Geología

1º Curso Ingeniería Caminos, Canales y Puertos

TEMA 1º: PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA GEOLOGIA

HUTTON: (teoría de la tierra, finales del siglo XVIII) crea el concepto de la teoría del uniformismo: El presente es la clave del pasado

LYELL: (principios de geología) introdujo el carácter histórico, dijo que la geología era una ciencia que intenta describir las etapas por las que ha ido pasando el planeta.

PRINCIPIOS BÁSICOS:

1º Principio de superposición: Los materiales más profundos son los más antiguos, como en el ejemplo de las cuencas sedimentarias

2º Principio de contenido faunístico: Los fósiles contenidos en una roca tienen la misma edad que la roca que los contiene

3º Principio de correlación: Si dos rocas tienen en mismo tipo de fósil, esas dos rocas tienen la misma edad

• Estos principios se basan en la Evolución de las especies

• Los periodos geológicos vienen dados en función de diversos factores entre ellos la creación de cordilleras o existencia de catástrofes

TEMA 2º: LA TIERRA Y SU ESTRUCTURA

La tierra es un elipsoide con un radio mayor en el ecuador que en los polos debido al movimiento de rotación y a la fuerza centrífuga que este produce. La densidad de los materiales no es la misma en toda sino que depende de la profundidad, la atracción gravitatoria también varia al igual que la temperatura.

Dato: Densidad medio terrestre 5,527 gr/cm3

Con este dato y sabiendo que la densidad del agua es de 1 gr/cm3 y que los materiales de la superficie terrestre tienen una media de 3 gr/cm3 podemos deducir que los materiales del interior son mucho más densos que los de la superficie, estos cambios de densidad de deben a la presión y a la composición de materiales

ESTRUCTURA EXTERNA DE LA TIERRA:

Podemos diferenciar dos grandes áreas:

• Áreas oceánicas

Dorsales sísmicas: Las dorsales oceánicas son centros de formación de fondo marino, el fenómeno mediante el cual se crea la corteza oceánica. Tiene lugar en los límites entre dos placas de corteza oceánica, donde la lava ardiente fundida asciende hasta la superficie, se enfría y se solidifica al tiempo que la corteza más antigua se va separando a ambos lados de la dorsal.

Zona abisal: es la llanura que se extiende desde el borde de un continente hasta la dorsal, como ejemplo tenemos la zona central de E.E.U.U

• Áreas continentales

Áreas orogénicas: Situadas en los bordes de los continentes o entre dos continentes, contienen cordilleras jóvenes en proceso de formación

Cratones (escudos): son aquellas zonas del interior antiguas y desgastadas por la erosión

• Guyot: Volcán extinguido submarino con forma de cono truncado

• Atolones: Formaciones aferrizales con forma circular en cuyo centro hay agua

Bordes continentales:

• Tipo Atlántico (continental): son pasivos. Se pasa a la llanura abisal mediante un talud continental

• Tipo pacífico: son activos. Se pasa a la llanura abisal mediante una fosa

ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA.

La estructura interna de la tierra se conoce gracias a la información que nos proporciona el estudio de movimientos sísmicos, para ellos de estudia la transmisión de ondas en la tierra y gracias a fenómenos de refracción, reflexión, etc.

Un terremoto es un movimiento del terreno producido por erupciones, movimientos de convección, etc, pero la causa principal es el movimiento de placas litosfericas. El punto donde se libera le energía en el interior de la tierra lo llamamos Hipocentro, el punto justo en la vertical de este y donde repercute con mas energía en la superficie es el Epicentro. La energía liberada de propaga en forma de ondas elásticas que proporcionan la información necesaria para conocer el interior terrestre, estas ondas de clasifican en 3 tipos:

Ondas P (Primarias): Son las más destructivas, las más rápidas, se propagan en sólido y liquido, son longitudinales

Ondas S (Secundarias): con menos destructivas que las ondas P, se propagan solo en sólidos y con transversales

Ondas L (superficiales, son las menos destructivas, se propagan en la superficie

• El tiempo que transcurre entre la llegada de ondas P y ondas S es proporcional a la distancia del foco, con este dato podemos hallar el radio de la circunferencia de puntos donde se podría encontrar el foco del terremoto y realizando este mismo proceso con otras dos medidas desde otros dos puntos diferentes obtendremos el foco exacto del terremoto

La tierra se divide en las siguientes partes:

• Corteza oceánica ( superficie): Profundidad de 7 a 10 Km

• Corteza continental: Profundidad de 60 - 75Km

Discontinuidad de Mohorovicic

• Manto Superior: Profundidad 670 Km.

