Unidad 1. Introducción a la Geología PDF

Unidad 1: INTRODUCCIÓN A LA GEOLOGÍA EDAFOLOGÍA – VC XII CAPAS DE LA TIERRA CORTEZA TERRESTRE Es la capa más superficial del planeta. Tiene un espesor variable, que va de los 11 Km en los océanos a los 70 km en las grandes cordilleras como el Himalaya. Hay dos tipos de corteza terres...

Unidad 1: INTRODUCCIÓN A LA GEOLOGÍA EDAFOLOGÍA – VC XII CAPAS DE LA TIERRA CORTEZA TERRESTRE Es la capa más superficial del planeta. Tiene un espesor variable, que va de los 11 Km en los océanos a los 70 km en las grandes cordilleras como el Himalaya. Hay dos tipos de corteza terrestre: La corteza continental: es la parte que conocemos como tierra, los continentes con sus montañas e islas. Tiene una profundidad de 30 a 70 kilómetros. Está compuesta por granito, esquisto, gneis y rocas volcánicas en su base, sobre las cuales se asientan rocas sedimentarias como el silicio y el feldespato. La corteza oceánica: es la parte sólida por debajo de los océanos. Mide de entre 7 a 11 kilómetros de profundidad y está compuesta por basalto y gabro. CORTEZA TERRESTRE MANTO TERRESTRE El manto terrestre es la capa más grande del planeta, ya que se extiende hasta 2890 km de profundidad. El manto está compuesto por rocas ultrabásicas, gabros, peridotitas y rocas silíceas, más ricas en hierro y magnesio que la corteza, y se presenta en estado sólido. Esta capa ocupa el mayor volumen de la Tierra y el 69% de la masa total del planeta. La temperatura del manto aumenta desde 1400 ºC en la parte más externa hasta 2800 ºC en el fondo. El manto se puede dividir en tres zonas: El manto superior: entre los 200 y los 400 km. La zona de transición: entre los 400 y los 1000 km. El manto inferior: entre los 1000 y los 2900 km. MANTO TERRESTRE  NÚCLEO Es la parte más interna del planeta y es la zona central metálica donde se produce el campo magnético de la Tierra. El núcleo empieza a partir de los 2900 kilómetros y tiene un grosor de 3479 km. Representa menos de la quinta parte del volumen terrestre y un tercio de la masa de la Tierra. Es en el núcleo donde la Tierra tiene la mayor densidad. El núcleo está compuesto principalmente por hierro en un 80% y níquel, con pequeñas cantidades de oxígeno, azufre, potasio y silicio. Se divide en dos: Núcleo externo: es una capa líquida - plasmática, con un espesor de 2270 km y temperaturas entre 3000 y 5000 ºC. Núcleo interno: es una esfera sólida de hierro, con un radio de más de 1000 km y temperaturas por arriba de los 5000 ºC. NÚCLEO  DISCONTINUIDADES Son zonas de transición entre una capa y otra, donde se manifiestan fenómenos físicos particulares, por los cambios de densidad, son zonas en las que se producen cambios bruscos en la velocidad de las ondas P y S. siendo así la tierra heterogénea. Las ondas P (PRIMARIAS) son ondas longitudinales, lo cual significa que el suelo es alternadamente comprimido y dilatado en la dirección de la propagación. Estas ondas generalmente viajan a una velocidad 1.73 veces de las ondas S y pueden viajar a través de cualquier tipo de material. Las ondas S (SECUNDARIAS) son ondas transversales o de corte, lo cual significa que el suelo es desplazado perpendicularmente a la dirección de propagación, alternadamente hacia un lado y hacia el otro. Las ondas S pueden viajar únicamente a través de sólidos debido a que los líquidos no pueden soportar esfuerzos de corte. Su velocidad es alrededor de 58% la de una onda P para cualquier material sólido. Usualmente la onda S tiene mayor amplitud que la P y se siente más fuerte. Las principales discontinuidades del interior de la Tierra son las siguientes: Discontinuidad de Mohorovicic En esta zona, las ondas sísmicas P y S aumentan bruscamente su velocidad. Separa los materiales menos densos de la corteza (silicatos de aluminio, calcio, sodio y potasio) de los materiales más densos del manto (silicatos de hierro y magnesio). Se sitúa a una profundidad media de unos 35 km, pudiendo encontrarse a 70 km de profundidad bajo los continentes o a solo 10 km bajo los