Conceptos Generales de Geología. PaleoArgentina Web.
 
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Esta información debe ser considerada dentro del marco de la divulgación científica e informativa para público en general, no especializado, aficionado, técnico o profesional. Este contenido debe ser tomado solo como una guía educativa.

Introducción y Conceptos Generales de Geología.

Es la ciencia de la Tierra que estudia su origen, evolución, formación, composición y los procesos de transformación que actuaron sobre ella.

El tiempo geológico lo podemos pensar de dos maneras: relativo y absoluto:

Geología (del griego, geo, ‘tierra’ y logos, ‘conocimiento’, por lo tanto, tratado o conocimiento de la Tierra), campo de la ciencia que se interesa por el origen del planeta Tierra, su historia, su forma, la materia que lo configura y los procesos que actúan o han actuado sobre él. Es una de las muchas materias relacionadas como ciencias de la Tierra, o geociencias, y los geólogos son científicos de la Tierra que estudian las rocas y los materiales derivados que forman la parte externa de la Tierra. Para comprender estos cuerpos, se sirven de conocimientos de otros campos, como la física, la química y la biología. De esta forma, temas geológicos como la geoquímica, la geofísica, la geocronología (que usa métodos de datación) y la paleontología, ahora disciplinas importantes por derecho propio, incorporan otras ciencias, y esto permite a los geólogos comprender mejor el funcionamiento de los procesos terrestres a lo largo del tiempo.

Aunque cada ciencia de la Tierra tiene su enfoque particular, todas suelen superponerse con la geología. De esta forma, el estudio del agua de la Tierra en relación con los procesos geológicos requiere conocimientos de hidrología y de oceanografía, mientras que la medición de la superficie terrestre utiliza la cartografía (mapas) y la geodesia (topografía). El estudio de cuerpos extraterrestres, en especial de la Luna, de Marte y de Venus, también aporta pistas sobre el origen de la Tierra. Estos estudios, limitados en un primer momento a las observaciones telescópicas, recibieron un gran impulso con la exploración del espacio.

Como ciencia mayor, la geología no sólo implica el estudio de la superficie terrestre, también se interesa por el interior del planeta. Este conocimiento es de interés científico básico y está al servicio de la humanidad. De esta forma, la geología aplicada se centra en la búsqueda de minerales útiles en el interior de la tierra, la identificación de entornos estables, en términos geológicos, para las construcciones humanas y la predicción de desastres naturales asociados con las fuerzas geodinámicas que se describen más adelante.

HISTORIA DEL PENSAMIENTO GEOLÓGICO.

Los pueblos antiguos consideraban muchas características y procesos geológicos como obra de los dioses. Observaban el entorno natural con miedo y admiración, como algo peligroso y misterioso. Así, los antiguos sumerios, babilonios y otros pueblos, pese a realizar descubrimientos notables en matemáticas y astronomía, erraban en sus investigaciones geológicas al personificar los procesos geológicos. Las leyendas irlandesas, por ejemplo, sugerían que los gigantes eran responsables de algunos fenómenos naturales, como la formación por meteorización de las columnas basálticas conocidas ahora como la Calzada de los Gigantes. Estos mitos también eran corrientes en las civilizaciones del Nuevo Mundo; por ejemplo, los pueblos indígenas americanos pensaban que los surcos en los flancos de lo que se llegó a conocer como Torre del Diablo en Wyoming eran las huellas de las garras de un oso gigante.

De modo similar, en la Grecia y Roma antiguas, muchos de los dioses estaban identificados con procesos geológicos. Por ejemplo, las erupciones volcánicas de Sicilia eran atribuidas a Vulcano. Se atribuye al filósofo griego Tales de Mileto, del siglo VI a.C., la primera ruptura con la mitología tradicional. Consideraba los fenómenos geológicos como sucesos naturales y ordenados que pueden ser estudiados a la luz de la razón y no como intervenciones sobrenaturales. El filósofo griego Demócrito hizo progresar esta filosofía con la teoría según la cual toda la materia se componía de átomos. Basándose en esta teoría, ofreció explicaciones racionales de todo tipo de procesos geológicos: los terremotos, las erupciones volcánicas, el ciclo del agua, la erosión y la sedimentación.