• Manto inferior: Profundidad 2.900 Km

Discontinuidad de Gutenberg (cambio fuerte de densidad)

• Núcleo externo: Liquido, Profundidad 5.100 Km

Discontinuidad de Lehmann

• Núcleo interno: Sólido, profundidad 6.370 Km

CAMPO MAGNETICO TERRESTRE:

Los polos geográficos No coinciden con los polos magnéticos, hoy los dos ejes terrestres forman un ángulo entre sí de 11º.

Destacamos tres características:

• Inclinación:Una aguja magnética siempre se coloca perpendicular a las líneas de fuerza del campo magnético independientemente del lugar del planeta donde este situada. El ángulo de inclinación va variando con la latitud

• Declinación: Es el ángulo que forma el meridiano geográfico del punto que queremos medir con el meridiano magnético

• Intensidad: se mide en Gauss y actualmente es de 0.5

TEMA 3º: TECTONICA DE PLACAS

La teoría de Wegener creada hace muchos años decía que existió un único continente llamado PANGEA que luego se dividió en dos debido al movimiento de rotación llamados LAURASIA ( América del norte, Europa y Asia) y GODWANA (América del sur, África, India, Australia y Antartida). Los argumentos que apoyan esta teoría fueron los siguientes:

Paleontológicos -> Se encuentran fósiles de la misma especie en continentes separados actualmente

Geológicos -> Las cordilleras de América tienen su continuidad con las cordilleras africanas y europeas. Los continentes encajan como piezas de puzzle. Principio de glaciación.

Pruebas Paleomagneticas: Se puede saber la posición de las rocas atendiendo al magnetismo procedente de la composición de sus rocas.

Distribución de seres vivos: actualmente se encuentran seres vivos de iguales características en diferentes continentes.

Wegener decía que la tierra se componía por el Sima (característica corteza oceánica) y el Sial (característica corteza continental). El Sial se desplazaba sobre el Sima. Para Wegener, las causas de la deriva continental se podían deber a diversas causas como: la fuerza centrifuga de la tierra, el efecto de las mareas y a la fuerza polar, que hacía que los continentes se desplazaran desde los polos al Ecuador. Todo esto producía retrasos de unos continentes con respecto a otros y tendencia del movimiento de estos hacia el ecuador.Tras la 2º guerra mundial se descubre la Litosfera y la Astenosfera

La corteza continental y oceánica o Litosfera se sitúa encima de la astenosfera en la cual existen corrientes de conveccion que son las responsables del movimiento de la litosfera y con ella de los continentes.

Concentración de terremotos:

• Dorsal oceánica (falla divergente), terremoto de poca profundidad

• Borde pacifico de los continentes (falla convergente), con bordes activos, a medida que nos adentramos en el continente los terremotos de producen a mayor profundidad.

- Falla transformante, terremoto de poca profundidad

TEMA 4º y 5º: LOS MATERIALES DE LA CORTEZA TERRESTRE: Rocas ígneas

¿QUÉ ES UNA ROCA?

Roca:

• Cualquier agregado mineral formado de modo natural

• Sistema químico cuyos componentes se encuentran en equilibrio, resultado de una serie de reacciones químicas.

Ejemplos. Mica, Cuarzo, feldespato. Producto de reacciones químicas, las rocas se forman debido a la solidificación del magma.

• en algunas ocasiones existen rocas que no están en equilibrio químico

Clasificación de las rocas según su origen:

Endógenas: Provienen del interior de la corteza, formadas allí.

• ígneas: Formadas por la solidificación de un fundido de silicatos son muy importantes ya que dan lugar a las demás rocas, Contienen Sílice

Plutónicas: El magma se enfría en el interior de la corteza. Grano

Grueso

Volcánicas: El magma se enfría en la superficie. Grano fino

Según la cantidad de Sílice las rocas ígneas se clasifican en:

• 66% Sílice --- Roca ácida (Felsica) color blanco

52 - 66% --------- Intermedia

45 - 52% --------- Básica (Mafica) color negro

< 45% ------------ Ultrabásica (Ultramafica) color ultranegro

Según su textura las rocas ígneas se clasifican en:

Vítrea: No se han formado minerales debido al rápido enfriamiento de la roca

Cristalina: Rocas con formación de cristales, se dividen en:

• Afanitica: Ha cristalizado pero el tamaño del grano es finísimo

• Faneritica: ha cristalizado y el tamaño del grano puede verse a simple vista

• Porfidica: Tienen dos tamaños de grano, uno visible(fenocristales) y otro no visible. A la masa que rodea a los fenocristales se le llama Matriz.

