TEMA I

INTRODUCCIÓN A LA GEOLOGÍA

La Geología

La Geología física estudia los materiales que componen la Tierra y busca comprender los diferentes procesos que actúan debajo y encima de la superficie terrestre. La Geología histórica es comprender el origen de la Tierra y su evolución.

La Geología, el hombre y el medio ambiente

Los riesgos naturales afectan cada día de forma adversa literalmente a millones de personas en todo el mundo y son responsables de daños asombrosos. Los recursos como el agua, el suelo, los minerales metálicos y no metálicos y la energía forman la verdadera base de la civilización moderna. La Geología aborda no sólo la formación y la existencia de estos recursos vitales, sino también el mantenimiento de de sus existencias y el impacto ambiental de su extracción y su uso. No sólo los procesos geológicos tienen un impacto sobre las personas, los seres humanos podemos influir de forma notable en los procesos geológicos. Por ejemplo, en el aclaramiento de bosques, construcción de ciudades y construcción de embalses, pueden cambiar su magnitud y frecuencia.

Algunas reseñas históricas acerca de la Geología

Catastrofismo. A mediados del siglo XVI, James Ussher, arzobispo anglicano de Armagh, primado de Irlanda, determinó que la Tierra había sido creada en el 4004 a.C. Durante los siglos XVII y XVIII la doctrina del catastrofismo influyó con gran fuerza en el pensamiento sobre la dinámica de la Tierra. Creían que los paisajes de la Tierra habían sido formados inicialmente por grandes catástrofes. Nacimiento de la Geología moderna. La Geología moderna se inicio a finales del siglo XVIII cuando James Hutton, médico y terrateniente escocés, publicó su ´Teoría de la Tierra´. En su trabajo, Hutton estableció el pilar de la Geología actual: el uniformismo. Establece simplemente que las leyes físicas, químicas y biológicas que actúan hoy, lo han hecho también en el pasado geológico. “el presente es la clave del pasado”. Sostiene que fuerzas que parecen pequeñas producen, en lapsos prolongados de tiempo, efectos exactamente igual de grandes que los derivados de acontecimientos catastróficos súbitos. Sin embargo, no se pretende sugerir que tuvieran siempre la misma importancia relativa o que actuaran precisamente a la misma velocidad.

Tiempo geológico

Aunque Hutton y otros no tuvieron métodos para determinar con precisión la edad de la tierra, en 1896 se descubrió la radiactividad. La utilización de la radiactividad para datación se utilizó por primera vez en 1905 y se ha perfeccionado desde entonces. En la actualidad se sitúa la edad de la tierra en unos 4.500 millones de años.

La datación relativa y la escala de tiempo geológico

Durante el siglo XIX se desarrolló una escala de tiempo geológico utilizando los principios de la datación relativa: los acontecimientos se colocan en su secuencia u orden apropiados sin conocer su edad en años aplicando principios como la ley de superposición (la capa más joven se encuentra en la parte superior y la más antigua, en la inferior. En el supuesto de que nada haya volcado las capas (lo cual a veces sucede). Los fósiles son la base del principio de sucesión biótica, que establece que los organismos fósiles se sucedieron unos a otros en un orden definido y determinable, y, por tanto, cualquier período geológico puede reconocerse por su contenido en fósiles. Este principio permitió a los geólogos identificar rocas de la misma edad en lugares completamente separados y construir la escala de tiempo geológico. (ver escala de tiempo geológico)

La magnitud del tiempo geológico

Cuando se contempla en el contexto de 4.500 millones de años de antigüedad de la Tierra, un acontecimiento geológico que ocurrió hace 10 millones de años puede ser calificado de “reciente”, y una muestra de roca de 10 millones puede denominarse “joven”.

Naturaleza de la investigación científica

Los científicos recogen “datos” científicos a través de la observación y la medida. Como el error es inevitable, es siempre cuestionable. No obstante, esos datos son esenciales para la ciencia y sirven como trampolín para el desarrollo de las teorías científicas. Los datos científicos se recogen de muchas maneras, como en los estudios de laboratorios y en las observaciones y mediciones de campo. Las imágenes de satélite son otra fuente de datos útil, como el Radiómetro Espacial de Emisión y Reflexión Térmica Avanzado (ASTER).

