Geología temas 1-7 PDF

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Jerónimo López...

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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A) Introducción a la geología ambiental 

Geología: Es la ciencia que se ocupa del estudio de la tierra mediante el conocimiento de la estructura, composición, desarrollo de los materiales, así como de las fuerzas que regulan la estabilidad de los mismos.

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Geología ambiental: Es una parte de las ciencias de la naturaleza que aporta el conocimiento del medio físico al conjunto de las ciencias ambientales cuyo objetivo es el estudio de un sistema integrado denominado medio ambiente

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Medio ambiente: Es todo lo que rodea al ser humano.

“Importancia del medio ambiente”: Partiendo de la vida como valor supremo las ciencias ambientales se encargarán de proteger la salud de las personas y del entorno en que se mueven, extendiendo este principio a las generaciones futuras. Uniendo medio natural y medio social.

Objetivos generales 

Conocimiento de los cambios producidos en los materiales. Formación de minerales y rocas.

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Inicio y duración de los procesos desencadenantes.

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Escalas y evolución de los cambios

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Objetivos secundarios:

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Principio del actualismo

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La tierra en el sistema solar

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Principales familias de rocas

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Cambios en el interior de la tierra

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Influencia del clima y la gravedad

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Influencia de la actividad humana en el medio ambiente

B) Relación de los problemas ambientales con los procesos geológicos Problemas actuales: 

La distribución irregular de la población 6200x108, dónde el 60% se concentra en zonas costeras.

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El incremento continuo de la demanda de suelo para el asentamiento urbano, industriales y de recreo.

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La obtención de recursos: Energéticos, construcción, industriales.

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El almacenamiento de reservas de agua, producción de alimentos.

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La contaminación junto con la ocupación de terrenos con el vertido de residuos y el agotamiento progresivo de algunos recursos.

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La degradación del medio ambiente y disminución de la calidad de vida en zonas con exceso de población.

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Todos estos factores hacen que aparezca el indicador denominado huella ecológica.

C) Energías y campos energéticos Las variaciones de energía producen a lo largo del tiempo la destrucción o transformación de los materiales pre-existentes dando lugar a la aparición de nuevos materiales.

Tipos de fuerzas terrestres: Externas – La radiación solar y la gravedad

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Isostasia: la condición de equilibrio ideal a la que tiende la Tierra debido a la fuerza de la gravedad.

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Campo magnético (Magnetismo): Parámetro en relación con materiales ferromagnéticos, diamagnéticos, etc. Indica que hay materiales minerales, metales causantes del magnetismo en la tierra. Mediante el paleomagnetismo se interpreta la edad de los materiales cron y subcron. (unidades de tiempo)

Internas – Calor interior de la tierra provocado por un gradiente geotérmico aumentando según nos acercamos al núcleo, y por la descomposición de materiales radiactivos generando calor. Este calor provoca inestabilidad de los materiales produciendo sismicidad.

Procesos dinámicos terrestres Los procesos dinámicos terrestres provocan cambios: 

En la atmósfera: Evaporación, lluvia, hielo, (Clima)

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En la hidrosfera: Mareas, brisas, corrientes marinas

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En la geosfera: Hay de dos tipos, externos (erosión de materiales, etc) e internos debidos a la presión y la temperatura. Desplazamientos y fusión de los materiales (Terremotos y volcanes)

Amplitud y duración de los procesos

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Rápidos: Volcanes, terremotos (min., días)

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Lentos: Erosión de los andes (Miles de años)

Consecuencia de la dinámica terrestre El conocimiento de los procesos actuales nos permite interpretar los cambios y transformaciones producidas en los materiales antiguos y predecir cambios futuros.

Principio de actualismo formulado por Hutton en 1795, según el cual las leyes que regulan los procesos en la naturaleza son “constantes”: supone que los cambios que se producen en la actualidad tuvieron lugar en épocas pasadas, en otras zonas con distinto rango e intensidad. Se opone al principio del catastrofismo, que explica que los cambios geológicos

y biológicos

producidos en nuestro planeta se debían no a cambios graduales, sino por cambios repentinos y violentos, las catástrofes que dan nombre a la teoría.

D) Materiales de la tierra y ciclo geológico La superficie terrestre Es la zona de la tierra en continuo cambio como consecuencia del intercambio de energía que se produce en nuestro planeta. (Unión entre las esferas)

Interior terrestre Es una zona menos dinámica, con cambio continuo de diferentes materiales procedentes de las capas: Corteza, manto y núcleo con transformaciones por presión y/o temperatura.