• Metamórficas: formadas debido a fuertes temperaturas y presiones sin llegar a fundir

Exogenas: formadas en la superficie como consecuencia de erosión, transporte y sedimentación.

Fabrica de una roca: Es el conjunto de características geométricas de una roca. Ejemplo de fabrica a gran escala->volcán

• Estructura: relación geométrica de la roca, si es superior a la escala del grano de la roca

• Textura: referente a aspectos geométricos del grano de la roca. Ejemplo, tamaño del grano, forma del grano etc

MAGMA:

Es un fundido de silicatos con una pequeña fracción de sólidos y gas.

La fracción líquida esta formada por tetraedros SiO4

La fracción sólida esta formada por los primeros cristales del mineral

La fracción gaseosa esta formada por sustancias volátiles a altas temperaturas, o se escapan o se incorporan a la red cristalina, esta fracción gaseosa esta formada por Agua en su mayor parte, azufre, hidrógeno, argon y nitrógeno. La función de la fracción gaseosa es importante ya que hace el magma menos viscoso y le da mayor movilidad, también baja el punto de fusión del magma

Un magma ácido -> Viscosidad alta (rico en sílice)

Un magma Básico -> Viscosidad baja, mucha movilidad (pobre en sílice)

Evolución del magma:

• Cristalización: es un proceso muy complejo mediante el cual el magma se transforma en otros minerales que finalmente formaran su composición

• Polimeracion: es el cambio. La roca según valla aumentando de temperatura y cambiando de estado va ganando o perdiendo Sílice y va cambiando su composición.

Lava: Llamamos lava al magma en la superficie ya desprovisto de sustancias gaseosas o volátiles

¿QUÉ ES UN MINERAL?

Mineral: Sólido natural e inorgánico con un ordenamiento de átomos e iones cuya composicion química es fija o esta regida por unas leyes químicas.

Propiedades de un mineral:

• Poliformismo: un mismo compuesto químico puede adoptar mas de una estructura cristalina. Ejemplo. Cuarzo SiO2

• Isomorfismo: Distinta composición química puede adoptar la misma estructura cristalina. Ejemplo. Calcita y Magnetita.

Los minerales se clasifican según su composición química y su estructura, Mas del 95% de los minerales existentes sobre la tierra son silicatos, estos están formados por O, Si, Al, Fe, Mg, Na, K, Ca, su estructura molecular tiene forma de tetraedro

TEMA 6º: LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

Rocas sedimentarias:

Se forman en la corteza terrestre, representan el 5% de todas las rocas del planeta y un 70% de las rocas de la superficie. Su formación es debido a la Meteorización de la roca madre (erosión + Transporte + Sedimentación + Diagenesis) dentro de una roca sedimentaria nos podemos encontrar fragmentos que proceden de la roca madre como los fósiles y materiales de origen químico o bioquímico

• Diagenesis: Conjunto de procesos físico-químicos que transforman un sedimento en una roca sedimentaria., los medios sedimentarios se dividen en dos, Continentales (Fluviales, lago, dunas, glaciares) y Marinos (plataforma, talud, zona abisal)

Facies sedimentaria: Conjunto de caracteres físico, químico o biológicos de una roca sedimentaria que permite identificarla

TEMA 6º: METAMORFISMO

Cuando una roca se somete a cambios de presión y temperatura se produce un cambio en se estructura y forma, dando lugar a otra roca, Estos cambios se producen en estado sólido ya que se si produjera en estado liquido hablaríamos de una roca ígnea y las rocas metamórficas no llegan a fundir. Esta etapa la situamos entre la diagenesis (poca presión y temperatura) y la fusión de la roca. Existen rocas como la magnetita en la cual una parte de ella se funde pero la otra no, debido a todo esto definimos metamorfismo como adaptación a las condiciones en las que se encuentra una roca sólida.