Hipótesis

Una vez recogido los datos y formulados los principios que describen un fenómeno natural, los investigadores intentan explicar cómo o por qué las cosas suceden de la manera observada. Lo hacen elaborando una explicación provisional (o no probada) denominada hipótesis científica o modelo. Es mejor que un investigador pueda formular más de una hipótesis para explicar un conjunto determinado de observaciones. Si no puede idear múltiples modelos, los otros miembros de la comunidad científica desarrollarán casi siempre explicaciones alternativas a disposición del resto de la comunidad científica a través de las publicaciones científicas. Una hipótesis debe someterse a pruebas y análisis objetivos y deben poder aplicarse a observaciones distintas de las utilizadas para formularlas en primer lugar.

Teoría

Cuando ha sobrevivido a una comprobación intensiva y eliminado los modelos competidores, una hipótesis puede ser elevada al estatus de teoría científicas. Las teorías muy documentadas se denominan paradigmas, porque explican una gran cantidad de aspectos interrelacionados del mundo natural. Por ejemplo, la teoría de la tectónica de placas.

El método científico

(1) recogida de datos científicos a través de la observación y la medida; (2) desarrollo de una o varias hipótesis de trabajo que expliquen esos datos; (3) desarrollo de observaciones y experimentos para probar la hipótesis; y (4) aceptación, modificación o rechazo de las hipótesis sobre la base de extensas pruebas.El estudio de los glaciares proporciona una temprana aplicación del método científico. Como el movimiento del hielo y cambios en el frente del glaciar Rhone, Suiza. Algunos investigadores utilizan computadores de gran velocidad para simular lo que ocurre en el mundo “real” y para tratar los procesos naturales que suceden en escalas de tiempo muy largas o que se producen en lugares extremos o inaccesibles. Otros avances científicos tienen lugar después de un suceso totalmente inesperado durante un experimento. Las teorías científicas más convincentes siguen siendo sólo explicaciones simplificadas del mundo natural.

Ley científica

Una ley científica es un principio básico que describe un comportamiento particular de la naturaleza que, en general, tiene un alcance reducido y se puede exponer brevemente, a menudo como una ecuación matemática simple. Las leyes científicas coinciden con las observaciones y las medidas. Sin embargo, puede ser necesario modificar las leyes para ajustarlas a los nuevos descubrimientos. Por ejemplo, las leyes del movimiento de Newton son todavía validas para las aplicaciones cotidianas, pero no funciona a las velocidades próximas a la velocidad de la luz. Por ello han sido sustituidas por la teoría de la relatividad de Einstein.

Una visión de la Tierra

La Tierra está formada por cuatro esferas principales: la hidrosfera, la atmósfera, la Tierra sólida y la biosfera.Las interacciones entre las cuatro esferas de la tierra son incalculables.

Hidrosfera

La hidrosfera es una masa de agua dinámica que está en movimiento continuo, evaporándose de los océanos a la atmósfera, precipitándose sobre la Tierra y volviendo de nuevo al océano por medio de los ríos.El océano cubre casi el 71% de la superficie terrestre hasta una profundidad media de unos 3.800 metros y representa alrededor de 97% del agua de la Tierra ya que el resto, agua dulce, se encuentra en los torrentes, lagos, glaciares y aguas subterráneas.

Atmósfera

La Tierra está rodeada de una capa gaseosa denominada atmósfera. Es delgada y tenue y la mitad se encuentra por debajo de una altitud de 5,6 Km y el 90% ocupa una franja de tan sólo 16 Km desde la superficie de la Tierra. A parte de proporcionar el aire que respiramos, nos protege del intenso calor solar y de las peligrosas radiaciones ultravioletas. Los intercambios de energía entre la atmósfera y la superficie de la Tierra y entre la atmósfera y el espacio, producen los efectos tiempo y clima. Sin la meteorización y la erosión, la faz de nuestro planeta se parecería mucho a la superficie lunar, que no ha cambiado apreciablemente en casi tres mil millones de años de historia.

