Geología

Introducción a la Geologia.

La especular erupción de un volcán, el terror causado por un terremoto, el espléndido escenario de un valle de montaña y la destrucción causada por una avalancha son temas de estudio para el geólogo. El estudio de la geología aborda muchas cuestiones fascinantes y prácticas sobre nuestro entorno. ¿ Que fuerzas producen las montañas.?, ¿Habrá pronto otro gran terremoto en California.?, ¿ Cómo fue el período Glacial.?, ¿ Habrá Otro?, ¿ como se formaron estos yacimientos ?, ¿Deberíamos buscar agua aquí ?, ¿ Es útil la explotación a cielo abierto en esta zona ?, ¿Se encontrará petróleo si se perfora un pozo en este lugar ?

La Geología, del griego geo, , y logos, . Es la ciencia que persigue la comprensión del planeta Tierra. La ciencia de la geología se ha dividido tradicionalmente en dos amplias áreas: física y la histórica. La geología física, estudia los materiales que componen la tierra y busca comprender los diferentes procesos que actúan debajo y encima de la superficie terrestre. El objetivo de la geología histórica es comprender el origen de la tierra y su evolución a lo largo del tiempo. Por tanto, procurar ordenar cronológicamente los múltiples cambios físicos y biologicos que han ocurrido en el pasado geológico. El estudio de la geología física precede lógicamente al estudio de la historia de la tierra, porque , antes de intentar revelar su pasado ,debemos comprender primero como funciona la tierra.

Entender la tierra constituye un reto, porque nuestro planeta es un cuerpo dinámico con muchas partes que interaccionan y una historia larga y compleja. En el transcurso de su larga existencia, la tierra ha ido cambiando. De hecho, está cambiando mientras lee esta página y continuará haciendolo en un futuro prevesible. Algunas veces los cambios son rápidos y violentos, como cuando se producen deslizamientos o erupciones volcánicas. A menudo, los cambios tienen lugar de una manera tan lenta que no se aprecian durante toda una vida. Las escalas de tamaño y espacio también varían mucho entre los fenómenos que los geólogos estudian. Alguna veces éstos deben concentrase en fenómenos que los geólogos estudian. Algunas veces éstos deben concentrarse en fenómenos submicroscópicos, mientras que en otras ocasiones deben tratar con características de escala continental o global.

La Geología se percibe como una ciencia que se realiza en el exterior, lo cual es correcto. Una gran parte de la geología se basa en observaciones y experimentos llevados a cabo en el campo. Pero la geología también se realiza en el laboratorio donde, por ejemplo, el estudio de varios materiales terrestres permite comprender muchos procesos básicos. Con frecuencia la geología requiere una comprensión y una aplicación del conocimiento y los principios de la física, la química y la Biología. La geología es una ciencia que pretende ampliar nuestro conocimiento del mundo natural y del lugar que ocupemos en él.

La Geología, el Hombre y el medio ambiente.

El objetivo Principal de este libro es desarrollar una comprensión de los principios geológicos básicos, pero a lo largo del texto exploraremos numerosas relaciones importantes entre la humanidad y el entorno natural. Mucho de los problemas y cuestiones tratados por la Geología tiene un valor práctico para las personas.

Los riesgos naturales son parte de la vida en la Tierra. Cada día afectan de forma adversa literalmente a millones de personas en todo el mundo y son responsables de daños asombrosos. Entre los procesos terrestres peligrosos estudiados por lso geólogos, se cuentan los volcanes, las inundaciones, los terremotos y los desplazamientos. Por suepuesto, los riesgos geológicos son simplemente procesos naturales. Solo se vuelven peligrosos cuando las personas intentan vivir donde estos procesos suceden ( FiguraINTGEO 01).

Los recursos representan otro importante foco de la Geología, que es de gran valor práctico para las personas. Estos recursos son el agua y el suelo, una gran variedad de minerales metálicos y no metálicos, y la energía. En conjunto, forman la verdadera base de la civilización moderna. La Geología aborda no sólo la formación y la existencia de estos recursos vitales, sino también el mandamiento de sus existencias y el impacto ambiental de us extracción y su uso.

