manual de geología
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Índice
Introducción y encuadre del curso. 5
Encuadre. 5
Objetivo del curso. 6
Metodología de Trabajo. 6
Contenidos Programáticos. 6
Instrumentos. 7
Unidad I Definición, subdivisión e importancia de la geología.
8
1.1. La Geología es la historia de la tierra. 8
1.2. Definiciones. 8
1.3. Divisiones de la geología. 9
1.4. Geoquímica. 10
1.5. Geología dinámica. 10
1.5.1. Geología dinámica interna. 10
1.5.2. Geología dinámica externa. 10
1.6. Geología histórica. 12
1.7. Geología aplicada. 12
1.8. Ciencias básicas o auxiliares de la geología. 13
Unidad II El origen de la tierra
15
2.1. Introducción. 16
2.2. Primeras hipótesis sobre el universo. 16
2.3. El origen del universo. 17
2.3.1. El cosmos egipcio. 17
2.3.2. De Grecia a la edad media. 17
2.3.3. Retroceso. 19
2.4. El origen de la Tierra y del sistema solar. 19
2.4.1. Hipótesis basadas en la contracción de una nebulosa. 20
2.4.2. Hipótesis basadas en los acercamientos. 22
2.5. Características básicas del sistema solar. 23
2.6. Diferenciación planetaria. 25
2.7. Corrientes de convección. 26
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Unidad III Estructura de la tierra
29
3.1. Introducción. 29
3.2. Ondas sísmicas. 29
3.3. Estructura global. 35
3.4. Capas composicionales. 37
3.5. Capas mecánicas. 38
3.5.1. Núcleo terrestre. 38
3.5.1.1 Principales parámetros físicos del núcleo terrestre. 38
3.5.2. Manto y núcleo. 38
3.5.3. Manto terrestre. 39
3.5.4. Litosfera-Astenosfera. 40
3.5.5. Corteza terrestre. 41
3.5.6. Hidrosfera. 41
3.5.7. Atmosfera. 43
3.5.8. Troposfera. 44
3.5.9. Estratosfera. 44
3.5.10. Mesosfera. 45
3.5.11. Ionosfera o termosfera. 45
3.6. Aurora boreal. 45
3.7. Importancia de la atmosfera. 46
3.8. Principales características de la tierra. 47
Unidad IV Dinámica interna de la tierra
48
4.1. Corrientes de convección. 48
4.2. Vulcanismo. 49
4.3. Erupciones Hawaianas. 49
4.4. Erupciones estrombolianas. 49
4.5. Erupciones vulcanianas. 50
4.6. Erupciones peleanas. 50
4.7. Actividad volcánica secundaria. 50
4.8. Fuentes termales. 50
4.9. Geisers. 51
4.10. Fumarolas. 51
4.11. Terremotos. 52
4.12. Formación de montañas. 53
4.13. Deformaciones de la corteza terrestre. 54
4
4.13.1. Principales clases de deformación de los cuerpos sólidos. 54
4.13.2. Plegamientos y fallas. 55
4.13.3. Deformaciones continúa pliegues. 55
4.13.4. Geometría y tipo de pliegues. 56
4.14. Fallas. 56
4.15. Diferentes tipos de fallas. 57
Capítulo V La tectónica de placas e implicaciones
61
5.1. La tectónica de placas e implicaciones. 61
5.2. La deriva continental. 61
5.3. Primeras ideas de la deriva continental. 62
5.4. Teorías más recientes. 62
5.5 Placas tectónicas. 64
5.6. Movimiento o limitantes entre placas tectónicas. 64
5.7. Evidencia de la tectónica de placas. 65
5.8. Fenómenos geológicos asociados a los límites de placas, 66
5.8.1. Limite convergente margen destructivo. 66
5.8.2. Limite divergente margen constructivo. 66
5.9 expansión del fondo oceánico. 67
5.10. Mecanismos de la expansión del piso oceánico. 69
5.11 Paleomagnetismo y vagabundeo polar. 70
Unidad VI Rocas ígneas y metamórficas
73
6.1. Introducción. 73
6.2. Rocas Ígneas. 73
6.3. Tipos más comunes de magmas. 74
6.4. Texturas en rocas ígneas. 74
6.5. Tipos de texturas ígneas. 75
6.6. Clasificación de las rocas ígneas. 77
6.7. Modo de yacimiento. 78
6.8. Magnetismo efusivo. 78
6.9. Magnetismo intrusivo. 79
6.10. Rocas metamórficas. 81
6.11. Metamorfismo. 81
6.12. Zonas fáciles de metamorfismo. 82
6.13. Metamorfismo de contacto. 83
6.14. Metamorfismo de dislocación dinamometamorfismo. 83
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Introducción y encuadre del curso.
Parece que cada paso realizado por la sociedad tenga que ser hecho a costa de algo
(El medio ambiente) o de alguien (grandes sectores de la población mantenidos en la
miseria, la guerra y la ignorancia). Los seres humanos somos incapaces de escribir e
interpretar una melodía, en la que todos y cada uno pudiéramos encontrara, una
manera de estar en armonía. Hemos desafiado la gravedad, la velocidad, la propia
realidad pero no se ha sido capaz de desarrollar una “Tecnología eficaz” para
resolver los conflictos armados, la intolerancia, la pobreza, la violencia, la ignorancia,
la xenofobia y la sensación de desamparo y falta de sentido. Esto tiene
consecuencias importantes en los temas de la educación.
Encuadre.
Delimitación clara y definida de las principales características, tanto de fondo como
de forma que deberá tener el trabajo grupal. Se trata de que el grupo tenga claras las
especificaciones establecidas para el curso y se comprometa responsablemente con
ellas.
El encuadre tiene los siguientes puntos:
1.- Presentación de los participantes. (Prueba de diagnóstico) Técnica de las
presentaciones progresivas.
2.- Análisis de expectativas. Explicación y análisis de las expectativas de los
participantes acerca del curso. Que los participantes expresen lo que esperan del
curso, lo que se imaginan de él y lo que quieren que suceda (y lo que quieren que no
suceda) durante el mismo.
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3.- Presentación del programa. Ubicación del curso en el plan de estudios.
Objetivo del curso.
El alumno explicará la importancia de la Geología y sus aplicaciones. Describirá los
fenómenos causados por la Dinámica Interna de nuestro planeta, los minerales y
rocas que conforman su corteza.
Sus antecedentes más importantes son la Biología, Ciencias Naturales y Química
entre otras.
Metodología de Trabajo.
De acuerdo con la naturaleza de la actividad académica; si es curso, taller, seminario
o laboratorio.
Contenidos Programáticos.
Su grado de obligatoriedad; si hay que agótalos todos, o si habrá que escoger
algunos de entre ellos, conforme a los intereses de los participantes.
I. Definición, subdivisión e importancia de la Geología.
II. El Origen de la tierra.
III. Estructura de la tierra.
IV. La dinámica interna de la tierra.
V. La tectónica de placas e implicaciones.
VI. Minerales formadores de rocas.
VII. Rocas ígneas y metamórficas.
Instrumentos.
Instrumentos con los que cuenta el grupo para trabajar, y el uso que se les dará.
Libros, revistas, películas, material impreso, etc.
4.- Plenario de acuerdos y de organización operativa
5.- Función y responsabilidad del profesor.
6.- Función y responsabilidad del estudiante.
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7.- Evaluación final y/o evaluaciones parciales.
8.- Calificación y/o acreditación
9.- Numero de sesiones efectivas de trabajo.
11.- Horario y porcentaje a asistencias necesarias para acreditar el curso.
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Unidad I
Definición, subdivisión e importancia de la geología.
1.1. La Geología es la historia de la tierra.
La historia de la tierra es, evidentemente, del mayor
interés e importancia para todos los que vivimos en
ella, de interés, porque nos gustaría conocer el medio
en que nos encontramos; de importancia, porque
algunos de los acontecimientos de esa historia han
quedado registrados en materiales como el carbón, el
petróleo y los minerales sobre los cuales se asienta
nuestra civilización Figura 1.1.
La ciencia llamada Geología, rama del conocimiento
humano que se ocupa de reunir e interpretar indicios que la tierra misma suministra
de su propio y estupendo drama.
1.2. Definiciones.
Ciencia. (Del latín Scientia, Saber). Conocimiento cierto de las cosas por sus
principios y causas. También es un conjunto de conocimientos que constituyen un
ramo del saber humano.
En términos generales, puede decirse que la ciencia aspira a formular
matemáticamente las leyes del comportamiento fenoménico, que tiene como
caracteres comunes, la predicción (completa o estadística), la descripción de series
fenoménicos y la comprobación (observación y experimentación) y que la idea a la
que aspira toda ciencia es la formalización.
Geología. (Del griego geo, tierra y logos tratado). La Geología es la ciencia que trata
del origen, la estructura y la historia de la tierra y de sus habitantes tal como se
encuentran registrados en las rocas.
Figura 1.1. Imagen del planeta tierra
desde un satélite artificial.
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1.3. Divisiones de la geología.
Desde el punto de vista generalizado podemos dividir a la Geología en cuatro partes
importantes, que son:
I. Geoquímica.
II. Geología dinámica.
III. Geología histórica.
IV. Geología aplicada.
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1.4. Geoquímica.
Propiamente estudia los elementos
químicos que constituyen el globo terrestre,
su distribución y migraciones. A su vez la
Geoquímica se divide en tres partes:
1. Cristalografía. Estudia a los cristales (que constituyen a las rocas) su forma
exterior y su estructura interna.
2. Mineralogía. Es la ciencia que trata de los minerales, estudia su composición
química, sus propiedades físicas y su origen.
3. Petrología. Es la ciencia que estudia a las rocas, su origen, relación y distribución.
Se subdivide en dos partes:
A). Petrografía. Parte de la Petrología que estudia a las rocas como
muestras, puramente descriptiva, desde el punto de vista químico, mineralógico y
estructural.
B). Petrogénesis. Parte de la Petrología que estudia el origen de las rocas.
1.5. Geología Dinámica.
Trata de los procesos que tienen lugar en el
seno de la Litosfera y en su superficie y los
efectos por ellos causados. Se subdivide en
dos partes que son:
1.5.1. Geología dinámica interna.
Estudia los fenómenos tales como movimientos
de la corteza terrestre, terremotos y erupciones volcánicas. Se subdivide a su vez en
una serie de ciencias, que son:
A). Geotectónica. Estudia los movimientos de la corteza terrestre y las
deformaciones resultantes de ellos.
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B). Magmatismo. Estudia la constitución del magma y los procesos que
transcurren en el.
C). Vulcanología. Ciencia que estudia los volcanes.
D). Sismología. Ciencia que estudia los sismos.
E). Metamorfismo. Estudia las transformaciones que experimentan las
rocas en las profundidades de la tierra bajo la influencia de altas temperaturas
y presiones.
1.5.2. Geología dinámica externa.
Estudia la relación entre la vida y desarrollo de los mares, ríos, aguas subterráneas,
etc. Se subdivide en otras ciencias, que son:
A). Meteorización. Son los procesos de transformación de las rocas,
originados por agentes físicos, químicos y orgánicos en la superficie de la
tierra.
B). Hidrología. Ciencia que estudia tanto las aguas superficiales como las
subterráneas.
C). Geohidrología. Estudia la actividad geológica de las aguas
subterráneas y superficiales.
D). Oceanografía. Estudia la actividad geológica de los océanos y mares.
E). Glaciología. Estudia la actividad geológica de los hielos.
F). Criología. Estudia la actividad geológica de los vientos.
G). Limnologia. Estudia la actividad geológica de los pantanos y lagos.
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1.6. Geología histórica.
Estudia la historia del desarrollo de la corteza
terrestre y de la vida orgánica, desde su origen
hasta nuestros días. Se subdivide en tres partes:
1. Estratigrafía.
Estudia los estratos de las rocas sedimentarias, la secuencia de sus yacimientos y
las condiciones de su formación.