Biosfera

La biosfera incluye toda la vida en la Tierra, desde el suelo oceánico hasta varios kilómetros de la atmósfera.A través de incontables interacciones, las formas de vida ayudan a mantener su medio y lo alteran. Sin la vida, la constitución y la naturaleza de la Tierra sólida, la hidrosfera y la atmósfera serían muy diferentes.

Tierra sólida

Debajo de la atmósfera y los océanos se encuentra la Tierra sólida. Gran parte de nuestro estudio se concentra en los accidentes geográficos superficiales más accesibles. Y muchos de esos accidentes representan las expresiones externas del comportamiento dinámico de los materiales que se encuentran debajo de la superficie, por lo que podemos obtener pistas para explicar los procesos dinámicos que han conformado nuestro planeta.

La Tierra como un sistema

Cada una se relaciona de alguna manera con las otras para producir un todo complejo y continuamente interactuante que denominamos sistema Tierra.

La ciencia del sistema Tierra

Una definición poco precisa de sistema podría ser la de un grupo, de cualquier tamaño, de partes interactuantes que forman un todo complejo.

Los sistemas como el de enfriamiento de un coche son autónomos con respecto a la materia y se denominan sistemas cerrados. Aunque la energía se desplaza libremente dentro y fuera de un sistema cerrado, no entra ni sale materia del sistema. La mayoría de los sistemas naturales son sistemas abiertos, tanto la energía como la materia fluyen hacia dentro y hacia fuera del sistema. Por ejemplo, en un sistema meteorológico como un huracán.Los sistemas naturales tienen mecanismos que tienden a intensificar el cambio o a resistirlo (estabilizar el sistema).Por ejemplo, cuando tenemos demasiado calor, transpiramos para enfriarnos y así, estabilizamos nuestra temperatura corporal. Este mecanismo se denomina mecanismo de realimentación negativa. Estos sirven para mantener el sistema tal como es. Por el contrario, los mecanismos que intensifican o impulsan el cambio se denominan mecanismos de realimentación positiva. La mayoría de los sistemas terrestres, en especial el sistema climático, contienen una amplia variedad de mecanismos de realimentación positiva y negativa. Por ejemplo, el calentamiento global.

El sistema Tierra

El sistema Tierra tiene una serie casi infinita de subsistemas en los que la materia se recicla una y otra vez. Un subsistema conocido es el ciclo hidrológico. El sistema Tierra es impulsado por la energía procedente de dos fuentes. El sol impulsa los procesos externos como el tiempo, el clima, la circulación oceánica y los procesos erosivos.El calor que queda en el interior de la Tierra de cuando se formó nuestro planeta y el calor que está siendo continuamente generado por la desintegración radioactiva impulsan los procesos internos que producen los volcanes, los terremotos y las montañas.

Las partes del sistema Tierra están relacionadas, de manera que un cambio en una de ellas puede producir cambios en otra o en todas las demás. Los seres humanos son parte del sistema Tierra, nuestras acciones producen cambios en todas las otras partes.

Evolución temprana de la Tierra

Los terremotos recientes, las lavas de los volcanes activos,….. son algunos de una larga lista de acontecimientos por medio de los cuales nuestro planeta ha alcanzado su forma y estructura actuales. Estos se pueden comprender mejor cuando se observan en el contexto de acontecimientos muy anteriores en la historia de la Tierra.