El rápido crecimiento de la población mundial y las aspiraciones de todos a un mejor modo de vida están complicando todas las cuestiones ambientales. Cada año la población terrestre aumenta en cien millones de personas, lo cual significa una demanda cada vez mayor de recursos y una presión creciente para que las personas habiten en ambientes con peligros geológicos significativos.

No sólo los procesos geológicos tienen un impacto sobre las personas, sino que nosotros, los seres humanos podemos influir de forma notable en los procesos geológicos también. Por ejemplo, las crecidas de los ríos son algo natural, pero las actividades humanas, como aclaramientos de bosques, construcción de ciudades y construcciones de embalses, pueden cambiar su magnitud y frecuencia. Por desgracia, los sistemas naturales no se ajustan siempre a los cambios artificiales de maneras que podemos prever. Así, una alteración en el medio ambiente que se preveía beneficiosa para la sociedad a menudo tiene el efecto opuesto.

Figura INTGEO-01. Imagen del monte Vesuvio, en Italia, en septiembre de 2000. Este gran volcán esta rodeado por la ciudad de Nápoles y la Bahía de Nápoles. El año 70 a.C. el Vesuvio entró en erupción de una manera explosiva y enterró las poblaciones de Pompeya y herculano en cenizas volcánicas.

¿ Volverá a ocurrir ? Los riesgos geológicos son procesos naturales. Solo se convierten en riesgos cuando las personas intentan vivir donde estos procesos tienen lugar. (Imagen cortesía de la NASA).

Algunas Reseñas históricas acerca de la geología.

La naturaleza de nuestro planeta (sus materiales y procesos) ha sido objeto de estudio durante siglos. Los escritos sobre temas como los fósiles, las gemas, los terremotos y los volcanes se remontan a los griegos, hace más de 2.300 años.

Sin duda, el filósofo griego más influyente fue Aristóteles. Por desgracia, las explicaciones de Aristóteles sobre la naturaleza del mundo no se basaron en observaciones y experimentos sagaces. Antes bien, fueron opiniones arbitrarias. Aristóteles creía que las rocas habían sido creadas bajo la de las estrellas y que los terremotos se producían cuando el aire entraba con fuerza en la tierra, se calentaba por los fuegos centrales y escapaba de manera explosiva. Cuando se enfrentaba a un pez fósil, explicaba que . Aunque las explicaciones de Aristóteles pudieran ser adecuadas para su época, por desgracia se las siguió aceptando durante muchos siglos, impidiendo así la elaboración de explicaciones más racionales. Frank D. Adams afirma en The Bird and Development of the Geological Sciences (Nueva York: Dover, 1938) ( El nacimiento y desarrollo de las Ciencias Geologicas) que .

Catastrofismo A mediados del siglo XVI, James Ussher, arzobispo anglicano de Armagh, primado de Irlanda, publico un importante trabajo que tuvo influencias inmediatas y profundas. Afamado estudioso de la Biblia, Ussher construyó una cronología de la historía humana y de la tierra en la que determinó que la Tierra tenía solo unos pocos miles de años, ya que había sido creada en el 4004 a.C. EL tratado de Ussher consiguió aceptación generalizada entre los líderes científicos y religiosos de Europa, y su cronología acabo figurando impresa en los márgenes de la misma Biblia.

Durante los siglos XVII y XVIII la doctrina del catastrofismo influyó con gran fuerza en el pensamiento sobre la dinámica de la tierra. Dicho brevemente, los catastrofistas creían que los paisajes de la Tierra habían sido formados inicialmente por grandes catástrofes. Por ejemplo, las montañas o los cañones, cuya formación hoy sabemos que requiere mucho tiempo , se explicaban como si fueran el resultado de desastres súbitos y a menudo a escala planetaria, producidos por causas desconocidas que ya no actúan. Esta filosofía era un intento por encajar la velocidad de los procesos terrestres con las ideas entonces reinantes sobre la antigüedad de la tierra.