2. Paleontología.
Estudia los restos fósiles de organismos, tanto animales como vegetales que
habitaron la tierra en épocas pasadas.
3. Paleogeografía.
Estudia los cambios sucesivos del relieve terrestre durante los tiempos geológicos.
1.7. Geología aplicada
Tiene por objeto estudiar las propiedades de los
suelos, de las rocas en la superficie y el
subsuelo de la tierra así como su utilización con
fines prácticos. Se subdivide en varias ramas,
entre las que tenemos:
1. Geología aplicada a la ingeniería.
Es la rama del conocimiento humano que aplica la información geológica, combina
con teoría y práctica para resolver problemas de ingeniería.
2. Geología minera.
Es la encargada de la exploración de los minerales que existen en la tierra, así como
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3. Geología petrolera.
Se encarga de realizar estudios para la búsqueda de nuevos yacimientos de
hidrocarburos.
4. Riesgos geológicos.
En cualquier lugar en que se asiente, el hombre está sujeto a riesgos que tienen
origen en fenómenos Exógenos, Endógenos y Antropógenos. Los agentes Exógenos
son el resultado de fenómenos extraterrestre que afectan las condiciones del medio
ambiente. Los agentes endógenos, son el resultado de fenómenos originados en la
tierra misma, incluyen los originados en la atmósfera (hidrometeorológicos) y los
originados en la corteza terrestre (corticales). Los agentes antropógenos tienen su
origen en la actividad humana (químicos, incendios, explosiones, sanitarios). Los dos
primeros originan los Riesgos Geológicos.
5. Geohidrologia.
Es la encargada de la localización de aguas subterráneas.
6. Geotermia.
En la actualidad se cree que los líquidos calientes emanados por fisuras o grietas de
la superficie terrestre, tales como fumarolas o manantiales termales (de origen
volcánico), provienen del magma en proceso de enfriamiento, o de la fusión de rocas
en contacto con el magma, de acuerdo con ciertas y complejas reacciones químicas.
Hay algunos estados fumarólicos y numerosos casos correspondientes a las aguas
termales que no son de origen volcánico, pues las aguas superficiales pueden
descender a cierta profundidad, donde se calientan de tal manera que tornan al salir
a la superficie en forma de vapor o de agua muy caliente.
1.8. Ciencias básicas o auxiliares de la Geología
Una ciencia básica en la Geología es la que sirve de “base” para el mejor
entendimiento de la misma, es importante tener estos conocimientos para la mejor
comprensión de la materia. Entre las ciencias básicas más importantes tenemos:
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• Física (del griego physikos, naturaleza), es la ciencia que estudia las
propiedades de los cuerpos y las leyes que tienden a modificar su estado o su
movimiento sin cambiar su naturaleza.
• Química. Ciencia que estudia la naturaleza y las propiedades de los cuerpos
simples, la acción molecular de los mismos unos sobre otros y las
combinaciones debidas a dichas acciones.
• Matemáticas. Ciencia que tiene por objeto estudiar las propiedades de la
cantidad calculable.
• Biología. (del griego bios, vida y logos, tratado), es la ciencia que estudia
especialmente las leyes de la vida.
• Geografía. (del griego geo, tierra y graphia, descripción), es la descripción de
la tierra, desde el punto de vista del suelo, clima, etc.
• Astronomía. (del griego, astron, astro y nomos, ley), ciencia que trata de la
posición, movimiento y constitución de los cuerpos celestes.
• Cosmogonía. Ciencia que estudia el origen de la Tierra y demás cuerpos
celestes se halla en el estadio de las hipótesis, o sea suposiciones
científicamente fundamentadas. Proviene del griego kosmos, mundo y
gonia, generación.
• Cosmografía. (del griego, kosmos, mundo y graphein, describir), es la
descripción astronómica de la tierra, del universo.
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Unidad II
El origen de la tierra
La inmensa, abrumadora negrura queda mitigada aquí y allí por un débil punto de
luz, que con una mayor aproximación resulta ser un poderoso sol brillando con fuego
termonuclear y calentando un pequeño volumen de espacio en torno suyo.
El universo es en su casi totalidad un vacío negro, y sin embargo el número de soles
es asombroso. Los espacios inmediatamente próximos a estos soles son una
fracción insignificante de la inmensidad del cosmos, pero muchas de estas alegres,
brillantes y clementes regiones estelares, quizá la mayoría de ellas, están ocupadas
por mundos.
Ssolamente en la galaxia de la vía láctea podría haber cien mil millones de mundos,
ninguno demasiado cerca, ninguno demasiado lejos del sol local, alrededor del cual
orbitan en un silencioso homenaje gravitatorio.
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Esta es la historia de uno de estos mundos, quizá no muy diferente a muchos otros;
es, concretamente, la historia de los seres que evolucionaron en él y de una especie
en particular.
2.1. Introducción
El Origen de la Tierra puede inferirse a partir de la observación de los fenómenos
celestes. Los grandes radiotelescopios y los telescopios ópticos han proporcionado
los medios para la observación del nacimiento y la muerte de las estrellas distantes
años luz y aplicando el principio del Uniformismo, podemos sugerir procesos por
medio de los cuales se puede haber formado nuestro sistema solar.
El Origen de la corteza terrestre, la atmósfera y los océanos pueden deducirse de
una comparación de las condiciones que pueden haber existido hace 4000 millones
de años, según el testimonio de la columna Geológica y las condiciones que privaban
en la época en que se formó la Tierra.
Cosmogonía. Ciencia que estudia el Origen de la Tierra y demás cuerpos celestes, se halla en el estadio de las hipótesis, o sea suposiciones científicamente fundamentadas.
2.2. Primeras hipótesis sobre el universo.
• Hombre Primitivo: La tierra consistía en una salsera equilibrada sobre la
espalda de un reptil Monstruoso.
• Tales (550 a.c.) Griego: La Tierra era un disco plano flotando en el agua.
• Anaximandro (550 a.c.) Griego: El Universo era un cilindro puesto en un gran
hueco.
• Aristarco (siglo III) griego: El Universo era Heliocéntrico.
• Hiparco (siglo II) griego: El Universo era Geocéntrico.
• Tolomeo (siglo II) egipcio: Modelo Geocéntrico con estrellas y planetas sobre
esferas alrededor de la Tierra.
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El Sol en el centro o Universo Heliocéntrico había sido tomado en cuenta más de 200
años A.C., pero el concepto de la Tierra en el centro o Universo Geocéntrico persistió
en el pensamiento científico hasta el principio del siglo XVI. En 1543, Copérnico
revivió el modelo Heliocéntrico del Sistema Solar y postuló que la Tierra era uno de
varios planetas que giraban en torno al sol, demostró, que el movimiento del sol y de
las estrellas se explicaba más sencillamente como una consecuencia de la rotación
de la Tierra sobre su eje.
En 1609, Galileo Galilei, construyó el primer telescopio astronómico, con él reunió
testimonios para apoyar el modelo del Sistema Solar de Copérnico y abrió el camino
para la modernización de la astronomía.
2.3. El origen del universo.
2.3.1. El cosmos egipcio.
Estaba circundado por “Nut”, diosa del firmamento que
aparece en la parte superior con el cuerpo cubierto de
estrellas. Los antiguos egipcios creían que noche a noche
se tragaba al sol y que lo devolvía a la mañana siguiente.
Debajo de Nut está “Shu”, dios del aire, quién muestra en
las manos los atributos de la inmortalidad, y bajo de él
descansa, con el cuerpo cubierto de hojas, “Geb”, dios de
la Tierra. Las barcas que aparecen a los lados del dibujo
conducían al Sol en su viaje por el firmamento.
2.3.2. De Grecia a la edad media.
Siglo VI A.C. Los filósofos de la escuela Jónica concebían a la Tierra como un disco
plano flotando en el centro de la esfera celeste.
Siglo V A.C. Los griegos a través de varios indicios, se dan cuenta que la Tierra es
redonda. Pitágoras, por ejemplo, fue el primero en afirmarlo.
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Ecfanto y Heráclides de Ponto, propusieron que es la Tierra la que gira alrededor de
su eje en un día y no las estrellas.
Siglo III A.C. Aristarco de Samos, primero en proponer el Sistema Heliocéntrico.
Platón, describe su visión de la creación cósmica en el diálogo de Timeo. Aristóteles,
declaró explícitamente que la Tierra es esférica y que se encuentra inmóvil en el
centro del Universo, siendo el cielo, con todos sus astros, el que giraba alrededor de
ella.
Siglo II A.C. Eratóstenes, logró medir con éxito el radio de la circunferencia de la
Tierra. Hiparco, ideó un ingenioso método para encontrar las distancias de la Tierra a
la Luna y al Sol. Tolomeo, aceptó la idea de que la Tierra es el centro del Universo y
que los cuerpos celestes giran alrededor de ella.
1543, Copérnico poco antes de su muerte publica su libro De Revolutionibus, en el
que afirmaba que la Tierra y los Planetas giran alrededor del Sol. Thomas Digges,
publica su propia versión del Sistema Copernicano.
Siglo XVII, Giordano Bruno, existe un innumerable número de soles, y un número
infinito de tierras que giran alrededor de esos soles; estas ideas, le valieron ser
acusado de hereje y morir en una hoguera de la Santa Inquisición, justo cuando se
iniciaba el siglo XVII.
Kepler, convencido de que el Sol es el centro del Universo, dedicó años a estudiar
los datos recopilados por su maestro Tycho Brahe. Leyes que llevan su nombre.
Los planetas se mueven en elipses con el sol en un foco.
El radio vector del sol a un planeta barre áreas iguales en tiempos iguales.
El cuadrado del período orbital de los planetas es proporcional al cubo de sus
radios orbítales.
Galileo, se le prohíbe enseñar el sistema Heliocéntrico, en 1632 publicó el Diálogo
sobre los dos principales sistemas del mundo, libro en que confrontaba
supuestamente de una manera imparcial, las doctrinas de Aristóteles y de Copérnico;
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apenas publicado fue vetado por la Iglesia y Galileo fue juzgado y condenado a
retractarse de sus convicciones.
Siglo I. El filósofo romano Lucrecio y su famosa obra De Rerum Natura, en la que
encontramos una concepción del Universo muy cercana a la moderna, en alguno
sentido y extrañamente retrógrado en otros.
La cultura Griega siguió floreciendo mientras Grecia fue parte del Imperio Romano.
En el Siglo IV de nuestra era, se desmoronó bajo las invasiones de los pueblos
germánicos y asiáticos.
2.3.3. Retroceso.
Roma adoptó el Cristianismo, y los cristianos que habían sido perseguidos
cruelmente por los romanos paganos, repudiaron todo lo que tuviera que ver con la
cultura de sus antiguos opresores
La nueva visión del mundo, fue basada íntegramente en la religión cristiana; el
mundo sólo podía estudiarse a través de la Biblia, y lo que no estuviera en ella no era
de la incumbencia humana. Así, la Tierra volvió a ser plana, y los epiciclos fueron
sustituidos por ángeles que movían a los planetas según los designios inescrutables
de Dios.
2.4. El origen de la Tierra y del sistema solar
Con el desarrollo posterior de los grandes telescopios, se hizo evidente que algunos
objetos parecidos a las estrellas estaban de hecho comprendidos por miles de
millones de estrellas. Tales conjuntos de estrellas, llamados Galaxias, son de forma
espiral, elíptica e irregular.
Nuestro sol está situado en uno de los brazos exteriores de una galaxia espiral, la
Vía Láctea.
El examen del espectro de las galaxias distantes indicó un movimiento sistemático de
las líneas espectrales hacia el extremo rojo del espectro. Se ha demostrado que
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dicho movimiento hacia el rojo existe en el espectro de los objetos que están
retrocediendo a gran velocidad desde el punto de observación.