El origen del planeta Tierra

Hace unos 12.000 a 15.000 millones de años con el Big Bang, una explosión lanzó hacia el exterior toda la materia del universo a velocidades increíbles. Los restos de la explosión, básicamente hidrogeno y helio, empezaron a enfriarse y condensarse en las primeras estrellas y galaxias. La hipótesis de la nebulosa primitiva sugiere que los cuerpos de nuestro sistema solar se formaron a partir de una enorme nube en rotación denominada nebulosa solar. Además de los átomos de hidrógeno y helio generados durante el Big Bang, granos de polvo microscópico y la materia expulsada de estrellas muertas desde hacía tiempo formaban la nebulosa solar.(la fusión nuclear en las estrellas convierte el hidrógeno y el helio en los otros elementos que se hallan en el universo). Hace cerca de 5.000 millones de años empezó a contraerse lentamente debido a las interacciones gravitacionales entre sus partículas. Una explosión catastrófica (supernova), pudo haber provocado el colapso. Al contraerse, rotaba cada vez más deprisa. Al final, la atracción gravitacional se equilibró con la fuerza centrífuga. Pero esta vez, la nube, había adoptado la forma de un disco plano con una gran concentración de material en el centro denominada protosol.La energía gravitacional se convirtió en energía térmica, y los granos de polvo se descompusieron en moléculas y partículas atómicas.La formación del Sol marco el fin del período de contracción y, por tanto, el fin del calentamiento gravitacional.Materiales como el hierro y el níquel y los elementos que componen los minerales que forman las rocas (silicio, calcio, sodio, etc.) formaron masas de metálicas y rocosas que orbitaban alrededor del Sol. Colisiones repetidas provocaron la unión en cuerpos más grandes, del tamaño de un asteroide, denominados protoplanetas, que en unas pocas decenas de millones de años crecieron hasta convertirse en los cuatro planetas interiores Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Las piezas metálicas y rocosas que permanecieron en órbita se denominan meteoritos.Los protoplanetas atraían cada vez más material, el impacto provocó el aumento de temperatura. Sus temperaturas relativamente elevadas y sus campos gravitacionales débiles, los planetas interiores no podían acumular muchos de los componentes más ligeros de la nebulosa. Los más ligeros, el hidrógeno y el helio, fueron barridos de la parte interna del sistema solar por los vientos solares. Los planetas exteriores ( Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno), más grandes, se estaban formando al mismo tiempo junto con sus extensos sistemas de satélites. Tenían bajas temperaturas debido a la larga distancia del sol, y contenían un alto de hielos (agua, dióxido de carbono, amoníaco y metano) y detritus rocosos y metálicos. La acumulación de hielos explica en parte las grandes dimensiones y la baja densidad de los planetas exteriores. Los dos planetas con mayor masa, Júpiter y Saturno, tenían una gravedad superficial suficiente para atraer y sostener grandes cantidades de los materiales más ligeros, el hidrógeno y el helio.

Formación de la estructura en capas de la Tierra

El impacto a gran velocidad de los restos de la nebulosa y la desintegración de los elementos radioactivos provocó un aumento constante de la temperatura. El hierro y el níquel empezaron a fundirse, la fusión produjo gotas de metal pesado que penetraron hacia el centro del planeta y formó el núcleo denso rico en hierro de la Tierra.El primer período de calentamiento provocó otro proceso de diferenciación química, la fusión formó masas flotantes de roca fundida que ascendieron hacia la superficie, se solidificaron y formaron la corteza primitiva. Estos materiales enriquecidos en oxígeno y elementos “litófilos”, en especial silicio y aluminio, con cantidades menores de calcio, sodio, potasio, hierro y magnesio. Algunos metales pesados como el oro, el plomo y el uranio, con puntos de fusión bajos y muy solubles en las masas fundidas ascendentes, se concentraron en la corteza en desarrollo. Este primer período de segregación química estableció las tres divisiones básicas del interior de la Tierra: el núcleo rico en hierro, la corteza primitiva, muy delgada y la capa más gruesa, el manto. Consecuencia de este período es que permitió que grandes cantidades de compuestos gaseosos se escaparan del interior de la Tierra, evolucionando de manera gradual la atmósfera primitiva. Existe un acuerdo general en que la corteza continental se formó de manera gradual durante los últimos 4.000 millones de años (Las rocas más antiguas, en el noroeste del Canadá, tienen unas fechas radiométricas de unos 4.000 millones de años.)

Estructura interna de la Tierra

La Tierra tuvo como resultado la formación de tres capas definidas por su composición química: la corteza, el manto y el núcleo. Además de estas tres capas, la Tierra se puede dividir en capas en función de sus propiedades físicas: sólido o líquido y cuan dúctil y resistentes son.