La relación entre el catastrofismo y la edad de la tierra se puede resumir como sigue:

Que la tierra había sufrido grandes y extraordinarios cambios durante su oscuro pasado era claramente evidente para cualquier ojo inquisitivo; pero concentrar esos cambios en unos pocos y breves milenios precisaba una filosofía hecha a medida, una filosofía cuya base era el cambio súbito y violento.

Nacimiento de la Geología moderna. La geología moderna se inicia en los años finales del siglo XVIII, cuando James Hutton, médico y terratenientes escocés, publicó su Theory of the Herat (Teoría de La Tierra). En su trabajo, Hutton estableció un principio que constituye el pilar de la geología actual: el Uniformismo. Establece simplemente que las leyes físicas , químicas y biologicas que actúan hoy, lo han hecho también en el pasado geológico. Esto significa que las fuerzas y los procesos que en la actualidad observamos que dan forma a nuestro planeta actuaron también en el pasado. Por tanto, para comprender las rocas antiguas, debemos entender primero los procesos petrogenéticos y sus resultados en la actualidad. Esta idea suele expresarse decidiendo que

Antes de la Theory of the Earth de Hutton, nadie había demostrado de manera eficaz que los procesos geológicos se producían a lo largo de período extremadamente largos. Sin embargo Hutton sostuvo con persuasión que fuerzas que parecen pequeñas producen, a lo largo de lapsos prolongados de tiempo, efectos exactamente igual de grandes que los derivados de acontecimientos catastroficos súbitos. A diferencia de predecesores, Hutton citó con sumo cuidado observaciones verificables para apoyar sus ideas.

Por ejemplo, cuando sostenía que las montañas eran esculpidas y, en última instancia, destruidas por la meteorización y la acción de las aguas superficiales, y que sus restos eran llevados a los océanos por procesos observables, Hutton dice: ; y además: . Pasó a continuación a resumir este pensamiento planteando una pregunta y proporcionando inmediatamente la respuesta.

En nuestros días, los principios básicos del uniformismo son tan viables como en época de Hutton. De Hecho, nos damos cuenta con más fuerza que nunca de que el presente nos permite una percepción del pasado y que las leyes físicas, químicas y biológicas que gobiernan los procesos geológicos se mantienen invariables a lo largo del tiempo. Sin embargo, también entendemos que esta doctrina no debería tomarse demasiado al pie de la letra. Cuando se dice que en el pasado los procesos geológicos fueron los mismos que los que operan en la actualidad no se pretende sugerir que tuvieran siempre la misma importancia relativa o que actuaran precisamente a la misma velocidad. Además algunos procesos geológicos importantes no pueden observarse en la actualidad, pero hay pruebas fehacientes de que suceden. Por ejemplo, sabemos que la tierra ha sufridos impactos de grandes meteoritos aunque no haya testigos humanos. Acontecimientos como estos alteraron la corteza de la tierra , modificaron su clima e influyeron enormemente en la vida sobre el planeta.

La aceptación del Uniformismo significó la aceptación de una historia muy larga para la tierra. Aunque la intensidad de los procesos terrestres varía, estos siguen tardando mucho en crear y destruir los principales accidentes geograficos del paisaje.

Por ejemplo los geólogos han llegado a la conclusión de que en el pasado existieron montañas en zonas de las actuales Minnesota, Wisconsin y Michigan. En la actualidad, la región consiste en colinas bajas y llanuras. La erosión (proceso que desgasta la tierra) destruyó de forma gradual esos picos. Los cálculos indican que el continente norteamericano está siendo rebajado a un ritmo de unos 3 centímetros cada 1000 años. A este ritmo, el agua, el viento y el hielo tardarían 100 millones de años en rebajar una montaña cuya altitud fuera de 3000 metros.