El concepto de un Universo en Expansión nos permite calcular la edad mínima para
la formación del Universo, puesto que la expansión puede haber estado precedida
por una fase inicial de contracción. George Gamow, entre otros, postuló que la
expansión aparente del universo fue el resultado de una explosión gigante. De
acuerdo con esta hipótesis, mencionada frecuentemente como la “Teoría del Big
Bang”, toda la materia del Universo estuvo alguna vez contenida en una masa
relativamente pequeña, increíblemente densa, en la cual los protones y los
electrones estaban combinados en los neutrones.
Lo referente al origen de la Tierra interesó desde tiempos inmemorables a la
humanidad. A lo largo de muchos siglos dominaron los conceptos religiosos, según
los cuales la Tierra y todo el mundo circundante fueron creados por Dios, de la nada
y permanecen desde entonces invariables. La religión enseña que Dios creó dos
mundos: el terrenal, material (la naturaleza, la vida, la gente, etc.) y el celestial,
espiritual opuesto en todo al primero. Desde el mundo "del más allá" Dios gobierna
el Universo.
El estudio científico del Universo deja sin argumento a la concepción religiosa y
su visión de los dos mundos. En contraposición a la falsa doctrina (Idealista)
acerca de los dos mundos, la concepción científica (Materialista) parte de que
existe solamente un mundo, el único mundo material.
Sobre el origen del Sistema Solar y de la Tierra como constituyente del mismo, hay
dos grandes grupos de hipótesis:
2.4.1. Hipótesis basadas en la Contracción de una Nebulosa.
1.- Hipótesis de la Nebulosa. Kant, 1755 y Laplace, 1796. La Nebulosa se contrajo
por gravedad y por medio de la conservación del momento angular empezó a girar,
separada en anillos con centros de gravitación que llegaron a ser los planetas y sus
satélites.
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2.- Hipótesis de los Remolinos Turbulentos. Carl von Weizcacker, 1944. El polvo y
el gas cósmico se contrajeron en un disco giratorio de remolinos turbulentos de los
cuales los remolinos más densos y más pequeños produjeron los planetas.
3.- Hipótesis de la Nube de Polvo. Fred Whipple, 1946. El Sistema Solar se formó
por medio de la contracción de un glóbulo.
4.- Hipótesis del Protoplaneta. Gerard Kupier, 1950. Un glóbulo condensado y
giratorio llegó a aplanarse y su densa masa central formó al Sol. Los protoplanetas
que eran más grandes que los planetas modernos, se desarrollaron a partir de
remolinos que describían órbitas y sus gases más ligeros (hidrógeno, helio) fueron
arrojados por el sol.
a). Una difusa, más o menos esférica Nebulosa gira lentamente comenzando el
contacto entre la materia.
b). Como resultado de la contracción y rotación, el disco gira rápidamente en un
plano, formando con la materia concentrada un disco en el centro.
c). La concentración continua, el Proto-Sol es formado y rodeado de materia la que
gira hacia la izquierda.
d y e). El material se condensa alrededor resultando Planetas
girando en órbita alrededor del Sol.
a) b) c) d)
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2.4.2. Hipótesis basadas en los acercamientos
1.- Hipótesis del Protoplaneta. Bufón, 1749. Una estrella o un cometa pasajero
ocasionaron que el sol arrojara anillos de materia, los cuales finalmente se
condensaron para formar los planetas que giran alrededor del sol.
2.- Hipótesis Planetesimal. T.C. Chamberlin y F.R. Moulton, 1895. Una estrella
pasajera y la actividad eruptiva del sol dieron lugar a que el material solar entrara en
órbita y formara los planetas.
3.- Hipótesis de las Mareas. James A. Jeans y Harold Jeffreys, 1917. Algo parecido a
un choque entre el sol y una estrella sacó del sol una marea de gases que se disolvió
para formar los planetas.
4.- Hipótesis de la Doble Estrella. Lyttleton, 1936. Una estrella compañera del sol
chocó con una estrella para formar el Sistema Solar.
Los modernos radiotelescopios, han revelado que existen en nuestra galaxia
enormes nebulosas, como la que debió originar el Sistema Solar, constituidas
probablemente por acumulación de partículas emitidas por las estrellas. La
nebulosa que probablemente dio origen a nuestro Sistema Solar era al
principio fría y de enormes dimensiones, extendiéndose con toda seguridad más allá
de la órbita que en la actualidad describe Plutón. En un determinado momento de
su desarrollo, toda la nebulosa comenzó a contraerse, aumentó rápidamente su
temperatura y a través de un proceso sobre el que existen diferentes modelos,
se individualizaron fragmentos de la misma, denominados protoplanetas, a partir
de los cuales se originaron los planetas. La parte central y cuantitativamente más
importante de la nebulosa dio origen al sol.
Si quisiéramos entrar a revisar la lista de las hipótesis acerca del origen del Sistema
Solar, el procedimiento para escoger hoy nuestra preferida, sería bastante simple,
si razonamos lógicamente un mecanismo que explique la distribución de la masa y
el tamaño de los planetas, las peculiaridades de sus órbitas y la relativa
abundancia de elementos en los planetas y el sol.
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2.5. Características básicas del sistema solar
1.- Todos los planetas dan vuelta alrededor del sol en la misma dirección en órbitas
elípticas casi circulares en un mismo plano, sus lunas también dan vueltas en la
misma dirección.
2.- Todos los Planetas, excepto Venus y Urano giran en la misma dirección
alrededor del sol, esto es, de manera contraria a las agujas de un reloj si uno
observa desde el polo norte o sur de la tierra.
3.- Cada planeta está aproximadamente dos veces más lejos del anterior al sol,
en un ordenamiento conocido como regla de titius bode (Bode, observando los
intervalos que median entre dos planetas sucesivos, formuló la hipótesis de que
los mismos obedecen a cierta regla, llamada después, aunque impropiamente, ley de
Bode). Esta regla numérica consiste en adoptar la serie de números 0,3,6,12, etc. en
la cual cada número es doble que el anterior, y en agregar a todos el número 4,
obteniéndose así la serie, 4,7,10,16, etc.. Se atribuye entonces a la distancia de la
tierra al sol el coeficiente 10, y obtendremos así las distancias de todos los
planetas al mismo.
4.- Aunque el sol equivale al 99.9 % de la masa del Sistema Solar, 99 % del
Momento Angular está concentrado a lo largo de los planetas.(Momento Angular:
ilustrado por una pesada bola de acero sujeta en el centro del mango por una
barra muy larga, al dar vueltas el mango provoca que la bola gire alrededor de él.
El Momento Angular de la bola está definido como el producto de la masa de la
bola, por su velocidad y por la distancia al ángulo de rotación).
5.- Los Planetas forman dos grupos: uno llamado Planetas Terrestres o
Interiores (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) este grupo son planetas pequeños, de
cuerpo rocoso y denso (alrededor de 4.0-5.5) y los Planetas Gigantes o Exteriores
también llamados Jovianos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno), este grupo de
planetas son de cuerpo gaseoso muy grandes, con densidades bajas (entre
0.7 - 1.7). Al respecto, por ejemplo, el alto contenido de gas y la baja densidad en
los Planetas Gigantes es más parecido al sol que en los planetas terrestres.
24
Por análisis químicos hechos en rocas de la Tierra, la Luna y Meteoritos que han
caído del espacio, se resume que los planetas terrestres están compuestos
aproximadamente (alrededor de 90 %) de cuatro elementos: Hierro, Oxígeno,
Silicio y Magnesio. Estudios espectroscópicos realizados en el Sol muestran que su
composición es casi enteramente (99 %) de Hidrógeno y Helio. El alto contenido
de hidrógeno y Helio es también una característica de los Planetas Gigantes.
Posiblemente algunos de los problemas de los orígenes planetarios puedan
resolverse con la exploración de la Luna. Recientes investigaciones en la Luna
llevadas a cabo por medio de la serie de vehículos Apolo han vuelto a despertar el
interés en el origen del Sistema Tierra – Luna. Las hipótesis propuestas se colocan
en tres categorías:
1.- La Luna alguna vez formó parte de la Tierra y se separó de ella como resultado
de la rápida rotación de la Tierra (Figura 2.5.1.).
2.- La Tierra y la Luna se formaron una cerca de la otra en el espacio
aproximadamente al mismo tiempo y a partir de las mismas materias primas (Figura
2.5.2.).
Figura 2.5.1. Formación de la
luna por separación de la tierra
Figura 2.5.2. Formación de la luna por
condensación de la materia sólida y gaseosa, durante la formación de la tierra.
25
3.- La Luna se formó en un lugar cualquiera del Sistema Solar y posteriormente fue
capturada por la Tierra (Figura 2.5.3.).
Figura 2.5.3. Posible captura de la luna
2.6. Diferenciación planetaria
La formación del núcleo fue la etapa que comenzó la diferenciación de la Tierra,
donde esta fue convertida de un cuerpo homogéneo a otra clase de materiales
que a profundidad se puede diferenciar en zonas, constituyendo un cuerpo con un
núcleo denso de hierro y una corteza superficial compuesta por materiales más
ligeros, y entre ellos, un manto remanente.
La diferenciación es por lo tanto el evento más significativo de la historia de la Tierra.
Ello condujo a la formación de una corteza y eventualmente de los continentes. La
diferenciación probablemente se inicia al escapar los gases desde el interior y
contribuyó a la formación de la atmósfera y océanos.
26
2.7. Corrientes de convección
La convección es un mecanismo por medio del cual el calor es transferido de un
lugar a otro a través del movimiento de partículas.
Su operación queda ilustrada al calentar un recipiente con agua sobre una estufa, el
agua del fondo, que se calienta más aprisa sube (porque es más ligera) y es
reemplazada por agua más fría que desciende al fondo del recipiente.
Bajo condiciones adecuadas, se establece un sistema de circulación llamado
corriente de convección , normalmente ocurren por pares, cada una de las
cuales se llama celda de convección.
27
Unidad III
Estructura de la tierra
3.1. Introducción
Actualmente el hombre no puede estudiar directamente la estructura y la
composición de las profundas capas del subsuelo de la Tierra. Por eso, la fuente
principal de información sobre la estructura interna y la composición del subsuelo de
nuestro planeta proviene de datos indirectos. En
particular, se cuenta con el carácter de propagación de
las ondas sísmicas.
Hasta la Aparicio de la sismología, nuestro
conocimiento sobre el interior de la tierra se basaba en
hipótesis y especulaciones; gracias a la ciencia, hoy en
día se conoce la estructura interna del planeta con rigor
científico.
Se conoce como foco o hipocentro de un sismo, al
lugar donde surgen las ondas sísmicas. El epicentro de
un sismo, al lugar donde surgen las ondas sísmicas. El
epicentro de un sismo, es el lugar en la superficie de la
corteza terrestre donde a profundidad se genera un
sismo.
Las ondas que causan un terremoto se propagan en y
atreves de la Tierra, así como alrededor de su superficie.
En la actualidad se les registra mediante instrumentos
llamados mediante instrumentos llamados sismógrafos
(de sismos; sacudida o choque y grasphein, escribir). La
grafica resultante se llama sismograma.
28
Figura 3.1.1. Vista en acercamiento de uno de
los sismógrafos más ampliamente utilizados; el modelo de Wiecher. Las dos agujas trazan los registros correspondientes a las componentes horizontales, sobre papel ennegresido (foto G. Motto)
a) Sismógrafo de movimiento horizontal, b) Sismógrafo de movimiento vertical.
29
3.2. Ondas sísmicas
En 1897, R.D. Oldham, descubrió tres diferentes tipos de
ondas sísmicas en un sismo:
Longitudinales (P). Se desplazan en cualquier tipo de
material y son de comprensión y expansión.
Transversales (S). Se desplazan solo a través de los
sólidos.
Superficiales (L). Se propagan a través de cualquier
material.
30
Cuando se rompen las rocas y provocan un terremoto, la energía liberada se
propaga por medio de ondas terrestres, la forma en que estas ondas trasmiten
energía puede ser ilustrada por el comportamiento de las ondas sobre la superficie
del agua al caer ilustrada por el comportamiento de las ondas sobre superficie del
agua al caer una piedrita. En 1897, R.D. Oldham, de Inglaterra, identifico en los
sismogramas tres tipos de ondas principales las ondas de comprensión y expansión,
conocidas más comúnmente como longitudinales (P), pueden trasmitirse a través de
cualquier material. Las ondas trasversales (S), solo pueden propagarse a través de
los sólidos. Las ondas superficiales (L) pueden trasmitirse a lo largo de cualquier
material.