Capas definidas por su composición

Corteza. La corteza, capa rocosa externa, se divide en corteza oceánica y corteza continental. La corteza oceánica tiene alrededor de 7 km de grosor y está compuesta por rocas ígneas oscuras denominadas basaltos. La corteza continental tiene un grosor medio de entre 35 y 40 km, pero puede superar los 70 km en algunas regiones montañosas.La corteza continental consta de muchos tipos de rocas. El nivel superior tiene la composición media de una roca granítica denominada granodiorita, y la parte inferior es más parecida al basalto. Tienen una densidad media de unos 2,7 g/cm3 y algunas superan los 4.000 millones de años. Las rocas de la corteza oceánica son más jóvenes (180 millones de años o menos) y más densas (aproximadamente 3,0g/cm3 .)

Manto. Es una envoltura rocosa sólida que llega hasta una profundidad de 2.900km y abarca más del 82% del volumen de la Tierra. La roca dominante en la parte superior es la peridotita, que tiene una densidad de 3,3 g/cm 3. A mayor profundidad, la peridotita adopta una estructura cristalina más compacta y, por tanto, una mayor densidad.

Núcleo. Se cree que tiene una aleación de hierro y níquel con cantidades menores de oxígeno, silicio y azufre. A la presión extrema del núcleo este material tiene una densidad media de cerca de 11 g/cm3.

Capas definidas por sus propiedades físicas

El interior de la Tierra se caracteriza por un aumento gradual de la temperatura, la presión y la densidad con la profundidad. La temperatura a una profundidad de 100 km es entre 1.200 °C y 1.400 °C, mientras que en el centro de la Tierra puede superar los 6.700 °C según los cálculos. El aumento de presión con la profundidad provoca el aumento de la densidad de las rocas, lo que afecta a las propiedades físicas de estas.La Tierra puede dividirse en cinco capas principales en función de sus propiedades físicas y, por tanto, según su resistencia mecánica: litosfera, astenosfera, mesosfera (manto inferior), núcleo externo y núcleo interno.

Litosfera y astenosfera. La capa externa comprende la corteza y el manto superior, y es relativamente rígido y frío.La litosfera (“esfera de roca”), tiene un grosor medio de 100km pero puede alcanzar los 250 km debajo de las porciones más antiguas del continente. Debajo de la litosfera, en el manto superior (a unos 660 km de profundidad), hay una capa blanda, comparativamente plástica, denominada astenosfera (“esfera débil”). La capa superior de la astenosfera tiene una pequeña porción de roca fundida. Dentro de esta zona muy dúctil, la litosfera está mecánicamente separada de la capa inferior. Por consecuencia la litosfera es capaz de moverse con independencia de la astenosfera.

Mesosfera o manto inferior. Por debajo de la zona dúctil, el aumento de la presión contrarresta los efectos de la temperatura, y la resistencia de las rocas crece de manera gradual con la profundidad. Entre los 660 km y 2.900 km de profundidad se encuentra una capa más rígida, la mesosfera (“esfera media”) o manto inferior.

Núcleos interno y externo. El núcleo externo es una capa líquida de 2.270 km de grosor. Las corrientes convectivas del hierro metálico generan el campo magnético de la Tierra. El núcleo interno tiene un radio de 1216 km. A pesar de su temperatura más elevada, es más resistente (debido a la enorme presión) y se comporta como un sólido.

¿Cómo sabemos lo que sabemos?

Las ondas sísmicas cambian de velocidad y se desvían y reflejan al atravesar zonas con propiedades distintas. Estaciones de control en todo el mundo detecta y registra esta energía para determinar la estructura del interior de la Tierra. Los meteoritos son fragmentos derivados de colisiones de cuerpos más grandes, principalmente del cinturón de asteroides situado entre las órbitas de Marte y Júpiter. Representan muestras del material (planetesimales) del que se formaron los planetas interiores. Los meteoritos están compuestos principalmente por una aleación de hierro y níquel (metálicos), minerales silicatados (rocosos) o una combinación de ambos (mixtos).Si la Tierra se formó a partir del mismo material en la nebulosa solar, debe contener un porcentaje mucho más elevado de hierro que en las rocas de la corteza. Por consiguiente, el núcleo es enormemente rico en este material pesado.Además, el campo magnético de la Tierra requiere de un material conductor de la electricidad, como el hierro.

