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GEOLOGÍA

Ana María Olalla A. Septiembre 2015 – Febrero 2016

U.1

LA GEOLOGÍA: definición

¿ Qué es la GEOLOGÍA? GEA: tierra LOGOS: tratado o estudio

GEOLOGÍA es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierra. Comprende el estudio de su estructura, de los procesos y materiales que ocurren en ella, de las formas de su paisaje.

LA GEOLOGÍA: su historia

• Sus inicios 2300 aAP, basada en opiniones. • Alrededor del siglo XII, basada en observaciones,

experimentos. • James Hutton (finales del siglo XVII), propone el

principio del Uniformismo “el presente es la clave del pasado”.

Las fuerzas que parecen pequeñas producen, a lo largo de lapsos prolongados de tiempo, efectos exactamente igual de grandes que los derivados de acontecimientos catastróficos súbitos. Se apoyaba en observaciones verificables. Los procesos geológicos del pasado operan en la actualidad (Actualismo). Implica una historia muy larga para la Tierra.

LA GEOLOGÍA: su historia y vigencia

Actualmente aceptadas y son base de todas o la mayoría de las interpretaciones:

• Teoría de la Deriva Continental (Wegener, 1912)

• Teoría de la expansión del fondo oceánico (Hess, 1963)

• Teoría de la tectónica de placas (Wilson, 1965).

LA GEOLOGÍA: su historia en el Ecuador

• En el Ecuador, a partir del Siglo XVIII, cuando la Misión Geodésica Francesa llega a medir ¼ del meridiano terrestre.

• Estudios de la cordillera de Los Andes, de las Islas Galápagos, volcanes, depósitos minerales, el Oriente.

• Wolf (1892) publica la «Geografía y Geología del Ecuador» que incluye el primer mapa geológico del Ecuador (1892, E 1:2’000.000).

LA GEOLOGÍA: su historia en el Ecuador

• Desde inicios del siglo XX, estudios orientados a exploración petrolera, hacen aportes estratigráficos y paleontológicos.

• Desde mediados de siglo se establecen las escuelas de geología, se divulga la información, se hacen publicaciones importantes.

• Más tarde los resultados de las investigaciones de empresas privadas se restringen.

• Misiones extranjeras realizan los mapas geológicos más actualizados junto a las instituciones del Estado.

• Actualmente es el INIGEM quien realiza las investigaciones geológicas.

LA GEOLOGÍA Y OTRAS CIENCIAS • Física, Química, Biología, Historia, Economía

→ Geofísica

→ Geoquímica

→ Geología Histórica

→ Paleontología

→ Geología Económica

→ Hidrogeología

→ Geología estructural

→ Mineralogía

→ Petrología, Petrografía

→ Geología Regional

→ Geología ambiental

→ Estratigrafía

→ Sedimentología

→ Mecánica de suelos; . . .

LA GEOLOGÍA Y LA INGENIERÍA CIVIL

IMPORTANCIA

• Las obras de ingeniería civil se llevan a cabo sobre la superficie del suelo o en el suelo, por lo tanto, es significativo para estas obras tanto la resistencia o fortaleza de las rocas y suelos como los procesos geológicos que desgatsan esas rocas y que las someten a continuos cambios.

• La tierra proporciona los recursos con los que se levanta la infraestructura de la sociedad moderna (y antigua), y sobre los materiales que se sostiene esa infraestructura.

LA GEOLOGÍA Y LA INGENIERÍA CIVIL . . . IMPORTANCIA

Es necesario entonces reconocer que:

• La tierra es un planeta activo en un permanente estado de cambio.

• Los procesos geológicos continuamente modifican la superficie de la tierra; destruyen rocas, crean rocas, modifican el paisaje, e.d., añaden complejidad a las condiciones del terreno sobre el que se va a levantar, o sobre el que se quiere sostener, la infraestructura.

• La composición de las rocas las hacen aptas o no para levantar o sostener infraestructura.

• Los procesos geológicos son cíclicos e interrelacionados.

• El calor interno de la tierra es la fuente de energía que conduce todos los procesos geológicos.

