante se podría usar para generar energía eléctrica a nivel industrial.

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apuntes de geologia fisica 2004

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