Diferentes tipos de rocas 

Magmáticas: Se crean en el interior de la tierra. Influye en ellas sobre todo la temperatura, hay dos tipos: Plutónicas – Se enfrían lentamente en el interior terrestre Volcánicas – Se enfrían en el exterior mucho más rápido

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Metamórficas: Se crean en el interior de la tierra. Es cualquier tipo de roca sometidas a altas presiones y/o temperatura.

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Sedimentarias: Se crean en la superficie terrestre. Proceden de la destrucción de las anteriores, sufren un proceso de compactación y se forman.

CICLO PETROLÓGICO

E) Métodos de trabajo en geología. Directos: 

El reconocimiento de la roca superficiales alcanza sólo unos 10 km.

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Los restos de las rocas del interior expulsadas por volcanes.

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Meteoritos provinientes del exterior de la tierra.

Indirectos:

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Análisis de la ondas sísmicas producida por los terremotos. (Diferentes materiales diferentes ondas)

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Misiones espaciales para el estudio de otros planetas.

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Investigación de laboratorio sobre estabilidad y propiedades a alta presión y temperatura de los minerales.

Trabajo de...

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...Campo: Mapas, perfiles, fotos.

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...Gabinete: Levantamiento e interpretación

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...Laboratorio: Estudio de materiales

TEMA 2: EL TIEMPO EN GEOLOGÍA

2.1 – Concepto

La tierra es un sistema dinámico que libera diversos tipos de energía, produciendo durante un tiempo cambios en los materiales hasta que se alcanza un equilibrio.

El conocimiento de estos cambios requiere situar su extensión y el desarrollo, así como el tiempo que tarda en producirse. Ej: Erupción del Vesubio

Los procesos geológicos necesitan periodos de tiempo muy largos para poder apreciar sus consecuencias, las unidades más frecuentes son:

El CRON = 106 años El EÓN = 109 años

“Importancia del tiempo en las Ciencias Ambientales”

La tierra tiene cuatro subsistemas (atmósfera, hidrosfera, litosfera y biosfera), que se encuentran interrelacionados,.

La existencia de un cambio importante o la frecuencia de los procesos en uno de los subsistemas, afecta con diverso grado los restantes. Ej: Vulcanismo.

2.2 – Objetivos     

Situar el comienzo y duración de los acontecimiento geológico a lo largo de aproximadamente 4600 millones de años (M.A) Conocer los tiempos de actividad de cada una de las componentes de las unidades medio ambientales. Se requieren conocer las variables que regulan o controlan el desarrollo de un proceso en un subsistema, que tenga clara influencia en los restantes. Conocer los métodos habituales para la medida del tiempo y sus limitaciones. Conocer la escala de divisiones del tiempo geológico.

2.3 – PRINCIPIOS Principio de la superposición de los estratos: Todo estrato es más antiguo que el que está por encima y más moderno del que está mas abajo. Principio de la horizontalidad original: Los estratos se depositan siempre de forma horizontal o subhorizontal y permanecen horizontales si no actúa ninguna fuerza sobre ellos. Principio de la continuidad lateral de los estratos: un estrato tiene la misma edad a lo largo de toda su extensión horizontal. Principio de sucesión faunística: Los estratos que se depositaron en diferentes épocas geológicas contienen distintos fósiles, debido a la naturaleza continua e irreversible de la evolución biológica. De igual manera las capas que contienen fósiles pertenecientes a los mismos taxones, aunque sean de diferente litología, serán de la misma edad. Principio de las relaciones de corte oblicuo: una unidad de rocas es siempre más antigua que cualquier rasgo que la corte o afecte. Principio de las relaciones de inclusión: cualquier canto o fragmento de roca incluido en otra es anterior a ella. Ley de sucesión de las facies: la sucesión de facies en la horizontal es la misma que en la vertical.

2.4 – Métodos de Datación Criterios 

La ordenación de los acontecimientos se puede realizar:

Datación relativa o Datación Absoluta

Datación Relativa 

Establece un orden secuencial de antigüedad basándose en datos paleontológicos (fósiles), en datos estratigráficos o elementos cruzados(diques fallas)

Datación Absoluta

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Métodos No Radiactivos: Solamente se puede aplicar en rocas sedimentarias. Mirando el espesor de los sedimentos y conociendo la velocidad de sedimentación. También se pueden usar las bandas de crecimiento de los árboles (dendrología), conchas, corales, etc.

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Métodos Radiactivos: Comprobando la velocidad de desintegración (vida media) de los radioisótopos.

Los más usados son: Carbono-14  Periodos < 50000 años Cuando el ser vivo muere el carbono 14 empieza a transformarse en nitrógeno. Midiendo la cantidad de carbono 14 y de nitrógeno que hay en el fósil, se puede conocer la

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edad aproximada de ese fósil.