Las ondas P arriban a una estación antes que las ondas S, ya que aunque ambas
series de ondas siguen el mismo trayecto aproximadamente, viajan a velocidades
diferentes. Las ondas L son las ultimas en llegar por que viajan a menor velocidad y
por una ruta más larga.
Esto se debe a que las ondas sísmicas son de naturaleza elástica, pues se propagan
mediante el desplazamiento elástico de las partículas del medio. Las ondas sísmicas
Figura 3.2.2. Las ondas sísmicas viajarían con trayectoria en líneas recta a través de un planeta hipotético con prioridades uniformes y a velocidades constantes. Compárese con la figura
Figura 3.2.1. Unas pocas de las muchas
trayectorias posibles que los rayos sísmicos siguen a través de la tierra.
31
longitudinales se caracterizan por la manera elástica voluminosa con que trasmiten
las perturbaciones, concordándose los desplazamientos de las partículas del medio
con la dirección en que se propagan las ondas.
Las ondas transversales poseen un mecanismo elástico de trasmisión de
desplazamiento que permite la propagación de la onda en una dirección
perpendicular al desplazamiento de las partículas.
Estas particularidades en la propagación de las ondas sísmicas se manifiestan,
particularmente en que la velocidad de las ondas longitudinales es mayor que las
transversales. Además estas no se propagan en el medio líquido, donde no existe
resistencia elástica al desplazamiento.
Los estudios sobre la forma de propagación de las ondas P y S a través de la tierra y
de las ondas L superficiales han aportado datos sobre la estructura del globo desde
su superficie hasta su centro.
Tales estudios han podido hacerse basándose en el conocimiento de la velocidad de
estas ondas terrestres y de su comportamiento en los diferentes materiales. Cuando
las ondas pasan de un material a otro sufren una deflexión del mismo modo que las
ondas es devuelta a la superficie, donde se les puede registrar; el resto de la energía
se propaga dentro del nuevo material. Los datos sísmicos han revelado que en el
interior de la Tierra existen varios lugares donde las ondas señalan un cambio en
las propiedades físicas del material., El límite entre dos de estos distintos materiales
se llama discontinuidad.
32
Las ondas sísmicas viajan a diferentes velocidades y son de naturaleza elástica,
pues se propagan mediante el desplazamiento elástico de las partículas del medio.
Los límites entre los distintos materiales del interior de la Tierra se conocen con el
nombre de discontinuidades. Actualmente se destacan diez límites, en donde los
principales son:
La discontinuidad de Mohorovicic que yace a 30-70 kilómetros de profundidad bajo
los continentes y a 5-7 kilómetros bajo los Océanos. La discontinuidad de Wiechert-
Gutenberg, que yace a 2900 kilómetros de profundidad y divide al manto del núcleo.
33
Basándonos en las variaciones de densidades de la Tierra, esta ha sido dividida en
siete regiones, como sigue:
Zona Profundidad
A.- corteza A= 35 km.
B,C y D.- Manto
B= 350Km.
C= 1000Km.
D= 2900 Km.
E y F.- Núcleo externo
E=4700 Km.
F= 5200 Km.
G.- Núcleo interno G= 6371 Km.
3.3. Estructura Global
La estructura del planeta Tierra, es la siguiente:
Atmosfera
Corteza
Manto
Núcleo
Figura 3.2.3. Principales “envolventes”
internas del planeta. Son: corteza (A),
manto (B, C y D), núcleo externo sólido
(G). Izq.: nombres según sus trayectorias,
de diversos trenes de ondas sísmicas: P,
longitudinales; S, transversales; K,
trayectorias a lo largo del núcleo externo;
I, trayectoria a lo largo del núcleo interno;
c, reflexión por discontinuidad entre
núcleo externo-interno; P, longitudinales
que emergen del foco; S, similares ondas
trasversales; X, corrientes de convección.
34
El interior de la Tierra esta inmediatamente debajo de nosotros, sin embargo, el
acceso directo a él sigue siendo muy limitado. Los pozos perforados en la corteza en
busca de petróleo, gas y otros recursos naturales solo alcanzan los últimos 7
Kilómetros, una minúscula fracción del radio de la Tierra que comprende 6370 Km.
Incluso el sondeo del Kola Well, un pozo de investigación superprofundo, localizado
en un puesto fronterizo remoto del norte de Rusia, solo ha penetrado 13 Km. Aunque
la actividad volcánica se considera una ventana al interior de la Tierra, porque hace
ascender los materiales desde abajo, permite solo una ojeada a los 200 km más
externos de nuestro planeta.
Afortunadamente los geólogos han aprendido mucho sobre la composición y la
estructura de la Tierra a través de modelos de ordenador, por medio de experimentos
de laboratorio a altas presiones y de muestras del sistema solar (meteoritos) que
chocan con la Tierra además; se han obtenido muchas pistas de las condiciones
físicas reinantes en el interior de nuestro planeta a través del estudio de las ondas
sísmicas generadas por los terremotos y las explosiones nucleares. Cuando dichas
ondas atraviesan la Tierra, llevan información a la superficie sobre los materiales que
atravesaron. Por consiguiente, cuando se analizan con detenimiento, los registros
sísmicos proporcionan una imagen de rayos X del interior de la Tierra.
35
Gracias al estudio de las velocidades de las ondas sísmicas, el interior de la Tierra se
puede dividir en diferentes capas que pueden ser composicionales o divididas de
forma mecánica, veamos estas divisiones.
3.4. Capas composicionales
Las principales capas que componen la Tierra son:
la corteza, capa externa comparativamente fina
cuyo grosor oscila entre 5 Km, en las cordilleras
oceánicas, y 70 Km. En algunos cinturones
montañosos como los Andes y el Himalaya; el
manto, una capa de roca solida (rica en sílice) que
se extiende hasta una profundidad de unos 2900
Km., y el núcleo, una esfera rica en hierro con un
radio de 3486 Km.
Figura 3.4.1. Gradiente geotérmico calculando para la Tierra. Las temperaturas del manto y el núcleo se basan en diversas suposiciones y pueden variar 500 °C. 8Datos de Kent c. Condie).
36
3.5. Capas Mecánicas
Dado que, tanto la presión como la temperatura afectan mucho al comportamiento
mecánico (resistencia), así como a la densidad de los materiales de la tierra, existen
otras divisiones estructurales. Por ejemplo, el núcleo, que está compuesto
fundamentalmente por una aleación de hierro y níquel, se divide en dos regiones que
exhiben comportamiento mecánico diferente. El núcleo externo es una capa metálica
liquida de 2270 Km, de espesor. Esta zona, que es capaz de flujo conectivo, rodea al
núcleo interno, una esfera sólida que tiene un radio de 1216 Km.
3.5.1. Núcleo Terrestre
Ocupa casi el 17% del volumen total de la Tierra y el 34% de su masa, llamado
también Barisfera, es la parte central de la Tierra y se considera compuesto de hierro
y níquel y una pequeña parte de impurezas de elementos como azufre y quizás
silicio.
3.5.1.1. Principales parámetros físicos del núcleo Terrestre
Zona Profundidad. Km Densidad GR.Cm3 Presión
Núcleo Exterior 4300 12.2 3.03
Capas de Transición 5200 12.7 3.35
Núcleo Interior 6371 13.0 3.67
3.5.2. Manto y Núcleo
Los datos de gravimetría y sismología, aunados a experimentos de laboratorio donde
se simulan las condiciones de P y T del interior de la Tierra nos indican que el núcleo
debe ser constituido por metales pesados y en particular de Fe. Sin embargo,
cálculos gravímetros sugieren que su composición debe contener también un 10 %
de elementos ligeros como Si, C, O, S y H.
El núcleo externo debe ser líquido ya que en ello no se propagan las ondas S. Esta
es la región de la tierra donde se genera el campo magnético. El núcleo interior es
sólido. La temperatura del núcleo se estima en aproximadamente 6000 K al límite
con el manto inferior y de entre 7800 y 6800 K al límite núcleo inferior- exterior.
37
3.5.3. Manto terrestre
Aproximadamente el 82% del volumen terrestre esta contenido dentro del manto, una
capa gruesa de casi 2900 Km, de espesor formada por rocas silicatadas que se
extiende desde la base de la corteza (moho) hasta el núcleo externo líquido.
Zona Profundidad. Km Densidad G/Cm3 Presión
B 350 3.6 0.18
C 1000 4.5 0.39
D, 2700 5.6 1.3
D,, 2900 9.9 1.37
El manto se divide en manto inferior (mesosfera) y superior, con un límite a 660 Km
de profundidad. La composición del manto es dominada por silicatos de Fe y Mg. Sin
embargo existe un cambio de fase mineralógico a los 410 Km, donde el olivino se
transforma en (Mg,Fe) SiO3 perowskite + (Mg,fe)SiO magnetowûstite. El límite a los
660 Km corresponde casi seguramente a un cambio de 4 a 6 en la coordinación de
Si con O.
El manto se divide en mesosfera o manto inferior que se extiende desde el límite
núcleo-manto hasta una profundidad de 660 Km y manto superior que continua hasta
la base de la corteza. Además se han identificado otras subdivisiones. A una
profundidad de unos 400 Km. Se produce un aumento relativamente abrupto de la
velocidad sísmica mientras el límite corteza-manto representa un cambio de
composición, la zona de aumento de la velocidad sísmica al nivel de los 400 Km se
debe a un cambio de fase (se produce un cambio de la temperatura o la presión o
ambas cosas). Los estudios de laboratorio demuestran que el mineral de alta
presión, más compacto (la espinela). A las presiones experimentadas a esta
profundidad. Este cambio a una forma cristalina más densa explica el aumento
observado de las velocidades sísmicas.
Se ha detectado otro límite dentro del manto como consecuencia de variaciones en
la velocidad sísmica a una profundidad de 660 Km. A esa profundidad, se cree que
este mineral penetra a más profundidad en el manto inferior, por lo que quizá sea el
mineral más abundante de la tierra.
38
En los aproximadamente 200 Km inferiores del manto, existe una región importante
conocida como “capa D”, recientemente se saber que las ondas sísmicas que
atraviesan algunas partes de la capa D experimentan un notable descenso de las
velocidades de las ondas P, hasta ahora, la mejor explicación para este fenómeno es
que la capa inferior del manto este parcialmente fundida en algunos lugares.
El límite entre corteza y manto constituye una discontinuidad sísmica llamada
discontinuidad de Mohorovich o simplemente Moho. En correspondencia de este
límite incrementa la velocidad de las ondas sísmicas y aumenta la densidad de las
rocas. Se cree que esto se debe a un cambio de composición geoquímica desde
gabroica a peridotitica, es decir dominada por el olivino. Esta hipótesis ha sido
comprobada por los xenolitos acarreados por los basaltos alcalinos asociados al
volcanismo intraplaca.
3.5.4. Litosfera- Astenosfera
La capa externa de la Tierra, que consiste en el manto externo y la corteza, forma un
caparazón relativamente rígido y frio. Aunque esta capa consiste en materiales con
composiciones químicas notablemente diferentes, tiende a actuar como una unidad
que se comporta de manera similar frente a la deformación mecánica. Esta unidad
rígida externa de la Tierra se denomina litosfera (esfera de piedra).
Debajo de la litosfera (o a una profundidad de unos 660 Km). Se encuentra una capa
blanda, relativamente débil, localizada en el manto superior y conocida como
astenosfera (esfera débil). Los 150 Km más o menos, superiores de la astenosfera
se encuentran en unas condiciones de temperatura/presión bajo las cuales se
produce una pequeña cantidad de fusión (quizá del 1 al 5%). Esta región de fusión
parcial dentro de la astenosfera superior se conoce como canal de baja velocidad,
porque las ondas sísmicas muestran un notable descenso esta efectivamente -
puede moverse con independencia de la astenosfera.