océanos. Discontinuidad de Gutenberg Indica la separación entre el manto y el núcleo terrestre. En esta zona, a unos 2900 km de profundidad, las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad y las ondas S no la pueden atravesar, por lo que el núcleo debe encontrarse en un estado fluido. Discontinuidad de Lehmann Situada a 5155 km de profundidad media, separa el núcleo externo (fluido) del núcleo interno (sólido) de la Tierra, donde se produce un aumento de la velocidad de las ondas P. El centro de la Tierra está a unos 6371 km. ROCAS IGNEAS origen y clasificación Las rocas ígneas (del latín ignius, “fuego”), se originan a partir de un líquido compuesto principalmente por roca fundida, gases disueltos y cristales en suspensión, al que llamamos magma. El magma que pierde movilidad antes de alcanzar la superficie terrestre, acaba cristalizándose en profundidad fraccionada. Las rocas ígneas que se forman en profundidad se denominan intrusivas o plutónicas. Por su parte, cuando el magma asciende va perdiendo los gases que contiene, transformándose en lava que se derrama sobre la superficie de la corteza terrestre; esta puede fluir y enfriarse rápidamente al exponerse a la temperatura ambiente, formando las rocas ígneas extrusivas o volcánicas. ROCAS IGNEAS origen y clasificación El magma al salir al exterior, forma coladas de lava que al solidificarse forman rocas volcánicas como el basalto. El resto de la lava que no alcanza a cristalizar forma vidrio volcánico amorfo llamado obsidiana. Cuando se forman rocas volcánicas estas exsuelven o pierden componentes volátiles, formando burbujas o vacuolas que suelen estar vacías como la piedra pómez. Tipos de texturas de Rocas Ígneas Textura afanítica (grano fino): los cristales que constituyen a las rocas afaníticas son demasiado pequeños, los minerales a simple vista no se distinguen, son rocas de color claro intermedio u oscuro, las rocas afaníticas de color claro contienen fundamentalmente silicatos, se pueden observar en este tipo de rocas los huecos dejados por las burbujas de gas que escapan conforme se solidifica el magma. Tipos de texturas de Rocas Ígneas Textura fanerítica (grano grueso): estas rocas de grano grueso presenta cristales intercrecidos que son aproximadamente del mismo tamaño y lo suficientemente grandes como para que los minerales puedan ser fácilmente identificados se los observa con lupa. Textura porfídica: dado que los diferentes minerales cristalizan a temperaturas diferentes como a velocidades diferentes, algunos cristales serán lo bastante grandes mientras que otros estarán empezando a formarse. Se dice que la roca tiene grandes cristales incrustados en una matriz de cristales mas pequeños. Tipos de texturas de Rocas Ígneas Textura vítrea: durante algunas erupciones volcánicas la roca fundida es expulsada hacia la atmosfera donde se enfría rápidamente, este enfriamiento genera rocas con textura vítrea, el vidrio se produce cuando los iones desordenados se congelan antes de poder unirse, la obsidiana es un tipo común de vidrio natural. El magma granítico es rico en sílice y extremadamente viscoso que acaba solidificándose como vidrio, por el contrario el magma basáltico que contiene poco sílice y forma lavas muy fluidas que tras enfriarse genera rocas cristalinas de grano fino, sin embargo la superficie de la lava basáltica se enfría lo suficientemente rápido como para dar lugar a una capa fina vítrea. Textura piroclástica: se originan durante erupciones volcánicas violentas, las partículas expulsadas pueden ser cenizas muy finas, gotas fundidas o grandes bloques angulares arrancados de las paredes de la chimenea volcánica. Estas rocas ígneas formadas por fragmentos de roca se denominan piroclásticas y un tipo común de roca piroclástica es la toba soldada.  