En el metamorfismo interviene:

La composición de la roca

El calor: que se puede deber a:

• gradiente geotérmico ( a mayor profundidad, mayor temperatura)

• proximidad de una intrusión ígnea

• Movimientos de colisión y rozamiento

El calor favorece a las reacciones químicas y al aumento del tamaño del grano

La presión es muy importante en este tipo de rocas, la podemos clasificar en:

• Litostatica: debido a la profundidad, tiende a disminuir el volumen de la roca y produce una red cristalina más densa

• Dirigida: debido al movimiento de placas, tiende a deformar la roca y a romperla lo cual lleva a la orientación magnética de los trozos de roca

Tipos de metamorfismo:

• Si afecta a un pequeño volumen de rocas se habla de metamorfismo local, predomina el calor y las presiones dirigidas

• Si afecta a un gran volumen de rocas hablamos de metamorfismo regional

El metamorfismo de contacto se produce por la intrusión de un magma que aporta calor a las rocas próximas a esta intrusión. Las rocas formadas por este tipo de metamorfismo se llaman rocas Corneanas

El metamorfismo dinámico se produce por el movimiento de bloques. Las rocas procedentes son Milonitas (se producen en condiciones dúctiles, parte interna de la tierra) y cataclastos ( se producen en la parte interna y externa de la tierra)

TEMA 8º DEFORMACIÓN DE ROCAS

La deformación puede ser a pequeña o a gran escala.

• Geología estructural: tamaño, amplitud, variación del espesor del pliegue (clasificación)

• Tectónica: Estudia las estructuras de deformación y las ordena cronológicamente

• Geodinamica externa: Procedencia y características de las fuerzas.

Fuerzas de deformación:

Esfuerzo: Es la fuerza que actúa sobre una superficie, sobre un cuerpo puede actuar un solo esfuerzo (uniaxial), pero también pueden actuar varias fuerzas lo que se llama un sistema traxial. Los vectores de estas fuerzas generan un elipsoide (3 ejes perpendiculares entre sí)

Extensión ------ Negativo

Compresión --------- Positivo

Comportamiento elástico: si aplicamos una fuerza a una roca deformandola y luego dejamos de aplicarla la roca vuelve a su forma original.

Comportamiento plástico: si aplicamos una fuerza a una roca deformándola y luego dejamos de aplicarla la roca No vuelve a su estado inicial.

• En la superficie las rocas tienen un comportamiento plástico.

• En las zonas profundas las rocas tienen un comportamiento dúctil

• En las zonas intermedias las rocas tienen un comportamiento plástico

Rotura dúctil: cuando el desplazamiento es grande pero el grosor es escaso

Limite de elasticidad: punto a partir del cual la roca se deformaría al ejercer mas presión de la presente.

TEMA 9º: FRACTURAS

Tipos:

• Diaclasas: al existir fracturas, la permeabilidad es mayor, y el agua penetra mejor en la roca. Fractura en la que no hay movimiento de las partes en las que queda dividido el bloque. Otra causa de la ausencia de movimiento puede ser una disminución de la presión debido a las mismas grietas

• Fallas: Fractura que separa un bloque en dos, en una falla se distinguen varios elementos

• Enfriamiento del magma.

Cabalgamiento: Superposición de unos materiales sobre otros debido a fuerzas tectónicas de gran magnitud.

TEMA 10º PLIEGUES

Pliegue: deformación curvilínea de la superficie terrestre

• Charnela o eje de pliegue: Línea que une todos los puntos de máxima curvatura

• Cresta: Máxima altura de un pliegue

• Senco: Mínima altura de un pliegue

• Flancos: Ambos lados de la charnela

• Pliegue: Superficie curvada entre dos líneas de inflexión

• Superficie axial del pliegue: plano definido por todas las lineas de la charnela

• Un pliegue es anticlinal cuando las capas más antiguas están en la zoca mas interna de núcleo

• Un pliegue es sinclinal cuando las capas mas modernas están en la zona mas interna del núcleo

Tipos de pliegues:

• Concéntricos o isopaco: Los pliegues tienen un centro de curvatura comun. Pliegues donde el espesor del paquete es el mismo en todo el pliegue. El plegamiento se produce por flexión.

• Similares: Espesor máximo en la charnela. Se producen debido a un aplastamiento y se mueven en sentido perpendicular al éste. Se da en zonas de profundidad media.

• Disarmonicos: Las capas que se pliegan adoptan una geometría más independiente de otras. Se dan en zonas profundas. Comportamiento dúctil

No todos los pliegues están compuestos por el mismo material con lo que se pueden dar distintos materiales en una falla

Pliegue de falla: en el que el desplazamiento es muy leve y se superponen los

flancos del mismo pliegue

Fin.