Sus enseñanzas fueron expuestas por el poeta romano Lucrecio en su poema De la naturaleza de las cosas. Aristóteles, uno de los filósofos de la naturaleza más influyentes de todos los tiempos, descubrió en el siglo IV a.C. que las conchas fósiles encajadas en estratos de roca sedimentaria eran similares a las encontradas en las playas. Con esta observación supuso que las posiciones relativas de la tierra y del mar habían fluctuado en el pasado y comprendió que estos cambios requerirían grandes periodos de tiempo. Teofrasto, discípulo de Aristóteles, contribuyó al pensamiento geológico escribiendo el primer libro de mineralogía. Se llamaba De las piedras, y fue la base de la mayoría de las mineralogías de la edad media y de épocas posteriores.

Estructura de la Tierra. Geología. En un interesante video educativo. Exploramos el interior de nuestro planeta.  Créditos del video; Proyecto G - Canal Encuentro.

El renacimiento marcó el verdadero inicio del estudio de las ciencias de la Tierra; la gente empezó a observar los procesos geológicos mucho más que los griegos clásicos lo hicieron. Si Leonardo da Vinci no fuera tan conocido como pintor o ingeniero, lo sería como pionero de las ciencias naturales. Se dio cuenta, por ejemplo, de que los paisajes están esculpidos por fenómenos de erosión, y de que las conchas fósiles de las piedras calizas de los Apeninos eran los restos de organismos marinos que habían vivido en el fondo de un mar antiguo que debía de haber cubierto Italia.

Después de Leonardo, el filósofo naturalista francés Bernard Palissy escribió sobre la naturaleza y el estudio científico de los suelos, de las aguas subterráneas y de los fósiles. Los trabajos clásicos sobre minerales de este periodo fueron escritos, sin embargo, por Georgius Agricola, un alemán experto en mineralogía que publicó De re metallica (1556) y De natura fossilium (1546). Agricola recopiló los desarrollos más recientes de geología, mineralogía, minería y metalurgia de su época; sus trabajos fueron traducidos con profusión.

Niels Stensen, un danés —más conocido por la versión latina de su nombre, Nicolaus Steno—, sobresale entre los geocientíficos del siglo XVII. En 1669 demostró que los ángulos interfaciales de los cristales de cuarzo eran constantes, con independencia de la forma y del tamaño de los cristales y que, por extensión, la estructura de otras especies cristalinas también sería constante. Así, al llamar la atención sobre el significado de la forma de los cristales, Steno sentó las bases de la ciencia cristalográfica. Sus observaciones sobre la naturaleza de los estratos de roca le llevaron a formular la ley de la superposición, uno de los principios básicos de la estratigrafía (ver más adelante).

El pensamiento geológico del siglo XVIII se caracterizó por los debates entre escuelas opuestas. Los plutonistas, que proponían que todas las rocas de la Tierra se solidificaron a partir de una masa fundida y que luego fueron alteradas por otros procesos, se oponían a los neptunistas, cuyo principal exponente fue el geólogo alemán Abraham Gottlob Werner. Werner proponía que la corteza terrestre consistía en una serie de capas derivadas de material sedimentario depositadas en una secuencia regular por un gran océano, como en las capas de una cebolla. Por el contrario, el geólogo escocés James Hutton y los plutonistas, como eran llamados sus seguidores, distinguían las rocas sedimentarias de las intrusivas de origen volcánico.

En 1785, Hutton introdujo el concepto de uniformitarianismo según el cual la historia de la Tierra puede ser interpretada sirviéndose sólo de los procesos geológicos ordinarios conocidos por los observadores modernos. Pensó que muchos de estos procesos, actuando de manera muy lenta, como lo hacen ahora, tardarían millones de años en crear los paisajes actuales. Esta teoría contradecía todas las opiniones teológicas de su tiempo que consideraban que la Tierra tendría unos 4.000 años. Los antagonistas de Hutton, liderados por el naturalista francés Georges Cuvier, creían que cambios bruscos y violentos —catástrofes naturales como inundaciones y seísmos— eran los responsables de las características geológicas terrestres. Por esta razón se les denominaba catastrofistas.