39
3.5.5. Corteza Terrestre
La corteza tiene un espesor muy variable. La corteza oceánica tiene un espesor tan
solo de 5 Km y tiene composición basáltica.
La corteza continental varía entre 35 y 65 Km y tiene una composición mucho más
variable. Los espesores mayores se encuentran en correspondencia de cadenas
montañosas jóvenes y núcleos antiguos.
La corteza de la Tierra tiene un grosor medio inferior a 20 Km., lo que la convierte en
la más fina de las divisiones terrestre. A lo largo de esta delgada capa, parecida a la
cascara de un huevo, existen grandes variaciones de grosor. Las rocas de la corteza
en el interior estable de los continentes tienen un grosor de aproximadamente 30 Km.
Sin embargo, en unas pocas regiones montañosas excepcionalmente destacadas, la
corteza alcanza su mayor espesor, superando los 70 Km. La corteza oceánica es
mucho más delgada, entre 3 y 15 Km de grosor. Además, las rocas de la corteza de
las cuencas oceánicas profundas son diferentes desde el punto de vista de su
composición, que sus compañeras continentales.
Las rocas continentales tienen una densidad media de alrededor de 2.8 g/cm3, y se
han descubierto algunas que superan los 3800 millones de años de antigüedad. A
40
partir de los estudios sísmicos y de las observaciones directas, se calcula que la
composición media de las rocas continentales es comparable a las de las rocas
ígneas félsicas de tipo granodiorita. Como esta última, la corteza continental es rica
en los elementos sodio, potasio y silicio. Aunque son abundantes numerosas
intrusiones graníticas y rocas metamórficas químicamente equivalentes, en los
continentes se encuentran también con frecuencia grandes afloramientos de rocas
basálticas y andesíticas.
Las rocas de la corteza oceánica son jóvenes (180 millones de años o menos) y más
densas (unos 3.0 g/cm3) que las rocas continentales. Las cuencas oceánicas
profundas yacen debajo de 4 Km de agua de mar, así como de centenares de metros
de sedimento. Por tanto, hasta hace poco, los geólogos tenían que depender de
pruebas indirectas (como algunas unidades geológicas que se pensaba que eran
restos de corteza oceánica que cabalgaban hacia tierra) para calcular la composición
de esta región inaccesible. Con el desarrollo de barcos oceanográficos se hizo
posible recuperar muestras de sondeos del suelo oceánico profundo. Como se había
previsto, las muestras obtenidas estaban compuestas fundamentalmente por basalto.
Recordemos que las erupciones volcánicas de lavas basálticas han generado
muchas islas como la cadena de Hawai, localizadas dentro de las cuencas oceánicas
profundas.
3.5.6. Hidrosfera
Se le puede definir como el conjunto de las aguas superficiales y subterráneas de la
corteza terrestre. La tierra es el único planeta del sistema solar que posee una gran
cantidad de agua, tanto en estado líquido, formando los océanos, mares, lagos y
ríos, como sólida, en los glaciares, y gaseosa formando el vapor de agua de las
capas bajas de la atmosfera. Las cantidades aproximadas de los diversos tipos de
agua que constituyen la hidrosfera son los siguientes:
41
Aguas oceánicas 1350 x 1015 m3 97.3%
Glaciares continentales 29 x 1015 m3 2.1%
Aguas subterráneas 8.4 x 1015 m3 0.6%
Lagos y ríos 0.2 x 1015 m3 0.01%
Vapor de agua atmosférico 0.013 x 1015 m3 0.001%
Biosfera 0.0006 x 1015 m3 4 x105 %
El agua de la hidrosfera está sometida a una serie de movimiento y cambios de
estado que se conocen con el nombre de ciclo hidrológico y ciclo del agua en la
naturaleza.
3.5.7. Atmósfera
La atmosfera es la capa gaseosa que rodea la tierra;
tiene un espesor aproximado de 1000Km y una masa
de 5.6 x 1015 toneladas, ejerce sobre la superficie
terrestre una presión uniforme de 1.033 gr/cm2.
42
Está formada por una mezcla de gases, el aire; de los cuales es más abundante es el
nitrógeno, que constituye por sí solo el 78% del volumen total de la atmosfera,
seguido por el oxígeno, con un volumen del 21% del total, y con cantidades mucho
menores de argón (0.93%) y de anhídrido carbónico (0.001%): a estos cuatro
componentes que constituyen el99.9% del volumen de la atmosfera, hay que añadir
el vapor de agua, cuya cantidad es variable con la latitud geográfica y con el tiempo,
encontrándose concentrado siempre en los primeros 10-15 Km de atmosfera. El
vapor de agua atmosférica es simplemente agua extraída de la hidrosfera por
evaporación y volverá a ella mediante las precipitaciones.
La composición y las condiciones físicas de la atmosfera no son uniformes en todo
su espesor, sino que varían de manera notable. En base a estas variaciones la
atmosfera se divide en diversas capas o extractos superpuestos unos a otros.
Principales capas que constituyen la atmosfera son: Troposfera, Estratosfera,
Mesosfera, Ionosfera y Exosfera.
3.5.8. Troposfera.
Se extiende desde la superficie terrestre hasta una altura de 14-16 Km en las zonas
ecuatoriales y hasta unos 8-10 Km en las zonas polares, debido a que en estas
últimas zonas las bajas temperaturas provocan la contracción de los componentes
atmosféricos. El límite superior de la troposfera, denominado tropopausa,
corresponde a la zona donde se alcanzan las temperaturas más bajas. La troposfera
comprende las nueve décimas partes de la masa de la atmosfera y contiene la casi
totalidad del vapor de agua de esta, a partir del cual se forman las nubes. En la
troposfera se producen la mayoría de los fenómenos meteorológicos. La temperatura
decrece paulatinamente en la troposfera con la altura, alcanzando el límite más bajo,
-630 °C en la tropopausa.
3.5.9. Estratosfera
Se extiende a unos 50 Km de altura de la superficie terrestre. Carece casi totalmente
de nubes y su aire es menos denso que el de la tropósfera. Debido a su función
43
absorbente de las radiaciones solares la temperatura crece en la estratosfera con la
altura hasta llegar a un máximo de 170 °C en la estratopausa.
La composición de la estratosfera es considerablemente diferente a la de la
troposfera; en ella predomina el ozono, originado por la disociación del oxígeno por la
acción de los rayos ultravioleta. La capa de ozono de la estratosfera es de vital
importancia para los organismos de la superficie terrestre, pues absorbe la casi
totalidad de los rayos ultravioleta, que son letales para aquellos.
3.5.10. Mesosfera
Se extiende desde la estratopausa aproximadamente a 50 Km de la superficie
terrestre, hasta los 80Km de altura. En la mesosfera la temperatura disminuye
nuevamente hasta alcanzar mínimos de 700 °C y 800°C. Desde el punto de vista de
su composición la mesosfera contiene una pequeña parte de ozono y vapores de
sodio, que desempeñan un papel muy importante en los fenómenos luminosos de la
atmosfera.
3.5.11. Ionosfera o termosfera
Se extiende desde la parte superior de la mesosfera hasta una altura de unos 500
km sobre la superficie terrestre. La característica esencial de esta capa de la
atmosfera es la que sus constituyentes gaseosos no forman moléculas
eléctricamente neutras, sino que se presentan en forma de iones, es decir en forma
de átomos y moléculas cargados eléctricamente. Esto se debe a que sobre la
ionosfera se produce un continuo bombardeo de radiaciones solares cuyo efecto
principal es la ionización de los constituyentes gaseosos de aquellos. Las capas
inferiores de la ionosfera desempeñan un papel muy importante en las trasmisiones
de Radio y TV ya que reflejan a estas ondas de transmisión.
3.6. Aurora boreal
Termino introducido en 1621 por el filósofo francés Pierre Gassendi, es un
maravilloso despliegue de inestables y coloreada corrientes u ondulaciones de luz,
que causan un efecto de esplendor extraterrestre. Su contrapartida en el Antártico
44
recibe el nombre de Aurora Austral. Las corrientes de la aurora parecen seguir las
líneas de fuerza magnética de la Tierra y concentrarse, para hacerse visibles, en los
puntos en que las líneas están más juntas, es decir en los polos magnéticos.
3.7. Importancia de la Atmosfera
La existencia de una atmosfera de las características expuestas es de vital
importancia para los habitantes de vuestro planeta. Una primera y esencial misión, es
la de impedir un excesivo calentamiento de la superficie terrestre durante el día, es
decir durante las horas de insolación, como un excesivo enfriamiento durante la
noche. En efecto, durante el día la atmosfera refleja y absorbe gran parte de las
radiaciones solares, que de llegar a la superficie terrestre elevara excesivamente la
temperatura de la misma. Durante la noche el calor radiante de la Tierra, es
absorbido por las capas bajas de la atmosfera impidiendo un excesivo enfriamiento.
Debido a que en la atmosfera, especialmente en sus capas bajas, se produce la
mayoría de los fenómenos meteorológicos, puede afirmarse que desempeña un
importante papel en los procesos geológicos erosivos desarrollados sobre la
superficie terrestre. Por ejemplo, el viento es el principal agente erosivo en grandes
zonas continentales; las oscilaciones térmicas diurnas son causa importante de la
fragmentación de las rocas, especialmente donde las oscilaciones son grandes; el
agua meteorológica cargada de anhídrido carbónico es unos de los principales
agentes disolventes de las rocas de la superficie de la corteza terrestre.
45
3.8. Principales Características de la tierra
Masa 5975 x 1024 Kg
Radio de la orbita 14953 x 10 Km8
Radio ecuatorial
Radio polar
Radio medio
Achatamiento
Área de la superficie terrestre
Área de las tierras emergidas
Áreas ocupadas por los océanos
Masa de la atmosfera
Masa de los océanos
Volumen terrestre
Densidad media
Velocidad media en movimiento de traslación
Periodo de translación (año sidéreo)
Periodo de rotación (día sidéreo)
Gravedad media en superficie
Potencia solar recibida
Temperatura medio superficial
46
Unidad IV
Dinámica interna de la Tierra
4.1. Corrientes de Convección
La fuerza interna que provoca la dinámica interna es provocada por las Corrientes de
Convección. Este es un mecanismo por el cual el calor del interior del planeta es
transferido de un lugar a otro a través del movimiento de partículas. Su operación
queda ilustrada al calentar un recipiente con agua, el agua del fondo se calienta más
aprisa y sube (gasificada) y es reemplazada por agua más fría que desciende al
fondo del recipiente. Bajo condiciones adecuadas, se establece un sistema de
circulación llamado corriente de convección, que normalmente ocurren por pares,
cada una de las cuales se llama celda de convección.
Figura 4.1.1. Ejemplo de
corriente de convección y el movimiento de placas a causa del movimiento convectivo.
47
4.2. Vulcanismo
Una de las evidencias de que la Tierra es dinámica internamente, es el Vulcanismo.
El estudio sistemático de los volcanes, de su actividad y de sus relaciones con los
grandes procesos geológicos ha permitido llegar a la conclusión de que el
vulcanismo es uno de los procesos geológicos esenciales en la Dinámica de las
capas superficiales del planeta.
El vulcanismo ha desempeñado y desempeña un papel fundamental en la dinámica
de la corteza terrestre, así, en las modernas teorías geológicas, el vulcanismo es la
causa fundamental de la expansión de los fondos oceánicos, y de las dorsales
medio-oceánicas, a partir de las cuales ésta se produce, son en realidad grandes
sucesiones de volcanes de cuya actividad se forma la corteza oceánica.
4.3. Erupciones Hawaianas.
Caracterizadas por una actividad
exclusivamente efusiva, sin explosiones,
típicas de los volcanes de las islas Hawai,
algunos volcanes de esta clasificación son, el
Kilawea con 1247 m. de altitud (6096 m.
desde el fondo del océano), el Mauna Loa
con 4170 m. de altitud (es el volcán mayor
del mundo, actualmente activo), y el Mauna
Kea con 9000 m. desde el fondo del océano.