Pero incluso este lapso de tiempo es relativamente pequeño en la escala temporal de la historia de la Tierra; el registro rocoso contiene pruebas de que la tierra ha experimentado muchos ciclos de formación y erosión de montañas. En lo referente a la Naturaleza en continuo cambio de la Tierra a través de grandes períodos de tiempo, Hutton hizo una afirmación que se convertiría en una cita clásica. En la conclusión de su famoso artículo publicado en 1788 en las Transactions of the Royal Society of Edinburgh , afirmó : . Una cita de William L. Stokes resume la importancia del concepto básico de Hutton:

En el sentido de que el Uniformismo requiere la actuación de leyes o principios intemporales e invariables, podemos decir que nada de nuestro conocimiento, incompleto, pero extenso, discrepa de él .

Lo modifican. Es importante recordar que, si bien muchos rasgos de los paisajes de nuestro entorno parecen no cambiar durante los decenios que nosotros los observamos, sin embargo, si estan cambiando , pero a escalas temporales del orden de los centenares, millares o incluso muchos millones de años.

Aunque Hutton y otros reconocieron que el tiempo geológico es extremadamente, no tuvieron métodos para determinar con precisión la edad de la tierra. Sin embargo, en 1896 se descubrió la radiactividad. La utilización de la radiactividad para datación se intentó por primera vez en 1905 y se ha perfeccionado desde entonces. Los geólogos pueden ahora asignar fechas bastante exactas a acontecimientos de la historia de la tierra. Por ejemplo sabemos que los dinosaurios se extinguieron hace alrededor de 65 millones de años. En la actualidad se sitúa la edad de la tierra en unos 4500 millones de años.

Extracto :"Ciencias de la Tierra 8 Edicion – Una Introducción a la Geología Física.  Edward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

Tiempo Geológico.

La datación relativa y la escala de tiempo geológico

Durante el siglo XIX, mucho antes del advenimiento de la datación radiométrica, se desarrolló una escala de tiempo geológico utilizando los principios de la datación relativa. Datación Relativa significa que los acontecimientos se colocan en su secuencia u orden apropiados sin conocer su edad en años. Esto se hace aplicando principios como la ley de superposición (super= sobre, positium= situar ), que establece que en las capas de rocas sedimentarias o de coladas de lava, la capa más joven se encuentra en la parte superior y la más antigua, en la inferior ( en el supuesto de que nada haya volcado las capas , lo cual a veces sucede), El Gran Cañon de Arizona proporciona un buen ejemplo, en el que las rocas más antiguas se sitúan en el interior del desfiladero y las rocas más jóvenes se hallan en el borde. Así la ley de superposición establece el orden de las capas de roca (pero no, por supuesto, sus edades numéricas). En nuestros días, esta proporción parece elemental, pero hace 300 años, significo un gran avance en el razonamiento científico al establecer una base racional para determinaciones del tiempo relativo.

Los fósiles, restos o impresiones de vida prehistorica, fueron también esenciales para el desarrollo de la escala de tiempo geológico. Los fósiles son la base del principio de sucesión biótica, que establece que los organismos fósiles se sucedieron unas a otros en un orden definido y determinable, y , por tanto, cualquier período geológico puede reconocerse por su contenido en fósiles. Este principio se desarrolló con gran laboriosidad durante decenios recogiendo fósiles de incontables capas de rocas por todo el mundo. Una vez establecido , este principio permitió a los geólogos identificar rocas de la misma edad en lugares completamente separados y construir la escala del tiempo geológico mostrada en la figura INTGEO-02.