El debate enfervorizado establecido entre estas dos escuelas empezó a declinar hacia el lado de los uniformitarios con la publicación de los Principios de Geología (1830-1833) de Charles Lyell. Nacido en 1797, año de la muerte de Hutton, Lyell se convirtió en la mayor influencia sobre la teoría geológica moderna, atacando con valentía los prejuicios teológicos sobre la edad de la Tierra y rechazando los intentos de interpretación de la geología a la luz de las Escrituras.

En las colonias de América del Norte, el conocido topógrafo, delineante y cartógrafo Lewis Evans había hecho notables contribuciones al saber geológico de América antes del influyente trabajo de Lyell. Para Evans era evidente que la erosión de los ríos y los depósitos fluviales eran procesos que habían ocurrido en el pasado. Además, a lo largo de su trabajo, apareció el concepto de isostasia: la densidad de la corteza terrestre decrece al crecer su espesor.

Junto al trabajo de Lyell, los principales avances de la geología en el siglo XIX fueron las nuevas reacciones contra los conceptos tradicionales, la promoción de la teoría glacial, el inicio de la geomorfología en América, las teorías sobre el crecimiento de las montañas y el desarrollo de la llamada escuela estructuralista

La teoría glaciar derivó del trabajo de Lyell, entre otros. Propuesta por primera vez hacia 1840 y aceptada después universalmente, esta teoría enuncia que los depósitos originados por glaciares y planos de hielo se han sucedido en un movimiento lento desde latitudes altas hasta otras más bajas durante el pleistoceno (véase Cuaternario). El naturalista suizo Horace Bénédict de Saussure fue uno de los primeros en creer que los glaciares de los Alpes tenían la fuerza suficiente para mover grandes piedras. El naturalista estadounidense de origen suizo Louis Agassiz interpretó de forma muy precisa el impacto ambiental de este agente erosivo y de transporte, y junto a sus colegas, acumuló diversas evidencias que apoyaron el concepto del avance y del retroceso de los glaciares continentales y montañosos.

Tiempo absoluto.

El tiempo absoluto mide el evento geológico, nos dice si este tuvo lugar hace unos cuantos miles de años, hace mil millones de años, o en alguna fecha mas lejana. Nosotros usamos el año, que es el tiempo en que la Tierra da un circuito alrededor del Sol. En geología sin embargo, el problema consiste en determinar cuantas de estas unidades de tiempo transcurrieron en el pasado cuando no existía quien los contara. Las velocidades de desintegración de los minerales radiactivos nos proporcionan una solución a este problema.

Radiactividad: Los núcleos de ciertos elementos emiten partículas espontáneamente, y al hacerlo producen nuevos elementos.

Tiempo relativo.

Al situar eventos geológicos en orden cronológico, estamos subdividiendo el tiempo geológico sobre una base relativa, usando ciertas marcas para indicar el tiempo relativo. El tiempo geológico relativo ha sido determinado, en gran parte, por la posición relativa de las rocas sedimentarias, ya que una capa sedimentaria representa cierta cantidad de tiempo

La ley de superposición: En una serie de rocas sedimentarias que no hayan sido volcadas, la capa mas alta es siempre la mas joven y la capa mas baja es siempre la mas antigua.

Escala del Tiempo Geológico.

Esta se puede observar gráficamente a través de nuestro cuadro de las "Eras Geológicas" según el registro fosilífero de nuestro país, donde podes observar la escala de tiempo a partir del estudio de las rocas, y la evolución geológica y biológica de nuestro planeta, pudiendo agrupar en el, los distintos periodos y características. 

Especialidades y divisiones en el estudio de la Geología.

Geofísica: Estudio de la física de la tierra: anomalías de gravedad, discontinuidades en la prolongación de ondas sísmicas- sismología, campo magnético de la tierra.

Geoquímica: La distribución de los elementos químicos en distintas partes de la corteza terrestre. Composición química de diferentes rocas y minerales.

Mineralogía: Estudio de los minerales: Estructuras internas de los minerales, composición química, clasificación.

Petrología/Petrografía: Estudio de las rocas: Origen y formación de las rocas. Clasificación y composición (Petrografía)

Geología estructural: Analisis e interpretación de las estructuras tectónicas en la corteza terrestre. Conocimiento de las fuerzas en la corteza que producen fracturamiento, plegamiento y montañas. (Fallas-Pliegues-Orogénesis).