Estos volcanes también son llamados
Volcanes de Escudo.
4.4. Erupciones estrombolianas.
Presentan explosiones frecuentes, pero no
muy violentas y algunas emisiones de lava
(un ejemplo de este tipo de erupciones la
suministra el volcán Stromboli).
48
4.5. Erupciones vulcanianas.
Caracterizadas por la emisión de lavas
poco fluidas que frecuentemente se
solidifican en la chimenea volcánica,
taponándola y provocando grandes
explosiones cuando la presión de los
gases adquiere valores elevados.
4.6. Erupciones peleanas.
Son las que presentan mayor
explosividad, originan grandes nubes
ardientes, agujas y domos de lavas muy
viscosas, el volcán Mont Peleé de la Isla
de la Martinica presenta erupciones de
este tipo.
4.7. Actividad volcánica secundaria
Cuando se habla de actividad volcánica, se piensa siempre en las espectaculares y
a veces desastrosas erupciones, con emisiones de lavas, formación de nubes
ardientes, etc., dichos fenómenos suelen tener una duración muy limitada en
comparación con otra serie de fenómenos mucho más modestos que se conocen con
el nombre de volcanismo atenuado y que comprenden la actividad fumarólica, las
fuentes termales y los géisers.
4.8. Fuentes termales
Las Fuentes Termales son emanaciones de agua, vapor de agua y de anhídrido
carbónico a elevada temperatura. Tienen su origen en emanaciones de vapor de
agua procedentes de zonas profundas que al llegar a capas superficiales se enfría
y se condensa originando aguas a elevada temperatura. En ocasiones, el vapor de
agua de origen magmático encuentra mantos acuíferos subterráneos durante su
ascenso y transforma sus aguas en termales.
49
Aunque estas fuentes son frecuentes en zonas volcánicas, pueden aparecer
también en áreas con valores de grado geotérmico superiores a lo normal. En ciertas
zonas se ha comprobado la existencia a una cierta profundidad de aguas termales
a temperatura y presión elevadas (hasta 230°C y unas 25 atmósferas) retenidas
entre capas rocosas impermeables. Tales aguas se explotan en la actualidad con
fines energéticos.
4.9. Géisers.
Los Géisers son surtidores intermitentes y
periódicos de agua y vapor de agua a
elevada temperatura, características de
ciertas regiones volcánicas, como
Islandia, Parque Nacional de
Yellowstone (USA) Nueva Zelanda, etc.
Morfológicamente, el géiser es una simple
grieta o fisura profunda que
periódicamente se llena de agua Friática
por infiltración. En las zonas más
profundas de la grieta y debido a las
elevadas temperaturas reinantes, el agua
se calienta rápidamente y, al entrar en
ebullición, impulsa hacia lo alto toda la columna; después de la erupción, el conducto
del géiser empieza otra vez a llenarse de agua, iniciándose un nuevo proceso de
calentamiento.
4.10. Fumarolas
Se designa con el nombre genérico de Fumarolas
a las emanaciones gaseosas exhaladas a través
de grietas en zonas próximas a volcanes
activos. El carácter de las fumarolas y su
50
composición química depende de su temperatura, que disminuye en el espacio con
la distancia al foco eruptivo y con el tiempo respecto a una fase eruptiva principal.
Según su temperatura y su composición, se distinguen los siguientes tipos de
fumarolas:
Secas. De temperatura muy elevada, que puede aproximarse a los 1000°C,
constituidas esencialmente por vapor de agua, cloruros volátiles, ácido
clorhídrico, anhídrido carbónico y compuestos sulfurados.
Acidas. Caracterizadas por temperaturas que oscilan entre 300°C y 400°C, y
cuyos gases predominantes son, ácido clorhídrico, anhídrido sulfuroso y
vapor de agua.
Alcalinas o Amoniacales. cuya temperatura oscila entre 100° a 200° C, siendo
sus gases más abundantes el cloruro amónico y el ácido sulfhídrico.
Solfateras. Las fumarolas con predominio de gases sulfurados (anhídrido
sulfuroso y sulfúrico, ácido sulfhídrico, etc.) se denominan solfateras y
pueden producir importantes depósitos de azufre.
Mofetas. De temperatura más baja y constituidas casi exclusivamente por
anhídrido carbónico se denominan mofetas.
4.11. Terremotos
El terremoto o sismo es un movimiento vibratorio que se origina en zonas internas
de la Tierra y se propaga por los materiales de la misma en todas direcciones en
forma de ondas elásticas denominadas sísmicas. El punto del interior de la Tierra
donde se origina un terremoto se denomina Hipocentro o foco. , y el de la superficie
terrestre donde aquel presenta mayor intensidad, epicentro; en la mayor parte de los
casos, el epicentro se halla en la vertical del hipocentro. La profundidad a que se
encuentra el foco de un sismo varía desde pocos kilómetros hasta algo más de
setecientos.
51
Según la profundidad del foco o hipocentro los terremotos se dividen en:
Superficiales, en los que el foco se encuentra a menos de 60 km. de
profundidad.
Intermedios, en los que se localiza a profundidades entre 60 y 300 km.
Profundos en los que se halla a más de 300 km.
Desde que la Sismología alcanzó un carácter plenamente científico, los sismólogos
intentan establecer criterios los más precisos posibles para determinar la importancia
intrínseca de los terremotos.
En la actualidad, se utilizan para ello dos parámetros: uno objetivo, la Magnitud, y
otro subjetivo, la Intensidad.
La Magnitud de un sismo intenta determinar la cantidad de energía liberada de su
foco. Se calcula midiendo en el Sismograma correspondiente la amplitud máxima
que alcanzan ciertas ondas sísmicas en un determinado tipo de Sismógrafo.
La Magnitud es, el parámetro más objetivo para conocer la violencia intrínseca de un
terremoto. La escala de magnitudes más usada en la actualidad, fue establecida por
el sismólogo estadounidense Ch.F.Richter y comprende diez grados, del cero al
nueve, siendo cada grado diez veces superior al precedente.
Figura 4.11.1 Telesismo registrado en un sismómetro vertical (Z) y horizontal en dirección
Norte-Sur (N) y Este –Oeste €. En (a) d indica como es el desplazamiento de una partícula de la superficie de la Tierra al paso de una onda Rayleig con velocidad v.
52
El concepto de Intensidad de un sismo es mucho más subjetivo que la magnitud,
pues se basa en la apreciación de los efectos producidos por el mismo en la
superficie, sobre las edificaciones, etc. La Intensidad de un terremoto, máxima en el
epicentro y que decrece a medida que nos alejamos de él, depende en primer lugar
de la magnitud del mismo, es decir, de su violencia intrínseca, y en segundo lugar, de
la profundidad en que se encuentre el foco, siendo tanto más intenso, en igualdad de
magnitud, cuanto más superficial sea el hipocentro.
Figura 4.12.2. Intensidades e isosistas
Teniendo en cuenta la frecuencia de los sismos, la superficie terrestre puede
dividirse en:
Zonas Sísmicas. Donde los terremotos son habituales.
Zonas Penisísmicas. Los sismos no son frecuentes, pero tampoco
excepcionales.
Zonas Asismicas. Los terremotos son excepcionales.
53
Las principales zonas sísmicas actuales son la Circunpacífica, la Mediterránea-
Transasiática y el sistema mundial de las Dorsales Oceánicas.
4.12. Formación de montañas
Otra importante evidencia de la dinámica interna de nuestro planeta, es la formación
de montañas, estas están clasificadas en tres categorías diferentes de acuerdo a su
origen:
Montañas formadas por acción volcánica.
Montañas de Plegamiento, y
Montañas originadas por diferentes tipos de Fallas.
54
4.13. Deformaciones de la corteza terrestre
4.13.1 Principales clases de deformación de los cuerpos sólidos.
Fuerza. Es aquello que cambia o tiende a cambiar el estado de reposo o movimiento
de un cuerpo. Esta expresada por su magnitud y dirección y existen varios tipos:
Fuerza en Equilibrio. Es aquella donde no hay cambio de movimiento.
Fuerza sin equilibrio. Es aquella que causa un cambio en el movimiento de un
cuerpo, ejemplo, la aceleración.
Esfuerzo. Consiste de una fuerza aplicada a otra igual y opuesta que la resiste. La
fuerza puede estar representada por un vector, que es la línea orientada en la
dirección en la cual la fuerza está actuando y es proporcional en longitud e intensidad
a la misma. Una Resultante es una sola fuerza que produce el mismo resultado que
dos o más fuerzas.
Compresión. Por otro lado se dice que un cuerpo está bajo compresión, cuando está
sujeto a fuerzas externas que tienden a comprimirlo.
Las dimensiones de un cuerpo se reducen a lo largo de la línea de esfuerzo, en
tanto que aumenta en el sentido perpendicular. La compresión es la deformación
que desempeña el papel principal en el desarrollo de las dislocaciones tectónicas.
55
Tensión. En muchos casos las fuerzas que actúan en un cuerpo no son iguales en
todos sus lados, entonces se dice que un cuerpo se encuentra bajo tensión, cuando
está sujeto a fuerzas externas que tienden a alargarlo. En este caso las dimensiones
del cuerpo aumentan a lo largo de la dirección de las fuerzas de tensión,
disminuyendo en el sentido perpendicular. La tensión es una deformación menos
frecuente que la compresión.
Par. Un Par consiste, en dos fuerzas iguales que actúan en direcciones opuestas en
el mismo plano, aunque no a lo largo de la misma línea. También llamado esfuerzo
Cortante.
4.13.2. Plegamientos y fallas
Otra importante evidencia de la Dinámica Interna de la Tierra son las Deformaciones
de la Corteza Terrestre. En este aspecto, las rocas que constituyen a la Corteza
Terrestre de nuestro planeta pueden sufrir dos tipos de Deformación:
Deformación Continua, cuando en las rocas deformadas hay cambios de
forma y/o volumen, sin perturbar su continuidad. A esta deformación se le
conoce como Plegamiento.
Deformación Discontinua, cuando en las rocas deformadas se originan
desgarramientos manifiestos por planos de fracturas o fallas.
4.13.3. Deformación continua pliegues
Los pliegues son las manifestaciones más corrientes de la deformación dúctil de las
rocas. Se forman bajo condiciones muy variadas de esfuerzo, presión hidrostática,
presión de fluidos intersticiales y temperatura.
Se dice que una roca se pliega cuando una superficie de referencia como los planos
de estratificación, los filones o la esquistosidad, definida antes del plegamiento como
plana, se transforma en una superficie curva.
56
4.13.4. Geometría y tipo de pliegues
4.14. Fallas
Una Falla es una ruptura acompañada de un movimiento relativo de los dos
compartimientos que determina los terrenos que afecta.
La superficie de ruptura es llamada superficie de falla o más corrientemente, Plano
de Falla, dado que es aproximadamente plana. Puede ocurrir que llegue a estar
pulida por el movimiento, formando entonces un Espejo de Falla, normalmente
revestido de una película de minerales cristalizados durante el movimiento (en
general de calcita o sílice), y a veces estriado según sus direcciones que expresan
los movimientos relativos a los dos compartimientos.
57
4.15 Diferentes tipos de fallas
Normal, inversa, lateral derecha, lateral izquierda, conjugadas (graben, horst), etc.
58
59
Capítulo V
La tectónica de placas e implicaciones
5.1. La teoría de la tectónica de placas
El nombre de Tectónica de Placas es usado para describir el efecto de la Deriva
Continental, Expansión del Fondo Oceánico y del Vagabundeo Polar. La parte
geométrica de esta teoría nos hace ver a la Litosfera o capa más externa de la tierra,
como constituida por un número de rígidas placas.
5.2. La deriva continental
El concepto de Deriva Continental
fue propuesto en 1912 por un
Meteorólogo alemán, Alfred
Wegener (1880-1930).