Obsérvese que las unidades en que se divide el tiempo geológico no comprende necesariamente el mismo número de años. Por ejemplo, el período cámbrico duró unos 50 millones de años. Mientras que el silúrico abarcó sólo 26 millones de años. Esta situación existe porque la base para el establecimiento de la escala de tiempo no fue el ritmo regular del reloj, sino el carácter variable de las formas de vida a lo largo del tiempo. Las fechas absolutas se añadieron mucho después del establecimiento de la escala temporal. Un vistazo a la figura INTGEO-02, revela también que el

Eón fanerozoico se divide en muchas más unidades que los eones anteriores aun cuando abarque sólo alrededor del 12 por ciento de la historia de la Tierra. El escaso registro fósil de esos primeros eones es la principal razón de la falta de detalle en esta porción de la escala. Sin fósiles abundantes, los geólogos pierden su principal herramienta para subdividir el tiempo geológico.

Extracto :"Ciencias de la Tierra 8 Edicion – Una Introducción a la Geología Física.  Edward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

Tiempo Geológico

La Magnituddel tiempo geológico

EL concepto de tiempo geológico es nuevo para muchos no geólogos. Las personas estamos acostumbradas a tratar con incrementos de tiempo que se miden en horas, días, semanas y años. Nuestros libros de Historia suelen examinar acontecimientos que transcurren a lo largo de siglos; ahora bien incluso un siglo es difícil de apreciar por completo. Para la mayoría de nosotros , algo o alguien que tenga 90 años es muy viejo, y un artefacto de 1000 años es antiguo.

Por el contrario, quienes estudian la geología deben tratar a diario con enormes períodos temporales: millones o miles de millones de años. Cuando se contempla en el contexto de 4500 millones de años de antigüedad de la tierra, un acontecimiento geológico que ocurrió hace 10 millones de años puede ser calificado de por un geólogo, y una muestra de rocas que haya sido fechada en 10 millones de años puede denominarse

En el estudio de la geología, es importante la apreciación de la magnitud del tiempo geológico, porque muchos procesos son tan graduales que se necesitan enormes lapsos de tiempo antes de que se produzcan resultados significativos

Figura INTGEO-02. Escala de tiempo geológico. Las cifras indicadas en la escala vertical representan el tiempo en millones de años antes del presente. Estas fechas fueron añadidas mucho después de que se hubiera establecido la escala de tiempo utilizando técnicas de datación relativa. El Precambrico representa más del 88 por ciento del tiempo geológico ( Datos procedentes de La Sociedad Geológica de América ).

¿Qué representan 4500 millones de años ? Si empezáramos a contar a un ritmo de un número por segundo y continuáramos 24 horas al día, siete días a la semana y nunca paráramos ¡tardaríamos aproximadamente dos vidas (150 años ) en alcanzar los 4500 millones de años!. Otra interesante base de comparación es la siguiente :

Comprimamos , por ejemplo, los 4.500 millones de años de tiempo geológico en un solo año. A esa escala, las rocas más antigua que conocemos tienen fecha de mediados de marzo. Los seres vivos aparecieron en el mar por primera vez en mayo. Las plantas y los animales terrestres emergieron a finales de noviembre y las amplias ciénagas que formaron los depósitos de carbon florecieron aproximadamente durante cuatro días a principios de diciembre. Los dinosaurios dominaron la tierra a mediados de diciembre, pero pero desaparecieron el día 26, más o menos a la vez que se levantaron por primera vez las Montañas Rocosas. Criaturas de aspecto humano aparecieron al algún momento de la tarde del 31 de diciembre y los casquetes polares mas recientes empezaron a retroceder desde el área de los Grandes Lagos y el Norte de Europa alrededor de 1 minuto y 15 segundos antes de la media noche del 31 de diciembre. Roma goberno el mundo occidental durante cinco segundos , desde las 11h 59,45 hasta las 11h 59,50. Colón descubrió América tres segundos antes de la media noche, y la ciencia de la Geología nació con los escritos de James Hutton pasado un poco el último segundo del final de nuestro memorable año.

Lo anterior no es mas que una de las muchas analogías que se han concebido en un intento de comunicar la magnitud del tiempo geológico. Auque útiles, todas ellas, por muy inteligentes que sean , sólo empiezan a ayudarnos a comprender la vasta extensión de la historia de la Tierra.