Escala cronoestratigráfica  

El origen de la tierra se calcula que tuvo lugar hace 4600 millones de años. Los acontecimientos más relevantes se dividen en 4 grandes unidades de tiempo, los EONES.

Eones Precámbrico: Creación de la atmósfera y la hidrosfera. Primeros seres vivos

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(II)Proterozoico: 570-2500 M.A

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(III)Arcaico: 2500-4200 M.A

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(IV)Hádico: 4200-4600 M.A

El eón fanerozoico se divide en tres eras según el tipo de vida. Sus limites están marcados por cambios geológicos o biológicos. 

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Paleozoica (Era primaria): Comprende entre 570-245 M.A, abundantes fósiles que se diversifican con conchas o esqueletos. Formación Pangea(Laurasia(HN) más Gondwana(HS)). Formación del carbón. Orogenia Hercínica (Apalaches). Gran extinción del Pérmico en la que se extinguen la mitad de las especies. Mesozoica (Era secundaria): Comprende entre 245-65 M.A, aparecen los reptiles, aves y mamíferos. Los continentes se separan se crean corrientes marinas entre ellos. Extinción de los dinosaurios en el Cretácico se extingue el 12 % de las especies. Límite k-t en los estratos debido al iridio del meteorito. Cenozoica (Era terciaria): Comprende desde hace 65 M.A hasta nuestros días. Aparecen los hominídos (4’5 M.A) y el hombre actual. Orogenia Alpina. Periodos glaciales e interglaciares.

TEMA 3: ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA En el planeta siempre hay un intercambio constante de energía entre las partes que lo forman.

Las 4 esferas: Hidrosfera – Atmósfera – Biosfera – Geosfera     

Entre la antroposfera y la atmósfera los sistemas intercambian sustancias mediante los ciclos del oxigeno, nitrógeno, azufre, etc. Entre la antroposfera y la biosfera ocurre lo mismo por el uso de plaguicidas, procesos de biomasa, etc. Entre la biosfera y la geosfera ocurre lo propio a través del humus, las plantas, etc. Entre Geosfera e hidrosfera ocurre mediante las sales minerales, el ciclo del carbono, etc. Entre la hidrosfera y la atmósfera ocurre de nuevo mediante el ciclo del oxigeno y parte del ciclo hidrológico.

3.1 - Esfuerzo y deformación: Pliegues y Fallas Tipos de esfuerzos:  Estiramiento  Compresión  Cizalla Fallas: Superficie o zona de fractura a lo largo de la cual ha habido desplazamientos apreciables.

A) Inversa: Este tipo de fallas se genera por compresión. El movimiento es preferentemente horizontal. El bloque de techo se encuentra sobre el bloque de piso. B) Normal: Este tipo de fallas se generan po r t r ac ci ó n. E l mo v im i en to e s predominantemente vertical respecto al plano de falla. El bloque que se deslaza hacia abajo se le denomina bloque de techo, mientras que el que se levanta se llama bloque de piso C) T r a n s v e r s a l : E s t a s f a l l a s s o n verticales y el movimiento de los bloques es horizontal. Estas fallas son típicas de limites de placas tectónicas.

Falla normal o directa: es aquella que después de producirse la falla los materiales ocupan menos espacio del que tenían antes del plegamiento.

Falla inversa: ocupan mas espacio. Cabalgamiento: Superposición de distintos bloques fallados uno sobre otro. Pliegues: Son elevaciones o caídas del terreno por una fuerza de distensión o compresión. Hay dos tipos principales:

A) Anticlinal: En forma de A, los esfuerzos han sido laterales. Tienen un plano de simetría llamado charnela o plano axial.

B) Sinclinal: En forma de V. No son simétricos. La charnela aparece tumbada.

C) Domo: son anticlinales

D) Cuencas: son sinclinales

Propiedades de los pliegues  

Dirección: Angulo entre el norte magnético y un alinea obtenida mediante la intersección de un estrato inclinado o falla con un plano horizontal Buzamiento: Angulo de inclinación de un plano medido desde el plano horizontal.