El concepto de Wegener consiste
en que la parte "seca" de la Tierra
a fines del período Carbonífero
(300 M.A.) era una sola unidad, un
vasto continente al que dio el
nombre de Pangaea (de las
palabras griegas que significan
"todo" y "tierra").
Según sus razonamientos este
continente primitivo comenzó a
partirse en dos pedazos hacia
finales del Mesozoico (200 M.A.).
Estos fragmentos empezaron a
derivar lentamente sobre la faz de
60
la Tierra, y en el Pleistoceno tomaron las posiciones que caracterizan a los
continentes modernos.
5.3. Primeras ideas de la deriva continental
La idea de que los continentes se han movido se conoce desde hace más de un
siglo, sin embargo ha sido ampliamente aceptada hasta hace muy poco tiempo.
Si bien la hipótesis de la Deriva de los Continentes es universalmente reconocida al
nombre de Alfred Wegener, no fue él el primero en emitir la idea de la separación de
los continentes.
Francis Bacón, es el primer escritor a quien se puede atribuir la paternidad por haber
hecho con esta idea las relaciones que existían entre los continentes y los océanos y
plasmarlas en un Planisferio suficientemente detallado.
Uno de los primeros mapas del mundo, que claramente ilustra una forma de
"rompecabezas" de las costas de África y Sudamérica, es el de Alejandro Von
Humbolt (1801) que indicó, que no solo el paralelismo de las costas, sino que
también las rocas de las costas opuestas eran similares
5.4. Teorías más recientes
Antonio Snider en 1858 expuso con claridad el concepto de que los continentes en
otro tiempo, habían estado ajustados unos a otros, formando un único
Supercontinente, y, en consecuencia, desde entonces se habían estado separando.
F. B. Taylor escriben tres largos artículos, publicados en 1910 y emite por primera
vez de manera lógica y coherente una hipótesis de fondo que podríamos llamar
ahora Deriva de continentes.
A principios del siglo XX (1912), Alfred Wegener volvió impresionado de la similitud
de las líneas de costa opuestas, él encontró el problema intrigante y por varios años
compiló datos de climas antiguos, paleontología e historia estructural de los
continentes.
61
En 1915, Wegener hizo públicas sus observaciones e interpretaciones en su libro
intitulado “El Origen de los Continentes y los Océanos “. El propuso que los
presentes continentes una vez comprendían una gran masa continental llamada
Pangaea.
El libro de Wegener, que fue traducido al inglés hasta 1924 creó una tormenta de
controversias entre Geólogos y Geofísicos, la mayoría de ellos rechazó las
conclusiones de Wegener y las evidencias que apoyaban la Deriva, debido a que
Wegener había omitido ofrecer un mecanismo realmente convincente y además
algunos otros errores menores e inconsistencias.
En los años (60s), al estudiar la estructura del Fondo Oceánico, se obtuvieron
nuevos datos que se utilizaron para confirmar la posibilidad de la Deriva Horizontal.
Estos datos constituyeron la base de la hipótesis de la nueva Tectónica Global, o
Tectónica de Placas en separación. La hipótesis fue elaborada por los científicos
norteamericanos G. Hess y R. Dietz.
Las principales ideas que constituyen la base de la hipótesis de las placas en
separación están relacionadas con el descubrimiento de las zonas de formación de
una joven corteza oceánica, en las cordilleras centrales oceánicas y de zonas de
hundimiento de la corteza en las fosas abisales.
Según los autores de la hipótesis, en las zonas de las cordilleras centrales oceánicas
tiene lugar una separación de placas de la Litosfera y se forma una joven corteza
oceánica en la zona central del rift.
La formación de una nueva corteza en las zonas de separación va acompañada del
hundimiento de bloques (de placas) de la Litosfera en otros sectores de nuestro
planeta, llamadas zonas de subducción.
62
5.5. Placas tectónicas
Una placa es la subdivisión de la parte exterior del planeta.
Las placas pueden llegar a tener el espesor tanto de la corteza oceánica como de la
corteza continental, puesto que algunas placas abarcan partes de la corteza
oceánica y continental entre las cuales no existe movimiento diferencial alguno.
5.6. Movimientos o límites entre placas tectónicas
Los límites entre las placas Litosféricas se encuentran delineados por las estrechas
áreas sísmicas en donde las placas se mueven una respecto a la otra. Se han
reconocido tres tipos de límites entre placas.
Convergente, es aquel en el que dos placas adyacentes se mueven una
contra otra y chocan o también puede suceder que una de ellas se sumerja
bajo la otra siendo absorbida en el interior de la Tierra.
Divergente, es aquel en el que dos placas adyacentes se mueven de tal modo
que se separan una de la otra.
63
El tercer tipo de límite de placas tectónicas es un límite paralelo al borde de las
placas y está definido allí donde dos placas adyacentes se mueven, borde junto a
borde, a lo largo de su lado común; se conoce como límite Transformante.
5.7. Evidencia de la tectónica de placas
Existen evidencias de varios tipos que demuestran la factibilidad de la deriva de los
continentes, estas son, entre otras. Paleontológicas, paleoclimáticas, estratigráficas,
estructurales y paleomagnéticas.
64
5.8. Fenómenos geológicos asociados a los límites de placas.
5.8.1. Límite convergente margen destructiva.
Se destruye la Corteza Oeánica en las zonas de Subducción (fosa oceánica
estrecha, alargada paralela a un arco insular o al borde de un continente constituido
por cordilleras de reciente formación). Intensa actividad sísmica, sismos de foco
profundo (hasta 700 Km.)
• Zona de Benioff.
• Intenso Vulcanis
• Intensa Sedimentación y Plegamientos.
5. 8.2. Limite divergente. Margen constructivo
Desplazamiento de los sectores o bloques de la Dorsal. Movimientos sísmicos con
focos someros en las dorsales.
65
5.9. Expansión del fondo oceánico
En un intento por obtener una explicación correcta de los datos facilitados por la
Oceanografía sobre la constitución de los océanos (existencia de las dorsales,
distribución de los sedimentos, anomalías magnéticas en las dorsales, etc.) Hess,
propuso en 1960 la teoría de la Expansión de los Fondos Oceánicos, que
posteriormente ha sido ampliada por numerosos geofísicos.
66
Según dicha teoría, las dorsales oceánicas son zonas de ascenso de materiales del
manto (lo que explica su elevado flujo de calor), que se derrama a ambos lados de
las mismas y dan lugar a la corteza oceánica. Debido a éste proceso los océanos se
irían ensanchando y los continentes se separarían paulatinamente a ambos lados de
las dorsales.
La teoría de la Expansión de los fondos de los océanos explica los datos aportados
por la Geofísica y la Geología, como por ejemplo la escasez y la poca edad de los
sedimentos en las proximidades de las dorsales, debido a que éstas son zonas de
reciente formación y aún no se han podido depositar en ellas importantes espesores
de sedimentos.
67
También explica la distribución simétrica de las bandas de anomalías magnéticas a
ambos lados de una dorsal; cada banda de rocas presenta una anomalía cuyo signo
dependerá de la polaridad del campo magnético terrestre en el momento de
formación de la banda rocosa. Lógicamente, las bandas con anomalías magnéticas
serán simétricas pues las rocas se forman al mismo tiempo a ambos lados de la
dorsal.
La expansión de los océanos
sería la fuerza motriz que
provoca los desplazamientos
(deriva) que han experimentado
los continentes en los tiempos
geológicos.
Según ciertos geofísicos,
algunos sectores continentales
caracterizados por presentar
grandes fosas tectónicas, como
el sistema de Rifts Valleys de
África Oriental, son potenciales
zonas de expansión de la
Corteza Terrestre que podrían
llegar a constituir las dorsales de
futuras cuencas oceánicas.
5.10. Mecanismos de la expansión del piso oceánico
La mayor parte de los investigadores creen que el mecanismo de salida de este
material es el de una inyección, desde el interior de la tierra, de material fundido,
según intrusiones lineales denominadas diques, tales intrusiones, tienen una gran
probabilidad de ser inyectados a lo largo de la línea longitudinal de expansión.
Cada inyección se efectúa a lo largo de la mayor parte de la línea central. El nuevo
material está lo bastante caliente como para recalentar en parte, a las rocas
68
adyacentes, por lo que algo de este material más antiguo, junto con el recién
emanado, quedan magnetizados según la dirección del campo magnético reinante en
el momento antes de que se enfríen y solidifiquen por el contacto con el agua fría del
océano.
5.11. Paleomagnetismo y vagabundeo polar
Quizá el impetu inicial para el renovado
interés por la deriva continental procedió del
magnetismo de las rocas, un campo de
estudio relativamente nuevo.
Cualquiera que haya utilizado una brújula
sabe que el campo magnético tiene un polo
norte y uno sur. Estos se alinean aunque no
exactamente con los polos geográficos.
En muchos aspectos, el campo magnético
es similar al generado por una barra
imantada. Líneas invisibles de fuerza
atraviesan la tierra y se extienden de un polo a otro. La aguja de una brújula, se
alinea con esas líneas de fuerza y apunta, por tanto, hacia los polos magnéticos.
La técnica utilizada para estudiar los campos magnéticos antiguos se basa en el
hecho de que ciertas rocas contienen minerales que sirven como “brújulas fósiles”.
Estos, ricos en hierro, como la magnetita, son abundantes en las coladas de lava de
composición basáltica.
Cuando se calientas por encima del punto de Curie, estos minerales magnéticos
pierden su magnetismo, sin embargo cuando se enfrían por debajo de su punto Curie
(580o C) se magnetizan según una dirección paralela a las líneas de fuerza
magnéticas existentes en ese momento. Una vez que los minerales se solidifican, el
magnetismo que poseen permanecerá “congelado” en esa posición
69
A este respecto se comportan de manera muy parecida a como lo hace la aguja de
una brújula: “apuntan” hacia los polos magnéticos existentes cuando se enfriaron.
Luego, si la roca se mueve, o si cambia de posición del polo magnético, el
magnetismo de la roca conservará en la mayoría de los casos, su alineamiento
original.
Las rocas que se formaron hacen miles o millones de años y que “registraron” la
localización de los polos magnéticos en el momento de su formación se dice que
poseen magnetismo fósil o paleomagnetismo.
Otra importancia, es que los minerales magnetizados no sólo señalan la dirección
hacia los polos (como una brújula), sino que también proporcionan un medio para
determinar la latitud de su origen.
Para comprender cómo puede establecerse la latitud a partir del paleomagnetismo,
imaginemos una aguja de brújula montada en un plano vertical, en vez de en
posición horizontal como en las brújulas ordinarias.
Como vemos en la figura, cuando esta aguja se sitúa sobre el polo magnético norte,
se alinea con las líneas magnéticas y apunta hacia abajo.
Sin embargo, a medida que esta aguja se aproxima al ecuador, el ángulo de
inclinación se reduce hasta que la aguja queda horizontal al alinearse paralela con
las líneas de fuerza horizontales en el ecuador.
Por tanto, a partir del ángulo de inclinación de esta aguja, puede determinarse la
latitud. De una manera similar. La orientación del paleomagnetismo en las rocas
indica la latitud de la roca cuando se magnetizó.
70
71
Unidad VI
Rocas Ígneas y Metamórficas
6.1. Introducción
Los Elementos más abundantes en la C.T. y Principales formadores de los Silicatos
son:
• Silicio
• Oxígeno
• Aluminio
• Potasio
• Calcio
• Sodio
• Hierro
• Magnesio
El Silicio y el Oxígeno, expresado en SiO2, es el constituyente mayoritario de las
Rocas Ígneas.
