EL PLANETA TIERRA Y SU ESTUDIO TEMA 1 EL PLANETA TIERRA Y SU ESTUDIO

1. DEFINICIÓN DE GEOLOGÍA Es una palabra que procede de los vocablos griegos: Geo = Tierra y Gía = Ciencia. Por lo tanto podemos definir la Geología como la ciencia que se ocupa del estudio de la Tierra.

2. EL TRABAJO DE LOS GEÓLOGOS Un geólogo es la persona que se dedica al estudio de la geología. En definitiva un geólogo es una persona que estudia la Tierra. Los geólogos estudian la estructura de la Tierra o cómo está formada, el origen o el comienzo de la Tierra, y su historia. Estudian también las rocas, el suelo, los fósiles, las montañas y los terremotos y tiene que saber de minerales, yacimientos, procesos geológicos, movimientos tectónicos etc.

2. EL TRABAJO DE LOS GEÓLOGOS UN POCO DE HISTORIA La Geología empieza a estudiarse por los griegos: Plinio el joven estudia el Vesubio. Empédocles estudia las lavas del Etna. Pitágoras era un gran interpretador de los procesos geológicos: “Nada muere en este mundo, las cosas no hacen sino variar y cambiar de forma”

2. EL TRABAJO DE LOS GEÓLOGOS Una de las primeras preguntas que el hombre se ha formulado es la edad de la Tierra. • 1472. El arzobispo irlandés James Ussher según cálculos con el Antiguo Testamento la tierra se formó el 22 de Octubre del 4004 A.C a las 9 horas • 1750. El Conde De Buffon basado en el calentamiento y enfriamiento de dos bolas de hierro calculó en 74.832 años su edad. • 1800. John Jolly basado en la salinidad de los océanos en 90M.A.

2. EL TRABAJO DE LOS GEÓLOGOS Una de las primeras preguntas que el hombre se ha formulado es la edad de la Tierra. • 1862. Lord Kelvin estima la edad de la Tierra entre 20 y 400M.A. mediante el enfriamiento del hierro. • 1941. George Gamow. La costra sólida de la tierra se enfrió a partir de materia líquida hace 2.000 M.A. • En la actualidad: Aplicando el Método radiactivo de Uranio la Tierra tiene 4.500 M.A.

2. ESPECIALIDADES Tan sólo para intentar resolver esa pregunta se han necesitado muy variados estudios, que dentro de la geología podemos consideran diferentes especialidades o ramas:

3. LA METODOLOGÍA CIENTÍFICA La geología es una ciencia histórica que presenta una serie de peculiaridades que definen y caracterizan el método científico usado por los científicos cuando trabajan en este campo. En primer lugar, cuando se analizan los procesos y fenómenos geológicos en términos físicos, se deben tener en cuenta los valores extremos que pueden alcanzar las magnitudes de las variables físicas en los procesos geológicos.

3. LA METODOLOGÍA CIENTÍFICA • La presión puede variar entre 1 y 106 atm. • Las temperaturas a las que tienen lugar los procesos geológicos oscilan también entre valores extremos, de ±15ºC a varios miles. • El tiempo, en geología la unidad de medida del tiempo es un millón de años (1 Ma). La mayoría de los procesos que tienen lugar en la Tierra son extremadamente lentos. No obstante, existen también numerosos procesos geológicos que se producen en un corto intervalo de tiempo.

3. LA METODOLOGÍA CIENTÍFICA La larga duración de muchos procesos geológicos junto con el valor extremo que alcanzan las variables físicas en muchos casos, conlleva que no se puedan reproducir en el laboratorio. No obstante, con las técnicas de modelización matemática y facilidades de calculo actuales, comienza a ser posible modelizar y simular mediante ordenador estos procesos.

3. LA METODOLOGÍA CIENTÍFICA En segundo lugar es que el razonamiento científico en la mayoría de los casos sigue un proceso de tipo deductivo. Donde las hipótesis de partida son confirmadas o rechazadas cuando se confrontan con los datos procedentes de la observación. De ahí, la gran importancia de la precisión y objetividad con que se deben realizar las observaciones geológicas, especialmente las realizadas en el campo.

3. LA METODOLOGÍA CIENTÍFICA El método general de trabajo geológico de campo, se puede dividir en varias partes: 1. Al igual que en el resto de las ciencias, la investigación científica en geología comienza por el planteamiento de una pregunta. 2. Esta pregunta generalmente presupone una posible respuesta o respuestas que sirven al investigador para establecer una hipótesis de trabajo.