La superficie de la Tierra

Las dos principales divisiones de la Tierra son los continentes y las cuencas oceánicas. Los continentes tienen una elevación media alrededor de 0,8 km y se encuentran cerca del nivel del mar, con excepción del terreno montañoso. Por el contrario, la profundidad media del fondo oceánico es de unos 3,8 km por debajo del nivel del mar.La diferencia de elevación es consecuencia de sus densidades y sus grosores respectivos (la corteza continental, más gruesa y menos densa, es más flotante que la corteza oceánica).

Principales características de los continentes

Pueden agruparse en dos categorías diferenciadas: áreas extensas, planas y estables erosionadas hasta casi el nivel del mar, y regiones elevadas de rocas deformadas que forman los cinturones montañosos.

Cinturones montañosos. Las montañas más jóvenes (de menos de 100 millones de años), están situadas principalmente en dos zonas. El cinturón del Pacífico incluye las montañas del oeste del continente americano y continúa en el Pacífico occidental en forma de arcos de islas volcánicas. El otro cinturón se extiende hacia el este desde los Alpes a través de Irán y el Himalaya y luego baja al sur y entra en Indonesia.

También se encuentran montañas más antiguas en los continentes. Por ejemplo los Apalaches, al este de Estados Unidos, y los Urales, en Rusia. Sus picos son ahora bajos, producto de millones de años de erosión.

El interior estable. Los interiores de los continentes, denominados cratones, han permanecido relativamente estables durante los últimos 600 millones de años. Dentro de los interiores estables existen los escudos, regiones extensas y llanas compuestas por rocas cristalinas deformadas. Todas ellas contienen rocas del Precámbrico con una edad superior a los 1.000 millones de años y algunas con 4.000 millones de años. Incluso estas rocas exhiben muestras de que las han plegado, fallado y metamorfizado. Formaron parte de un sistema montañoso antiguo que desde entonces se ha erosionado hasta producir regiones extensas y llanas. Existen otras zonas cratónicas cubiertas por una capa relativamente fina de rocas sedimentarias llamadas plataformas estables. Las rocas sedimentarias de las plataformas son casi horizontales, excepto en los puntos que se han combado y formado grandes cuencas o domos.

Principales características del fondo oceánico

Durante los últimos 50 años, los oceanógrafos han cartografiado gran parte del fondo oceánico utilizando modernos equipos de sónar. Han establecido las tres unidades principales topográficas distinguibles: los márgenes continentales, las cuencas oceánicas profundas y las dorsales oceánicas (centrooceánicas).

Márgenes continentales. El margen continental es la porción de fondo oceánico adyacente a las principales masas continentales. Puede incluir la plataforma continental, el talud continental y el pie de talud.A lo largo de la mayoría de las costas una plataforma suavemente inclinada de material, denominada plataforma continental, se extiende en dirección al mar desde la costa. Se trata de una extensión inundada de los continentes.El límite entre los continentes y las cuencas oceánicas profundas se encuentra a lo largo del talud continental, que es relativamente empinada desde la superficie exterior de la plataforma continental hasta el fondo oceánico profundo. Utilizando el talud como línea divisoria, las cuencas oceánicas representan el 60% de la superficie terrestre y el 40% restante corresponde a los continentes. Dónde no existen fosas, el talud continental pasa a tener una inclinación más gradual denominada pie de talud, formado por un grueso cúmulo de sedimentos.