Rocas félsicas (graníticas): se encuentran en abundancia en la corteza continental y son utilizadas habitualmente para tumbas, monumentos y construcción, están compuestas por un 25% de cuarzo (forma esférica, suelen ser vitreos y de color claro a gris claro), un 65% de feldespato ( de forma rectangular, no son viítreos y son de color blanco, gris claro o rosa salmón ) y variedades ricas de potasio y sodio como también moscovita, algunos silicatos oscuros como la biotita y el anfibol. Rocas Andesíticas (intermedias): las mas predominantes son las andesita y la diorita, la andesita roca de color gris medio de grano fino de origen volcánico, con una textura porfídica con cristeles claros rectangulares de plagioclasa o cristales negros y alargados de anfibol, con cantidades pequeñas de cuarzo. La diorita roca intrusiva de grano grueso, carece de cuarzo con porcentajes elevados de silicatos oscuros, plagioclasa rica en sodio y anfibol. Rocas máficas (basálticas): basalto, roca volcánica de grano fino extrusiva mas común es de color verde oscuro a negro compuesta fundamentalmente de piroxeno y plagioclasa, rica en calcio. El gabro es una roca intrusiva de basalto de color verde muy oscuro a negro y compuesta principalmente de piroxeno y plagioclasa rica en calcio común de la corteza oceánica pero se encuentra en menor cantidad.  Las rocas ultramáficas o ultrabásicas: son rocas ígneas con muy bajo sílice (menor al 45%), generalmente >18% MgO, alto FeO, bajo potasio, y se compone usualmente más de 90% de minerales básicos (coloreados negruzcos, alto contenido de magnesio y de hierro). El manto terrestre es considerado como compuesto de rocas ultramáficas. Ejemplo:La peridotita es una roca ígnea plutónica formada por lo general de olivino (peridoto) acompañados de piroxenos y anfíboles. Es muy densa y de coloración oscura. Se cree que es la roca mayoritaria en la parte superior del manto terrestre.  ROCAS METAMÓRFICAS Son rocas formadas a partir de otras debido a cambios producidos en el interior de la corteza por alguna ó una combinación de 3 causas principales: Incremento de temperatura Grandes presiones o esfuerzos Fluidos químicamente activos 1.- Presión. Su aumento es el resultado del peso que ejercen las rocas que se encuentran por encima de una zona (suprayacentes) o al desplazamiento de grandes masas rocosas unas con respecto a otras. La presión resultante fractura las rocas y la fricción en aumento hace que se fundan parcialmente produciendo la milonita, una roca dura tipo pedernal, en la cual los minerales se desintegran y recristalizan. Es necesario contar con presiones entre 2800 y 4200 atmósferas para que la roca fluya plásticamente, lo que se logra en profundidades entre 9 y 12 km. 2.- Temperatura. En general, por cada Km de profundidad el gradiente de la temperatura aumenta 33°C, aunque disminuye en las fosas oceánicas y aumenta en las dorsales. Las cámaras magmáticas también se asocian con fuentes de calor, aunque su aureola térmica es de pocos kms. Los magmas superan los 1000°C y una intrusión grande puede elevar el calor de las rocas hasta 700°C para que el enfriamiento tarde más de 1 millón de años. La roca adyacente a la intrusión ígnea se divide en zonas según su grado de alteración. En las arcillas compactadas, se encuentran pizarras en la parte externa; cerca de la intrusión se formarán nuevos minerales como la andalucita y más cerca de la cámara magmática se formará una roca dura como la corneana. El mármol procede de calizas ricas en carbonato cálcico (calcita), cuando el CO2 por efecto de la temperatura se recombina.  Fluidos químicamente activos. Cuando el magma se está enfriando se producen soluciones hidrotermales líquidas o gaseosas que se percolan entre la estructura permeable y porosa de las rocas ocasionando la precipitación de los minerales disueltos y dando lugar a procesos de intercambio iónico que producen la recristalización, la neocristalización y el metasomatismo; este último se asocia con los yacimientos minerales metálicos más productivos. TIPOS DE METAMORFISMOS Metamorfismo regional. Cuando las cordilleras se forman por plegamiento a causa de la subducción o colisiones continentales, las rocas se ven sometidas a altas presiones y temperaturas en la dirección del movimiento, haciendo que crezcan paralelas en dicho sentido presentando una alta foliación (esquistosidad). A las rocas metamórficas que resultan de dicho proceso se les denomina esquistos. Metamorfismo de contacto. Cuando el magma asciende hacia zonas superficiales más frías de la corteza, calienta las rocas en la medida que se va enfriando, el proceso es de alta temperatura y baja presión. Son rocas típicas de este metamorfismo las corneanas y esquistos moteados, donde los minerales crecen al azar por las características de la baja presión.  