LA GEOLOGÍA Y LA INGENIERÍA CIVIL . . . IMPORTANCIA

• El diseño de la ingeniería civil, es capaz de solventar casi cualquier condición geológica del terreno, siempre que esta se evalúe y entienda correctamente. Por ejemplo:

CONDICIONES GEOLÓGICAS RESPUESTAS DE LA INGENIERÍA CIVIL

Suelo blando y asentamiento Diseño de la cimentación para reducir o redistribuir la carga

Suelo débil y falla potencial Mejora del suelo o relleno; o identificar y evitar la zona de peligro

Laderas inestables y potencial deslizamiento Estabilizar las laderas o evitar la zona de peligro.

Severa erosión por acción de corrientes y oleadas Reducir la velocidad del proceso con protección de rocas o de concreto (alcance limitado)

Peligro potencial de terremoto Diseño estructural para soportar las vibraciones; evitar terrenos inestables

Potencial riesgo volcánico Delimitar y evitar zonas de riesgo

Roca requerida como material Evaluación de los recursos y pruebas del material.

Tomado y modificado de Waltham, 2002.

EL UNIVERSO, EL SISTEMA SOLAR Y EL PLANETA TIERRA

ORIGEN DEL UNIVERSO

• Teoría del universo estacionario o del estado continuo.

Impulsada en 1948 por Bondi, Gold y Hoyle. Sostiene que el universo ha estado expandiéndose sin parar, que continuamente se crea nueva materia y que por ello la cantidad de ésta siempre ha sido constante en el espacio.

ORIGEN DEL UNIVERSO

• Teoría del universo oscilante.

Sostiene que nuestro universo sería el último de muchos surgidos en el pasado, luego de sucesivas explosiones y contracciones. El momento en que el universo se desploma sobre sí mismo atraído por su propia gravedad es conocido como Big Crunch y tendría lugar el fin de nuestro universo y el nacimiento de otro nuevo.

ORIGEN DEL UNIVERSO • Teoría del Big Bang

Sostiene que hace entre 12000 y 20000 millones de años, toda la energía y materia (incluso el espacio y el tiempo) surgieron a partir de algún tipo de energía desconocido. Estaban concentrados en un átomo primigenio que luego de una onda expansiva - el big bang - se expandió a gran velocidad hasta alcanzar un tamaño astronómico.

Suponen que a medida que transcurría el tiempo y la materia se enfriaba, comenzaron a formarse tipos de átomos más diversos, y que estos finalmente se condensaron en las estrellas y galaxias del presente.

ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR

• Hace aprox 4600 millones de años , una enorme nube de gases y polvo va concentrándose en una masa debido a las fuerzas gravitacionales. Esa masa empezó a girar a altas velocidades y se aplanó formando un disco. El centro se volvió cada vez más caliente, hasta que finalmente nació una nueva estrella, nuestro sol.


• Los materiales formaban masas metálicas y rocosas que orbitaban alrededor del sol.

• Las masas colisionaron, se unieron en cuerpos más grandes, los protoplanetas, que crecieron rápidamente en decenas de millones de años, hasta convertirse en los planetas interiores.

• Las masas que no se incorporaron a los protoplanetas, continuaron en órbita, siendo los meteoritos.


• Los protoplanetas atraían más material, y el impacto con más masa, a gran velocidad, incrementó la temperatura, lo que impidió que acumularan los componentes más ligeros (H y He), que fueron barridos de la parte interna del sistema solar por los vientos solares.

• Los planetas externos, por su lejanía del sol, fueron formándose con un alto contenido de hielos y fragmentos rocosos y metálicos. Son más grandes y de menor densidad.

EL SISTEMA SOLAR

• El sol está en el centro; su gravedad mantiene unido al sistema solar, conforma el 99% de la masa del sistema solar. Predomina el H y He.

EL SISTEMA SOLAR

• Mercurio, de t° extremas.

• Venus, gemelo de la Tierra en tamaño, masa y densidad. Su atmósfera es de dióxido de carbono. Sobre su superficie rocosa giran nubes de ácido sulfúrico.

• La Tierra, con más del 70% de la superficie está cubierta de agua.

• Marte, de rasgos geográficos llamativos: tierra roja, cañones, hielo.

• Cinturón de asteroides; Ceres.