Paleontología: Estudio de la vida de épocas geológicas pasadas; estudio de los fósiles: Clasificación, reconocimiento. Mejorar el conocimiento de la evolución.

Estratigrafía: Estudio de las rocas estratificadas, por su naturaleza, su existencia, sus relaciones entre si y su clasificación.

Sedimentología: Estudio de los sedimentos (arena, arenisca, grava, conglomerado) y su formación. Análisis del ambiente de deposición como las propiedades físicas en el agua de un río (velocidad de la corriente y otros).

Hidrogeología: Investigaciones de la cantidad y calidad del agua subterránea.  

Geología Económica: Exploración de yacimientos metálicos o no-metálicos. Evaluación de la economía de un yacimento o producto mineral.

Exploración/Prospección: Búsqueda de yacimientos geológicos con valor económico. Por medio de la geofísica, geoquímica, mapeo, fotos aéreas e imágenes satelitales.

Geología Ambiental: Búsqueda de sectores contaminados, formas y procesos de contaminación. Especialmente de agua, agua subterránea y suelos. Investigación de la calidad de agua y suelo.

La Geología y su relación con otras Ciencias.

La Geología y su relación con las ciencias básicas y ciencias relacionadas:

Entre ellas podemos encontrar a la Física, Química, Biología y Matemática como ciencias básicas. Mientras que la Geofísica, Geoquímica y Mineralogía - Petrográfica como ciencias relacionadas directamente. 

Las Rocas.

En general existen cuatro grupos de rocas: Sedimentos, rocas sedimentarias, rocas ígneas o magmáticas y rocas metamórficas. Cada uno de los cuatro grupos principales contiene sus subdivisiones como en el caso de rocas intrusivas y rocas extrusivas las cuales están adentro del grupo de rocas magmáticas. Una roca puede transferierse a  otro tipo de rocas a causa de cambios físicos y/o químicos como la meteorización / erosión que puede afectar una roca ígnea para formar un sedimento.

Rocas sedimentarias: Por temperatrura, presión y transformaciones quimicos un sedimento blando puede cambiarse a una roca sedimentaria (dura). Este proceso se llama diagenesis.

Sedimentos: Producto de la meteorización-erosión y transporte: rocas blandas como arena y grava.

Rocas magmaticas: Rocas que tienen su origen en la cristalización de un magma (fundición).

Meteorización-Erosión-Transporte: Todas las rocas que afloran superficial (puede ser una roca magmatica o metamorfica o sedimentaria) sufren las fuerzas atmósfericas como temperatura, viento, flujo de agua, oxidación. La destrucción de una roca sólida, el transporte y la deposición (sedimentación) de estas particulas forma un sedimento.

Metamorfismo: Si una roca sufre temperaturas más de 200°C y presion se cambiará a una roca metamorfica.

Tipos de Rocas y Reconocimiento de las mimas según sus características.

Plutonitas: Holocristalinas. cristales con formas aproximadamente propias (hipidiomorfico). Irregulares y granulares minerales son distribuidos irregularmente, homogéneas. Masivas sin intersticios. Ej.: Granito, Diorita, Gabro.

Vulcanitas: Masa basica densa (microcristalinas o vidreosas) con inclusiones macroscopicamente reconocibles. Inclusiones con formas propias (idiomórfas) en parte secundariamente transformadas. A menudo textura fluidal, componentes en parte orientados según su forma. Masivas o porosas hasta espumosas. Ej.:Riolita, Andesita, Basalto.

Rocas sedimentarias: Granulares o densas, rocas sedimentarias clasticas tienen granos rollizos. Rocas de precipitación a menudo de cristales muy finos. A menudo estratificación. Con porosidad. Ej.: Caliza, Arenisca, Lutita.

Metamórficas: Holocristalinas, los cristales a menudo son reconocibles macroscopicamente a menudo estructura porfiroblástica. Cristales xenomórfos hasta cristales idiomórfos. En general texturas secundarias las cuales no tienen que coincidir con las texturas primarias. Sin intersticios, sin porosidad. Ej.: Gneis, Esquistos, Marmol.

       
Rocas Igneas Vulcanitas Rocas sedimentarias Metamórficas

Métodos de Reconocimiento de Minerales y Rocas.