Cuencas oceánicas profundas. Entre los márgenes continentales y las dorsales oceánicas se encuentran las cuencas oceánicas profundas. Una parte son llanuras denominadas llanuras abisales. Otras depresiones que en ocasiones llegan a los 11.000 metros de profundidad. Estas fosas submarinas son relativamente estrechas y representan una pequeña fracción del fondo oceánico. Algunas se encuentran adyacentes a montañas jóvenes, otras paralelas a arcos de islas volcánicas.Los suelos oceánicos están salpicados de estructuras volcánicas llamadas montes submarinos, que a veces forman cadenas estrechas y largas. También hay extensas llanuras de lava, algunas están compuestas de corteza de tipo continental.

Dorsales oceánicas. Es una estructura ancha y larga que forma un cinturón continuo que serpentea a lo largo de más de 70.000 km alrededor del planeta. Ésta dorsal centrooceánica consta de capas superpuestas de rocas ígneas fracturadas y elevadas.

Las rocas y el ciclo de las rocas

Las rocas constan de cristales o granos más pequeños, los minerales, compuestos químicos o elementos únicos que pueden ser microscópicos o fácilmente visibles. La textura de una roca (tamaño, forma o disposición de los minerales) y la composición mineral son el reflejo de los procesos geológicos que la crearon. Esta comprensión tiene muchas aplicaciones prácticas, como en la búsqueda de recursos minerales y energéticos básicos y la solución de problemas ambientales.

Tipos de rocas básicos

Hay tres grandes grupos: ígneas, sedimentarias y metamórficas.

Rocas ígneas. (ignis = fuego) se forman cuando el magma (roca fundida) se enfría y se solidifica. El magma se forma en el interior de la corteza y en el manto superior. A medida que se enfría se van formando y creciendo los cristales de varios minerales. Cuando permanece en el interior profundo de la corteza, se enfría lentamente durante miles de años. Esto permite la formación de de cristales relativamente grandes antes de que se solidifique. Las rocas ígneas de grano grueso se denominan plutónicas. Éstas constituyen los núcleos de muchas montañas, y sólo la elevación y la posterior erosión las deja al descubierto. Un ejemplo de estas rocas es el granito. El granito y las rocas relacionadas son constituyentes principales de la corteza continental. A veces el magma se abre paso hacia la superficie, se enfría con rapidez y se solidifica muy deprisa. Se produce la formación simultánea de muchos cristales pequeños. Las rocas ígneas que se forman en la superficie se denominan volcánicas y suelen ser de grano fino. Un ejemplo abundante e importante es el basalto. El basalto y las rocas relacionadas constituyen la corteza oceánica.

Rocas sedimentarias. Los sedimentos son la materia prima de estas rocas. Se forman a partir de rocas preexistentes por los procesos de meteorización. Algunos de estos procesos fragmentan físicamente la roca en piezas más pequeñas sin modificar su composición. Otros descomponen la roca modificando químicamente los minerales en otros nuevos y en sustancias fácilmente solubles en agua. El agua, el viento o el hielo glacial suelen transportarlos a lugares de sedimentación donde forman capas. Normalmente los sedimentos se convierten en roca o se litifican por compactación (a medida que el peso de los materiales suprayacentes comprime los sedimentos en masas más densas) o cementación (el agua que contiene sustancias disueltas se filtra a través de los espacios intergranulares del sedimento. Con el tiempo, el material disuelto en agua precipita entre los granos y los cementa en una masa sólida).Los sedimentos que son transportados de denominan sedimentos detríticos y las rocas que forman rocas sedimentarias detríticas. Las dimensiones de las partículas son la principal base para clasificarlas. Dos ejemplos comunes son la lutita. Las rocas sedimentarias químicas se forman cuando el material disuelto en el agua precipita. La principal base para distinguirlas es su composición mineral. La caliza es la roca sedimentaria química más común, y las más abundantes tienen un origen bioquímico. Las rocas sedimentarias representan sólo alrededor del 5% en volumen de los 16 km externos de la Tierra. En la superficie, la gran mayoría son sedimentarias, y las capas rocosas que acaban formando contienen muchas pistas sobre los ambientes de la superficie en el pasado. Y permiten descifrar información sobre cómo y desde dónde se transportó. Además, son las rocas que contienen fósiles, que son pruebas vitales en el estudio del pasado.