Planetas más cercanos, son de densidad elevada: Tierra > 5

EL SISTEMA SOLAR

• Júpiter, el más grande; gigante gaseoso de un tamaño de 1300 planetas Tierra. Tiene una mancha roja de una tormenta.

• Saturno, el segundo planeta en tamaño. Rodeado de anillo de hielo.

• Urano, rota de lado, tiene anillos y al menos 27 lunas.

• Neptuno, el más ventoso con ráfagas de casi 2000 km/h. Marca el final de los planetas.

• Plutón, planeta enano. Está muy distante, a más de 7000 millones de km del sol.

• 2012 VP113, otros planetas enanos y objetos helados.

FORMACIÓN DE LA TIERRA

Mientras los gases y polvo iban concentrándose, las sustancias empiezan a condensarse formándose el hierro, el níquel, y los demás minerales que forman las rocas.

En la formación del protoplaneta Tierra, el impacto a gran velocidad con los fragmentos que se incorporaban, desintegró los elementos radiactivos, lo que provocó un constante aumento de temperatura del planeta, y esto determinó que el hierro y el níquel empezaran a fundirse.

Se le asigna una edad similar a la del sistema solar aprox 4600 Ma.

CONFORMACIÓN DE LA ESTRUCTURA DE LA TIERRA

• EL NÚCLEO

La fusión del Fe y Ni, produjo gotas de metal pesado que penetraron hacia el centro del planeta, formándose el NÚCLEO de la Tierra, rico en Fe.


• LA CORTEZA PRIMITIVA

El primer período de calentamiento provocó también otro proceso de diferenciación química, por medio del cual la fusión formó masas flotantes de roca fundida que ascendieron hacia la superficie, donde se solidificaron y formaron la CORTEZA PRIMITIVA.


• LA CORTEZA PRIMITIVA

Los materiales que fueron conformando esta corteza eran ricos en oxígeno, silicio y aluminio, con cantidades menores de calcio, sodio, potasio, hierro y magnesio.

Los metales pesados, oro, plomo uranio, se solubilizaron en las masas fundidas que ascendían, se retiraron del interior de la tierra y se concentraron en la corteza en desarrollo.


• Primer período de diferenciación química

• CORTEZA PRIMITIVA: muy delgada.

• MANTO: entre el núcleo y la corteza. Capa gruesa.

• NÚCLEO: rico en Fe.


• LA ATMÓSFERA PRIMITIVA

El proceso de diferenciación química además permitió que grandes cantidades de compuestos gaseosos se escapen del interior de la Tierra.

Los gases fueron evolucionando hacia la atmósfera primitiva.

→ LA VIDA


• LA CORTEZA CONTINENTAL

• La corteza primitiva fue erosionándose hasta perderse.

• Aparece la corteza continental (4000 millones a. AP)

EL TIEMPO GEOLÓGICO


• Datación absoluta

Trata de establecer la edad, en años, lo más exacta posible, de un suceso geológico.

• Datación relativa

Método que establece una secuencia apropiada de acontecimientos geológicos, sin conocer la edad en años.

EL TIEMPO GEOLÓGICO – datación relativa

• Principio de superposición de estratos

Establece que en una serie sedimentaria, no deformada, los estratos superiores son más recientes que los estratos subyacentes.

• Principio de horizontalidad

Establece que los sedimentos se depositan fundamentalmente de modo horizontal o subhorizontal, y permanecen así mientras no actúe un esfuerzo sobre ellos.


Tomado de www.slideshare.net/EDU3364

Ej. principio de horizontalidad y de superposición de estratos

EL TIEMPO GEOLÓGICO Ej. principio de horizontalidad

Originalmente los estratos han sido depositados de forma horizontal

Posteriormente los estratos han sido deformados por fuerzas tectónicas


• Principio de continuidad lateral

Establece que un estrato tiene la misma edad a lo largo de toda su extensión horizontal.



Ej. principio de continuidad lateral


• Principio de intersección o de sucesión de eventos

Establece que los estratos no afectados por un acontecimiento son más recientes que el acontecimiento de referencia.



Ej. Sucesión de eventos: observe que en el caso de la gráfica, los eventos suceden en orden alfabético.


• Principio de sucesión biótica

Establece que los organismos fósiles se sucedieron unos a otros en un orden definido y determinable; y que cualquier período geológico puede reconocerse por su contenido de fósiles. (fósil guía).