3. LA METODOLOGÍA CIENTÍFICA El método general de trabajo geológico de campo, se puede dividir en varias partes: 3. Una vez establecido y delimitado el problema, se procederá a una recogida de datos de campo mediante el levantamiento de cortes y mapas geológicos, descripción de las rocas, estructuras sedimentarias, estructuras tectónicas y fósiles, toma de muestras, recogida de datos geofísicos y geoquímicos. 4. Una vez obtenida la base de datos se procede a su análisis en el laboratorio y gabinete de los datos y muestras recogidos (análisis químicos, petrográficos, paleontológicos, geofísicos, etc.).

3. LA METODOLOGÍA CIENTÍFICA El método general de trabajo geológico de campo, se puede dividir en varias partes: 5. Finalmente, todo el proceso analítico dará lugar a una interpretación de los datos utilizando los principios geológicos enunciados en el apartado anterior, de manera que se pueda establecer la historia geológica de la zona estudiada o las condiciones bajo las que se desarrollo el proceso geológico estudiado

3. LA METODOLOGÍA CIENTÍFICA Debido a que los sistemas geológicos se caracterizan por ser únicos en el espacio e irrepetibles en el tiempo y a que se emplean abundantemente los razonamientos de tipo deductivo, es prácticamente imposible establecer leyes geológicas en sentido estricto, como ocurre en las otras ciencias.

4. EL TIEMPO GEOLÓGICO Los principales obstáculos que nos encontramos para construir el concepto de tiempo geológico son: El paradigma de raíces bíblico-cristiano con ideas de “un principio, un final y unas fases” tales como: Pecado Original – Diluvio Universal – Redención – Juicio Final, elaboran un Concepto Unidireccional del tiempo que produce teorías catastrofistas. Término Fijismo: como visión estática de la tierra.

4. EL TIEMPO GEOLÓGICO Los principales obstáculos que nos encontramos para construir el concepto de tiempo geológico son: Término Creacionismo-Catastrofismo: relacionado con el “acto de la Creación”, inhibiendo cualquier explicación científica de procesos y formación de rocas. Término Antropocéntrico: que ha dificultado la reconstrucción del pasado terrestre, por identificar Historia de la humanidad con Historia de la Tierra.

4. EL TIEMPO GEOLÓGICO Los principales obstáculos que nos encontramos para construir el concepto de tiempo geológico son: La barrera imaginativa o dificultad de representar mentalmente cifras de enorme magnitud temporal. La lentitud de los procesos geológicos comparados con la escala temporal humana.

4. EL TIEMPO GEOLÓGICO Los principales obstáculos que nos encontramos para construir el concepto de tiempo geológico son: Dificultad de reproducir estos fenómenos a gran escala en un laboratorio, actualmente contamos con recreaciones por ordenador. La singularidad de los acontecimientos geológicos; que los hace individuales e irrepetibles.

4. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES Una de las herramientas clásicas de la Geología, es que "el presente es la clave para comprender el pasado” denominado el principio del actualismo. Además en geología se utilizan los siguientes principios para establecer la secuencia de los acontecimientos que han ocurrido en una región. Son los siguientes:

4. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES a) Principio de uniformidad de los procesos. Los procesos geológicos en el pasado han ocurrido de igual forma que en la actualidad.

4. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES b)Principio de superposición de estratos. (Nicholas Steno 1669). En una secuencia no deformada de rocas sedimentarias la roca más antigua está en el estrato más profundo y la más joven en el estrato superior. Este principio asume que: • La deposición de los sedimentos se produce en capas esencialmente horizontales (principio de la horizontalidad original) • La deformación no es lo suficientemente intensa para que se haya producido una inversión de la serie. • El principio de superposición de estratos permite establecer el orden de sucesión de los estratos en una zona determinada, es decir, determinar la antigüedad relativa de cada uno de ellos.

4. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES c) Principio de continuidad lateral (Nicholas Steno 1669).Los estratos se extienden originalmente en todas las direcciones adelgazando hasta alcanzar grosor nulo o hasta que terminan contra los bordes del área original de deposición. d) Principio de sucesión faunística. La flora y fauna fósil aparecen en el registro geológico con un orden determinado. Pudiendo reconocerse cada periodo geológico por sus fósiles característicos. El contenido en fósiles de los estratos permite determinar su edad relativa, con un error más o menos grande.

4. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES e) Principio de las relaciones de corte (tectónicas o magmáticas). El estudio de las relaciones de corte entre diversas estructuras (p. ej. fracturas, diques, diaclasa, etc.) permite determinar el orden en que se han generado y por consiguiente, ordenar los procesos magmáticos y/o tectónicos que se han producido en una región. Este principio establece que las intrusiones ígneas, las fallas y los pliegues son más jóvenes que las rocas a las que afectan. f) Principio de las relaciones de inclusión. Permite establecer el orden relativo en los casos donde unos materiales engloban a otros, puesto que un fragmento de roca incluido o incorporado en otro es más antiguo que la roca huésped.

4. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES g) Principio de desarrollo del paisaje. Generalmente, los paisajes con mayor relieve topográfico son más jóvenes que los de menor relieve. h) Densidad de craterización. Este método se aplica básicamente a la superficie de los planetas, y permite establecer su antigüedad en términos relativos en función del número de cráteres que tienen su superficie. No obstante en su aplicación hay que realizar numerosas correcciones en función del tipo de atmósfera del planeta, los procesos litosféricos, etc.

4. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES Sin embargo, a la hora de aplicar estos principios hay que tener en cuenta que aunque el tiempo geológico es continuo, el registro geológico es discontinuo. Las discontinuidades estratigráficas, representan las cicatrices producidas por una interrupción de la sedimentación. Al tiempo transcurrido sin sedimentación se le denomina hiato y si transcurrió bajo condiciones erosivas se le conoce como laguna estratigráfica. Se pueden diferenciar los siguientes tipos:

4. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES Se pueden diferenciar los siguientes tipos: • Paraconformidad o hiato. Periodo sin sedimentación, pero sin erosión ni plegamientos.

4. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES Se pueden diferenciar los siguientes tipos: • Disconformidad. Periodo sin sedimentación con erosión pero sin plegamientos.

4. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES Se pueden diferenciar los siguientes tipos: • Discordancia angular. Periodo sin sedimentación con erosión y plegamientos.

4. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES Se pueden diferenciar los siguientes tipos: • Inconformidad. Se localiza entre una roca que carezca de estratificación y los estratos que la cubren.

5. EVOLUCIÓN GEOLÓGICA DE LA TIERRA HÁDICO Y ARCAICO (0 m.a.) Evolución de la Tierra Evolución geológica: mineral Zircón en capas de rocas. Evolución de la atmósfera. Formación de la hidrosfera: Temperatura < 100 ºC Origen de la vida: 3.800 m.a. Arqueobacterias y 3.500 m.a Estromatolitos (Cianobacterias)

5. EVOLUCIÓN GEOLÓGICA DE LA TIERRA PROTEROZOICO (2.500m.a.) Evolución geológica: 1.000 m.a. Rodinia (Pangea I) y océano Panthalasa y 750 m.a. se fractura. Clima: Gran glaciación, Tierra bola de nieve. Atmósfera oxidante: desde 2.500 m.a. a los 1.800 m.a. Fauna de Ediácara (Australia) 600 m.a.

5. EVOLUCIÓN GEOLÓGICA DE LA TIERRA PALEOZOICO (540m.a.) Geología: De Rodinia a Pangea II. Orogenias Caledoniana (Ordovícico) y Hercínica (Carbonífero). Biología: Explosión Cámbrica y animales terrestres y plantas vasculares. Fósiles característicos: TRILOBITES. Se produce la gran extinción Pérmica. Clima: Dos glaciaciones, en Ordovícico y Permo-Carbonífero.

5. EVOLUCIÓN GEOLÓGICA DE LA TIERRA MESOZOICO (250 m.a.) Geología: Desde Pangea a la situación casi actual. Un meteorito provoca la gran extinción. Biología: Fauna marina abundante. Fósiles característicos: AMMONITES. Reptiles en todos los ambientes: Plesiosaurios e Ictiosaurios marinos Pterosaurios voladores Dinosaurios terrestres Primeros mamíferos de pequeño tamaño y aves Gran desarrollo de las Coníferas y al final aparecen las primeras Angiospermas. Clima: Muy cálido con unos 12ºC más que en la actualidad.

5. EVOLUCIÓN GEOLÓGICA DE LA TIERRA CENOZOICO (65m.a.) a. Terciario Geología: Orogenia Alpina Biología: Mamíferos, angiospermas, peces, etc. Ya están representados todos los grupos actuales. Clima: Se va produciendo un enfriamiento. b. Cuaternario (2 m.a.) Geología: Situación de los continentes como en la actualidad. Biología: Aparición del Homo sapiens. Fósiles característicos: FORAMINIFÉROS. Clima: 4 periodos glaciares.