3.2 - Estructura interior de la tierra

Comportamiento mecánico de la Geosfera

La corteza  

La corteza es la capa sólida, delgada, más externa de la tierra, separada del manto por la discontinuidad de Mohorovicic. Alcanza un espesor medio de 5 km en los océanos y de 30-40 km en los continentes. Dos tipos de corteza: Continental y oceánica

Corteza continental: Alcanza en los continentes hasta 70 km de profundidad mostrando una composición de rocas muy variadas. Se distingue la corteza superior (rocas sedimentarias, metamórficas y graníticas), y otra corteza inferior formada por granulitas claras y oscuras. Corteza oceánica: Tiene de 3-15 km y está formada por lavas, basaltos y gabros. Edad máxima 180 millones de años. -Cómo se formo la C. Oceánica : A lo largo de los océanos aparecen unos elementos geológicos, llamados dorsales oceánicas(“cicatriz” que se desplaza de Polo N. a Polo S. Lo que pasa es que la corteza es muy delgada y se rompe, por lo que el material que esta debajo sale como si fuera un volcán cuando el material choca contra los continentes se sube por encima o se baja por debajo (Proceso de subducción) borde convergente El material que sale por el rift es moderno

El manto

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El manto es una capa heterogénea comprendida entre la discontinuidad de Mohorovicic y la discontinuidad de Gutemberg (2891 Km) que la separa del núcleo. En su composición predomina la peridotita (90% de olivino y 10% de anortita). Dos niveles

Manto superior: El olivino y los piroxenos cambian de fase y se transforman en otros minerales, entre ellos el granate. Manto inferior: Se sitúa a partir de 660 km, donde el aumento de Vp(velocidad de ondas tipo P(1ªs ondas que se desplazan en los movimientos sísmicos)) se relaciona con nuevos cambios de fase (óxidos densos). En la transición del manto al núcleo se encuentra la capa “D” zona de baja velocidad (material fundido) que conecta directamente con puntos

calientes de las dorsales. En esta zona se genera un domo (concentración calórica) y es la que emerge en la superficie a través de las dorsales. El núcleo 

Representa el 32% de la masa de la tierra. Se divide en:

Núcleo Externo: Tiene 2270 km de radio, y se encuentra en fase fundida formada por Fe + 5-10% de (Ni + Si) y aproximadamente 10% de elementos ligeros. Núcleo Interno: Tiene 1216 Km de radio y se encuentra en fase sólida formado por Fe y Ni.

El campo magnético Terrestre    

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El modelo del núcleo constituido por una esfera sólida rodeada de una capa líquida, se apoya en la existencia del campo magnético. El hierro de la fase sólida al ser conductor y tener movilidad actuaría como un gran imán dentro de la tierra. La elevada temperatura interior impide el mantenimiento permanente de las propiedades. Recientemente se ha comprobado que el núcleo gira al año más rápido que la superficie (1 vuelta cada 400 años), y que su eje de rotación difiere en 10º con el eje de rotación de la tierra. Estos cambios justificarían las variaciones del campo magnético reconocidos durante la historia de la tierra.

3.3-Tectónica de placas Historia Alfred Wegener (1915) elaboró la teoría de la deriva continental, que suponía la fragmentación y movilidad de los continentes a partir de un continente único denominado PANGEA Los argumentos se basaban en criterios:

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Geográficos  Desarrollo del perfil de costas. Continuación de cadenas montañosas

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Geológicos  Similitud en los tipos de rocas Paleontológicos  Fósiles de la misma edad. Paleoclimáticas  Indicios de glaciación en Antártida, sur de África, Sudamérica la India y Australia.

Las ideas de Wegener tuvieron poco éxito entre otras causas por la falta de conocimientos obre la composición y los relieves de los fondos marinos, el origen de las erupciones volcánicas o la formación de las montañas.

Avances científicos relevantes:

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El estudio de los relieves submarinos  Fosas oceánicas (máximas profundidades) y de las dorsales (Montañas submarinas) Relaciones entre sismicidad y vulcanismo Expansión de los fondos oceánicos: Edad de las lavas y paleomagnetismo

Los estudios de la dinámica de la corteza se caracterizan por:  

Procesos destructivos (Lentos): La meteorización y la erosión Procesos constructivos (Rápidos): El vulcanismo y formación de montañas

Placas Litosféricas  

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Son fragmentos de la corteza que se desplazan sobre la astenosfera, cuya formación y tamaño cambian continuamente. Actualmente se reconocen siete grandes placas: AMERICA DEL NORTE, AMERICA DEL SUR, AFR ICANA, EUROASIÁTICA, PACIFICA, AUSTRALIANA y ANTARTIDA La velocidad de desplazamiento de las placas se mide en cm/año, y depende de la intensidad de calor que asciende del núcleo y de la energía gravitacional.

Bordes divergentes

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Se produce una separación entre placas y forman cuencas oceánicas. El aporte de calor proveniente del manto origina procesos del tipo: adelgazamiento, rotura y hundimiento de la corteza. Se abren las dorsales oceánicas. La separación de la corteza va acompañada por el desarrollo de fallas que producen el hundimiento de los bloques alargados denominados Valles del rift. El adelgazamiento de la corteza reduce la presión de los materiales del manto, ...