Dos grupos importantes de Silicatos se forman por la combinación de estos
elementos:
Silicatos Obscuros (o Ferromagnesianos), ricos en Hierro y Magnesio o en
ambos y normalmente con bajo contenido en Sílice: Olivino, Piroxenos,
Anfiboles, Biotita
Silicatos Claros, contienen mayores cantidades de Potasio, Sodio y Calcio que
de Hierro y Magnesio, son más ricos en Sílice: Cuarzo, Muscovita,
Feldespatos
6.2. Rocas Ígneas
Origen. Se forman a partir de Magma procedente de depósitos profundos, la roca
fundida dentro de la corteza se llama Magma, cuando éste se derrama sobre la
superficie se llama Lava y cuando los fragmentos solidificados de magma son
arrojados violentamente, constituyen los Materiales Piroclásticos.
72
Magmas. Los magmas son compuestos ricos en minerales de Sílice y de acuerdo a
la cantidad de este elemento podemos distinguir, magmas félsicos, los que contienen
más del 65 % de sílice, magmas intermedios con un contenido de sílice de 53 a 65 %
y finalmente tenemos a los magmas máficos con 45 a 52 % de sílice.
6.3. Tipos más comunes de Magmas.
Tipo de Magma Contenido de Sílice %
Máfico 45 - 52
Intermedio 53 - 65
Félsico + 65
6.4. Texturas en rocas ígneas
El ambiente durante la cristalización puede deducirse de manera aproximada del
tamaño y la ordenación de los granos minerales, una propiedad denominada Textura.
Por consiguiente, las rocas ígneas se clasifican por su textura y composición mineral.
La textura en las rocas ígneas es una característica importante que se refiere al
aspecto general de la roca, en función del tamaño, forma y ordenamiento de sus
cristales. Tres factores contribuyen a la textura de las rocas ígneas:
1.- La velocidad a la cual se enfría un magma.
2.- La cantidad de sílice presente.
3.- La cantidad de gases disueltos en el magma.
El proceso de cristalización de los minerales de las rocas ígneas involucra la
formación de un núcleo cristalino. Los átomos en el magma incandescente se
encuentran en movimiento y conforme van enfriándose se acomodan, formando así,
estructuras cristalinas definidas dependiendo de la rapidez con que se enfríen.
Durante un enfriamiento rápido la cristalización de los minerales puede quedar
incompleta o en desorden formando con ello texturas afaníticas (granos finos), y en
el caso contrario de un enfriamiento lento la formación de los cristales se da con
73
estructuras bien definidas provocando la formación de minerales grandes y más
estables, texturas faneríticas (granos grandes).
6.5. Tipos de texturas ígneas
1.- Textura Afanítica (grano fino). Los cristales que forman las rocas afaníticas, son
demasiado pequeños para que los minerales individuales se distingan a simple vista,
(normalmente presente en rocas que se forman en la superficie). En muchas rocas
afaníticas se pueden observar los huecos dejados por las burbujas de gas que
escapan conforme se solidifica el magma. Estas aberturas esféricas o alargadas se
denominan vesículas y son muy abundantes en la parte superior de las coladas de
lava, se denomina Textura Vesicular (descrita más adelante).
2.- Textura Fanerítica (grano grueso). Rocas que se forman lentamente dentro de la
corteza terrestre, consisten en una masa de cristales ínter crecido que son
aproximadamente del mismo tamaño y lo suficientemente grandes para que los
minerales individuales puedan identificarse a simple vista.
74
3.- Textura porfídica. Una gran masa de magma localizada profundamente puede
necesitar de decenas a centenares de miles de años para solidificar. Dado que los
diferentes minerales cristalizan a diferentes temperaturas (así como a diferentes
velocidades) es posible que algunos cristales se hagan bastante grandes, mientras
que otros estén empezando a formarse. Si el magma que contiene algunos cristales
grandes cambia de condiciones (por ejemplo, saliendo a la superficie) la porción
fundida de la lava se enfriará rápidamente. Se dice que la roca resultante, que tiene
grandes cristales incrustados en una matriz de cristales más pequeños, tiene una
textura porfídica, llamándose a los cristales grandes fenocristales, y a los cristales
pequeños pasta. Una roca con una textura de este tipo se conoce como pórfido.
4.- Textura vítrea. Durante algunas erupciones volcánicas la roca fundida es
expulsada hacia la atmósfera donde se enfría rápidamente, esto puede generar
rocas que tienen una textura vítrea.
5.- Textura piroclástica. Algunas rocas ígneas se forman por la consolidación de
fragmentos de rocas individuales que son expulsados durante erupciones volcánicas
violentas. Las partículas expulsadas pueden ser desde cenizas muy finas, gotas
75
fundidas o grandes bloques angulares arrancados de las paredes de la chimenea
volcánica durante la erupción. Algunas rocas formadas de esta manera, presentan
una Textura Vesicular, las vesículas son agujeros pequeños que quedan cuando
escapan las burbujas de gas.
6.- Textura pegmatítica. Bajo condiciones especiales, pueden formarse rocas ígneas
de grano especialmente grueso, denominadas pegmatitas. Estas rocas, que están
compuestas por cristales interconectados, todos mayores de un centímetro de
diámetro, se dicen que tienen textura pegmatítica. La mayoría de ellas se forman en
venas cerca de los bordes de los cuerpos magmáticos durante la última etapa de la
cristalización.
6.6. Clasificación de las rocas Ígneas
Las rocas ígneas están clasificadas en base a su composición y textura. En esta
figura se muestran los tipos de magmas, texturas y composición mineralógica de las
rocas ígneas. De acuerdo a su origen las rocas ígneas son Intrusivas, si estas se
forman por enfriamiento de un magma en el interior de la corteza terrestre o
extrusivas, todas aquellas que son producto del enfriamiento de la lava o por
erupciones volcánicas.
76
6.7. Modo de yacimiento
Se entiende por Magmatismo, a todo el conjunto de procesos asociados a la
manifestación de la energía interior de la tierra, patentizadas, ya como efusión del
magma a la superficie, ya como penetración del magma en la corteza terrestre y su
solidificación a diferentes profundidades bajo la forma de distintos cuerpos.
6.8. Magnetismo efusivo
En este tipo de Magmatismo, el magma sale a la superficie de la tierra y se derrama
en forma de colada de lava; incluye todo el conjunto de fenómenos ligados a la
actividad volcánica. Este tipo de magmatismo produce todas las rocas ígneas
extrusivas incluyendo los materiales piroclásticos
77
6.9. Magnetismo intrusivo.
El magma asciende desde profundos focos de las regiones subcorticales, penetra en
la corteza sin alcanzar su superficie y se solidifica a diferentes profundidades. Este
tipo de magmatismo produce las rocas ígneas Intrusivas.
El Magmatismo Intrusivo está representado por diferentes tipos de “Intrusiones “que
de manera general, son las siguientes:
6.9.1. Batolitos. Los Batolitos son grandes masas intrusivas de cientos y en
ocasiones de miles de kilómetros de rocas magmáticas; presentan contornos
irregulares y se han solidificado en la profundidad de la Corteza Terrestre.
6.9.2. Troncos. Son conocidos también, con el nombre de Stokes, y son similares a
los Batolitos, pero no exceden de los 100 kilómetros de extensión.
6.9.3. Intrusiones fisurales. Conocidas con el nombre de Diques, son masas
intrusivas de cualquier forma y dimensión que presentan la característica de
atravesar y romper a las rocas suprayacentes. En algunos casos los diques logran
penetrar a las rocas estratificadas paralelamente a las capas, formándose así lo que
se conoce como Diqueestratos ó Sills.
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6.9.4. Lopolitos. Son masas ígneas intrusivas que son de forma cóncava y
presentan un canal central por el cual asciende el magma, pueden estar paralelos a
la estratificación y pueden exceder los 100 Km. de extensión.
6.9.5. Lacolitos. Son masas ígneas intrusivas que se solidifican a escasa
profundidad de la superficie terrestre, éstas tienen forma convexa arriba y una base
más o menos plana. Sus dimensiones son pequeñas, oscilando entre 100 a 200
metros, y en ocasiones alcanzan varios kilómetros.
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6.10. Rocas metamórficas
Las rocas Metamórficas son aquellas que resultan de la transformación de otras
rocas por procesos metamórficos que ocurren debajo de la superficie terrestre.
Durante el metamorfismo las rocas están sujetas a temperaturas, presión y
actividades de fluidos que cambian la composición y la textura de los minerales de
las rocas, provocando con ello la formación de otra roca.
El tipo de roca metamórfica dependerá de la composición original y textura de la roca
que es afectada, de los agentes de metamorfismo y del tiempo que estas estén
sujetas a estos agentes.
6.11. Metamorfismo.
Por metamorfismo se entiende el conjunto de procesos que originan cambios
profundos en las rocas y la transformación de éstas en otras nuevas.
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Los agentes que determinan estos cambios son:
a).- Elevadas Temperaturas.
b).- Presión o peso de las rocas suprayacentes.
c).- Substancias químicamente activas (disoluciones y gases)
6.12. Zonas y fáciles de metamorfismo
6.12.1. Zona superior o epizona.
Caracterizada por tener temperaturas menores de 300o C., esfuerzo cortante intenso
y Presión Hidrostática baja. Como minerales tipomorfos se consideran: Sericita,
Clorita, Talco, Estilpnomelana, Antigorita, Brucita, Actinolita, Epidota, etc. Los tipos
de rocas serán: Pizarras, Esquistos de clorita y sericita.
6.12.2. Zona intermedia o mesozona.
Caracterizada por tener temperaturas del orden de 300 a 500o C., moderado
esfuerzo cortante y Presión Hidrostática moderada. Como minerales tipomorfos se
consideran: Biotita, moscovita, Estaurolita, etc. Las rocas típicas son: Esquistos,
Esquistos de biotita y hornablenda, Esquistos de granate.
6.12.3. Zona superior o catazona.
Caracterizada por temperaturas del orden de 500 a 700o C., Presión Hidrostática
fuerte y esfuerzos cortantes nulos o casi nulos. Como minerales tipomorfos se tiene:
Biotita, Feldespato Potásico, Sillimanita y como rocas características: Esquistos de
alto grado y Gneiss.
El metamorfismo ocurre casi siempre en uno de estos tre ambientes:
1.- cuando la roca está cerca de una masa ígnea o tocándola, tiene lugar el
metamorfismo de contacto.
2.- El tipo menos común de metamorfismo ocurre a lo largo de zonas de fallas y se
denomina metamorfismo cataclastico o dinamismo.
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3.- Durante la formación de montañas, grandes cantidades de rocas están sometidas
a presiones dirigidas y a elevadas temperaturas asociadas con deformaciones a
gran escala. En este entorno tiene lugar el metamorfismo regional.
6.13. Metamorfismo de contacto
El Metamorfismo de Contacto se haya generalmente confinado a una zona
relativamente pequeña de un contacto directo entre los cuerpos intrusivos y las rocas
parietales y a las denominadas Aureolas de Metamorfismo, la anchura de estos
depende de las dimensiones de las masas intrusivas, la composición del magma y la
profundidad de la intrusión.
6.14. Metamorfismo de dislocación o dinamometamorfismo
Está relacionado con los movimientos tectónicos de la corteza terrestre, que originan
los plegamientos y las fallas; se verifica principalmente en la parte superior de la
corteza terrestre, bajo el influjo de una presión unilateral, orientada en determinado
sentido.
Se manifiesta también en la fragmentación de la roca y destrucción de los minerales,
llamándose a esto dinamo metamorfismo cataclastico. Las rocas que presentan
huellas de trituración, se denominan cataclásticas. Al sufrir una fuerte fragmentación,
la roca se transforma en brecha integrada por fragmentos angulosos. Cuando la
trituración es más intensa todavía, se forman rocas esquistosas de coloración clara
llamadas milonitas.
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6.15. Metamorfismo regional
Es el resultado de la transformación de grandes espesores de rocas preexistentes
que se encuentran ampliamente distribuidas, cubriendo áreas de muchos miles de
Km2. Este tipo de metamorfismo es muy común a lo largo de los límites convergentes
de las placas en donde las rocas son intensamente deformadas y recristalizadas
durante la convergencia y la subducción. En las áreas divergentes, sin embargo,
también podemos tener por el alto gradiente geotérmico asociado a estas áreas.