Metamorfismo progradante. Conforme en una región se produce el aumento progresivo de temperatura y/o presión, las áreas vecinas van siendo sucesivamente afectadas de tal manera que la zona de metamorfismo se expande formando un domo a partir del punto inicial. Cuando se alcanza un máximo llamado clímax metamórfico se formará una zonación metamórfica, que será más intensa en el centro del domo y disminuirá hacia la periferia. Retrometamorfismo. Al ascender de nuevo las condiciones físicas, los minerales permanecen en estado metaestable por no tener energía suficiente para reorganizarse. Tan sólo si durante el descenso general sufren un pequeño aumento de temperatura, los minerales se reestructuran parcialmente, sin que se lleguen a borrar la mineralogía o la textura que alcanzaron durante el clímax. MINERALES METAMÓRFICOS Los minerales del metamorfismo de bajo grado son: serpentina, talco, clorita y epidota. los de grado medio son: kyanita, andalucita, estaurolita, biotita y hornblenda, y los de alto grado son: silimanita, forsterita, wollastonita y garnierita.  ROCAS SEDIMENTARIAS Las rocas sedimentarias son aquellas que han sido formadas debido a la acumulación de sedimentos a lo largo del tiempo procedentes de otras rocas o restos orgánicos. Corresponden al 75% de las rocas existentes en el mundo, siendo las más abundantes. Son rocas que se forman por acumulación de sedimentos, formados a partir de partículas de diversos tamaños transportadas por el agua, el hielo o el viento, y son sometidos a procesos físicos y químicos, que dan lugar a materiales consolidados. Las rocas sedimentarias representan los principales productos del intemperismo y la erosión. Tipos de Rocas Sedimentarias  CLÁSTICAS Rocas detríticas: estos tipos de rocas sedimentarias han sido compuestas a lo largo del tiempo por la acumulación de excedentes procedentes de la erosión de laderas o grandes unidades rocosas. Según sea el tamaño de sus clastos, es decir, de las partículas que las han ido formando, pueden diferenciarse a su vez entre conglomerados, areniscas y rocas arcillosas.  QUÍMICAS Estas rocas se forman a partir del material que es transportado en solución en los lagos y mares; dicho material no permanece disuelto indefinidamente en el agua, ya que parte de este material precipita para formar los sedimentos químicos, que se convierten posteriormente en rocas químicas. Esta precipitación del material puede producirse de dos maneras: 1. Mediante procesos inorgánicos como la evaporación. 2. Por actividad química ó procesos orgánicos. Estas rocas sedimentarias han sido formadas debido a la deposición de sustancias disueltas por procesos químicos. Un ejemplo de formación de estas rocas es el de la evaporación del agua del mar dejando sal que tiene a ser acumulada por sobresaturación, es decir, por acumulación de minerales. También son llamadas rocas de precipitación química.  ORGANÓGENAS Rocas organógenas: son aquellas rocas sedimentarias que han sido formadas con restos de seres vivos. Se distinguen dos tipos dentro de las rocas sedimentarias organógenas según su material: Formadas por procesos de biomineralización: compuestas a partir de esqueletos de seres vivos. Es el tipo más abundante. Rocas orgánicas: su formación se debe a partes orgánicas, es decir, de la materia celular procedente de seres vivos. Aunque este tipo de roca sedimentaria organógena es menos abundante que el otro, muchas veces se tiende a llamar “rocas orgánicas” al grupo completo.  GRACIAS Ing. Marcelo Cabrera J., MSc.