Rocas metamórficas. Se producen a partir de rocas ígneas, sedimentarias o incluso otras rocas metamórficas. La mayoría de cambios tienen lugar a temperaturas y presiones elevadas que se dan en la profundidad de la corteza terrestre y el manto superior. Los procesos van desde cambios ligeros (metamorfismo de grado bajo) hasta cambios sustanciales (metamorfismo de grado alto). No obstante, durante el metamorfismo la roca debe permanecer esencialmente sólida, ya que, si se funde por completo, entramos en ámbito de la actividad ígnea.La mayor parte del metamorfismo sucede en uno de estos tres ambientes:

1. Un cuerpo magmático intruye en la roca, tiene lugar el metamorfismo térmico o de contacto.

2. El metamorfismo hidrotermal implica alteraciones químicas cuando el agua caliente rica en iones circula a

Través de las fracturas de las rocas.

3. Metamorfismo regional. Las rocas están sujetas a las presiones dirigidas y a las temperaturas elevadas

asociadas con la deformación a gran escala (formación de montañas).

E l grado de metamorfismo se refleja en la textura de la roca y la composición mineral. Durante el metamorfismo regional, los cristales de algunos minerales cristalizarán con una orientación perpendicular a la dirección de la fuerza compresiva. La alineación mineral resultante a menudo da una textura en láminas o en bandas llamada foliación. El esquisto y el gneis son dos ejemplos de rocas foliadas. Las rocas metamórficas compuestas sólo por un mineral que forma cristales equidimensionales no son, por regla general, visiblemente foliadas. Por ejemplo, la caliza está compuesta por un solo mineral, la calcita. Cuando experimenta metamorfismo, el resultado es similar a una roca ígnea de grano grueso, el mármol.

El ciclo de las rocas: uno de los subsistemas de la Tierra

El ciclo de las rocas nos permite examinar muchas de las interrelaciones entre las diferentes partes del sistema Tierra. Nos ayuda a entender el origen de las rocas y a ver que cada tipo está vinculado a los otros por los procesos que actúan sobre y dentro del planeta.

Ciclo básico. El magma con el tiempo se enfría y se solidifica. Este proceso de cristalización puede ocurrir debajo de la superficie o, después de una erupción volcánica, en la superficie. Las rocas resultantes se denominan rocas ígneas.Si afloran a la superficie experimentan meteorización, la acción de la atmósfera desintegra y descompone lentamente las rocas. Los materiales resultantes pueden ser desplazados pendiente abajo por la gravedad y transportados por algún agente erosivo como las aguas superficiales, los glaciares, el viento o las olas. Estas partículas y sustancias disueltas, sedimentos, son depositados. Aunque la mayoría acaba llegando al océano, otras zonas de acumulación son las llanuras de inundación de los ríos, los desiertos, los pantanos y las dunas.A continuación, los sedimentos experimentan litificación (conversión en roca), dando lugar a una roca sedimentaria cuando es compactado por el peso de las capas suprayacentes o cementado.Si se entierra profundamente e interviene en la dinámica de formación de montañas, o si es intruida por una masa de magma, la roca sedimentaria reaccionará ante el ambiente cambiante y se convertirá en una roca metamórfica. Cuando es sometida a cambios de presión adicionales o a temperaturas aún mayores, se fundirá, creando un magma que acabará cristalizando en rocas ígneas.

Los procesos impulsados por el calor desde el interior de la Tierra son responsables de la creación de las rocas ígneas y metamórficas. La meteorización y la erosión, alimentados por la energía del sol y la gravedad, producen el sedimento a partir del cual se forman las rocas sedimentarias.

Caminos alternativos. Las rocas ígneas pueden permanecer enterradas profundamente y acabar siendo sometidas a fuerzas de compresión y a temperaturas muy elevadas transformándose directamente en rocas metamórficas. Las rocas metamórficas y sedimentarias, así como los sedimentos, no siempre permanecen enterrados. Las capas superiores pueden ser eliminadas, dejando expuestas las rocas, y dando lugar a la meteorización de los materiales convirtiéndolas en nueva materia prima para las rocas sedimentarias.