5. CAPAS Y DISCONTINUIDADES El método sísmico: Es el método mas importante por la cantidad de información que ha proporcionado hasta de las capas más profundas. Se estudian las ondas sísmicas, que son producidas por los terremotos y detectadas en un sismógrafo.

5. CAPAS Y DISCONTINUIDADES Se distinguen 3 tipos de ondas: P. Las más rápidas, longitudinales y se propagan en todos los medios. S. Más lentas, transversales y no se propagan en líquidos.

5. CAPAS Y DISCONTINUIDADES Se distinguen 3 tipos de ondas: Superficiales: se originan cuando las ondas P y S llegan a la superficie y son las causantes de los destrozos

5. CAPAS Y DISCONTINUIDADES Las ondas sísmicas se refractan cuando atraviesan materiales de diferente velocidad de propagación. Cuando pasan a un medio más lento se acercan a la normal y viceversa.

5. CAPAS Y DISCONTINUIDADES Si representamos en una gráfica la velocidad de las ondas desde la superficie hasta el centro de la Tierra, se observan unos cambios bruscos de velocidad que son interpretados como los límites entre las capas. A estos límites se les denomina DISCONTINUIDADES

5. CAPAS Y DISCONTINUIDADES Las principales son: • MOHOROVICIC (7-10 km) • REPETTI (670-1.000 km) • GUTENBERG (2.900 km) • LEHMAN (5.150 km)

5. CAPAS Y DISCONTINUIDADES El modelo geoquímico

5. CAPAS Y DISCONTINUIDADES El modelo geoquímico Corteza: Capa más externa. Se distinguen dos tipos: Manto: Compuesto principalmente de rocas básicas como la peridotita. Núcleo: Formado por un 90% de Fe y el resto de Ni, S, etc.

5. CAPAS Y DISCONTINUIDADES El modelo dinámico

5. CAPAS Y DISCONTINUIDADES El modelo dinámico Litosfera: Capa más superficial y rígida. Constituida por la corteza y parte del manto superior. Se encuentra fracturada en placas litosféricas. Con un espesor variable de entre 50 km en los océanos y unos 100 a 300 km bajo los continentes. Mesosfera: Llega hasta los 2.900 km. En esta capa se producen células convectivas con ascenso de material fundido caliente en forma de penachos o plumas, cuyo origen podría ser la capa D, límite entre el manto y el núcleo y descenso de fragmentos fríos en la zona de las fosas abisales. Endosfera: Coincide con el núcleo del modelo geoquímico.

5. ISOSTASIA Isostasia (del griego “ísos”, igual y “stásis”, paralización), que es la condición de equilibro que presenta la superficie terrestre debido a la diferencia de densidad de sus diferentes partes. La Litosfera es menos densa que el manto y esta “flota” en él, que se comporta como un fluido (Mesosfera), es decir la Litosfera flota sobre la Mesosfera como un iceberg en el océano.

5. ISOSTASIA El equilibrio isostático puede romperse por ejemplo por un movimiento tectónico o la fusión de un casquete glaciar. Mediante una serie de movimientos verticales (epirogénicos), así se restablece el equilibrio isostático constantemente en la Tierra.

5. ISOSTASIA

5. LA GEOLOGÍA EN LA VIDA COTIDIANA La geología según su uso y aplicación se puede dividir en tres partes: • La que se dedica a la investigación científica. • La que se dedica a los recursos naturales, no solo a la explotación de minerales y rocas. • La que tiene aplicaciones en nuestra vida cotidiana, que es de lo que vamos a hablar en este punto.

5. LA GEOLOGÍA EN LA VIDA COTIDIANA La geotecnia estudia las propiedades y comportamientos de los materiales terrestres y esto es clave en el mundo de la construcción, tanto en la ubicación de estas como en las de los propios materiales utilizados. Recursos, que muchos son escasos y de ahí la importancia de su reciclaje. Materiales obtenidos a partir de recursos, como los plásticos, que hoy día su acumulación sobre todo en océanos se considera un problema global.

5. LA GEOLOGÍA EN LA VIDA COTIDIANA 4. Otros como medicamentos, alimentos, condimentos, pasta de dientes, etc.

5. PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES GLOBALES El agotamiento de los recursos. Ocurrencia de fenómenos naturales extremos. La variación del nivel del mar. Contaminación del suelo, agua y atmósfera por el no reciclaje y tratamiento de residuos.