Generalmente existen tres maneras de investigar un mineral o una roca:

1) Métodos macroscópicos
2) Métodos microscópicos
3) Métodos geoquímicos

El reconocimiento macroscópico es el método más simple y más económico. Por un reconocimiento microscópico se usa un microscópio especial y una preparación de la muestra es obligatorio. Análisis químicos realizan principalmente en laboratorios especiales.

Métodos Macroscópicos

Solo con los ojos y algunas herramientas se describe una roca. Las herramientas son: Lupa, martillo, acido clorhídrico, un trozo de vidrio.

Métodos Microscópicos

Por medio de equipamiento especial y de la preparación de la muestra a reconocer.

Métodos Geoquímicos

Existen varios tipos de análisis geoquímicos. Los más importantes son la fluoreciencia de rayos X y la difractometría. En ambos casos se usan equipos especiales y una preparación de la muestra es necesario.

La fluorescenia de rayos X: Permite una analisis por elementos químicos. Como resultado sale un listado de los elementos químicos principales (SiO2, Al2O3, FeO, MgO, ...), los elementos de traza (Ba, Sr, U, Cu, ...) y las tierras raras (Y, Nb..). Los elementos químicos principales salen en % , los otros en ppm (partes por millones).

La difractometría: Como resultado salen listados de los contenidos en minerales de la muestra. Algunas veces se puede hacer una analisis semi-quantitiva. Se puede detectar con este método todos los minerales con estructura cristalina especialmente se aplican la difractometría para los minerales arcillosos.

Rocas Intrusivas

En las zonas profundas de la litosfera la presión, temperatura y la composición quimica de los materiales, son muy distintos a los que existen en la superficie por lo cual se forman rocas características de esta zona llamadas rocas intrusivas, por haberse originado al interior de la corteza terrestre y el manto.

La estabilidad de un mineral o de una roca depende de los factores físico-químicos a que esté sometida; sobrepasados ciertos limites, los minerales de la roca se ordenan de distinta forma originándose un nuevo mineral o un nuevo tipo de roca. Las rocas de la corteza terrestre en las zonas superficiales están formadas por un conjunto de minerales que, al aumentar la presión y la temperatura, que a medida que alcanzan zonas más profundas dejan de ser estables, reaccionan entre sí y dan origen a una nueva composición mineralógica.

Consolidación del magma

Un magma es una mezcla muy compleja de silicatos fundidos, a temperaturas elevadas, entre 700º y 1000º, con una proporción de agua y otros compuestos volátiles que a grandes presiones pueden permanecer en el magma.

Los compuestos del magma tienen gran importancia pues hacen que la mezcla sea mas fluida y permiten que el magma permanezca fluido a temperaturas relativamente bajas. Estos compuestos al desprenderse del magma facilitan su ascensión durante una erupción volcánica.

Cuando un magma se enfría, comienzan a formarse cristales de ciertos minerales, según un orden que no siempre coincide con el punto de fusión de los minerales, cuando los consideramos aisladamente. Existe un rango de temperaturas, a lo largo del cual se va produciendo la cristalización del magma y en cada momento los cristales que se van formando son diferentes, hablamos entonces de una cristalización fraccionada. El orden de los minerales ferro-magnesianos es el siguiente: olivino-piroxeno-anfibolas-biotita y para minerales leucocraticos: Plagioclasas calcicas-Plagioclasas sodicas-ortosa-cuarzo

Diferenciación magmática

Como la cristalización de un magma es fraccionada, en un determinado momento coexistirá una parte sólida que contiene los cristales ya formados y una parte liquida (residuo) que esta fundido. Las dos fracciones contendrán composiciones diferentes pero la suma tendrá la composición inicial del magma. Luego se pueden separar las dos fracciones del magma sólido y liquida formándose dos rocas distintas entre sí y diferentes al magma que las formo. Los mecanismos de separación pueden ser varios, él más frecuente es por diferencia de densidad los mas pesados se irán al fondo donde se produce la consolidación del magma; los minerales mas pesados son por lo general los ferro-magnesianos (olivino, piroxenos) y las rocas en el fondo de una masa plutonica serán más básicas que en la superficie.

 

 

 

 

 

 

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