Los fósiles, al ser restos de formas de vida que existieron en un momento concreto y en determinadas condiciones ambientales, son indicadores cronológicos aplicados para la correlación de rocas de edades y ambientes similares.

Sirven para correlacionar rocas procedentes de diferentes lugares, aún muy distantes.



Ej. principio de sucesión biótica

EL TIEMPO GEOLÓGICO – datación absoluta

• Datación radiométrica

Utiliza la velocidad de desintegración de los elementos (radiactividad), para determinar su edad de formación.

• Los elementos radiactivos más útiles son:

• Rb 87 → Sr 87 en aprox 47000 Ma

• Th 232 → Pb 208 en aprox 14100 Ma

• U 238 → Pb 206 en aprox 4500 Ma

• U 235 → Pb 207 en aprox 713 Ma

• K 40 → Ar 40 en 1270 Ma

• C 14 → N 14 en 0.0057 Ma

DIVISIONES DEL TIEMPO GEOLÓGICO

EÓN Unidad geocronológica de mayor intervalo en la escala de tiempo geológico.

ERA Sudivisión de los eones, definidas por grandes discordancias que señalan distintos ciclos orogénicos.

PERIODO Diferenciación basada en estratos definidos en diversos países.

EPOCA Subdivisión de los periodos en: superior, medio, inferior.

PISO Diferenciación de la época, según el lugar geográfico donde se establece la división.

Tarea #1. Fecha de entrega: 13 (14 o15)DE OCTUBRE 2015 1. Dibujar la escala del tiempo geológico, incluyendo una breve descripción del suceso o forma de vida característico de cada época o período 2. Pintarla con los colores estándar establecidos 3. Incluir una breve descripción sobre el significado de los colores. Formato: dibujado, máximo A3. Incluir bibliografía consultada.

EÓN ERA PERIODO EPOCA Hace Ma SUCESO/ FORMA DE VIDA

FANEROZOICO CENOZOICO Cuaternario Pleistoceno 1,8 glaciaciones

Fuentes de consulta: Comisión Estratigráfica Internacional; Mapa Geológico Mundial; Sociedad Geológica Americana.

ESCALA DEL TIEMPO GEOLÓGICO

ESCALA DEL TIEMPO GEOLÓGICO Se diferencian 2 periodos mayores o eones: Precámbrico y Fanerozoico

En el PRECÁMBRICO, se diferencian 3 periodos mayores:

• Eón Hadeico o Hadeano (4.567 – 3.800 Ma): La palabra Hadeico proviene de la palabra griega Hades que denominaba al inframundo, como referencia a las condiciones de calor y desorden en ese tiempo. El planeta estaba todavía en infancia, es decir afectado por frecuentes impactos violentos de asteroides y un volcanismo intensivo.

• Eón Arcaico o Arqueano (3.800 – 2.500 Ma): Su nombre derivado del griego significa "comienzo" en referencia a la literatura antigua que juntaba Arqueano y Hadeano. Debido al importante flujo de calor (3 veces lo actual), se considera que este período era afectado por una fuerte actividad tectónica. Agua líquida estaba presente y ocupaba cuencas oceánicas profundas.

ESCALA DEL TIEMPO GEOLÓGICO . . . PRECÁMBRICO

• Eón Proterozoico (2.500 – 542 Ma): Se caracteriza por la presencia de grandes masas continentales estables (cratones) que darán lugar a las plataformas continentales actuales. En ese eón, la Tierra sufre sus primeras glaciaciones. Se forma una gran cantidad de estructuras sedimentarias producidas por microorganismos, y el desarrollo de abundantes organismos pluricelulares de cuerpo blando.

EÓN FANEROZOICO (542 – 0 Ma)

Su nombre derivado del griego significa "vida visible", refiriéndose al tamaño y formas complejas de los organismos que surgen en esta época. Sin embargo, mucho antes de este eón ya existía vida en la Tierra. (El Fanerozoico se inicia poco después de la desintegración del supercontinente Pannotia. Con el tiempo, los continentes se vuelven a agrupar en otro supercontinente, Pangea, el cual comenzó a fracturarse y disgregarse hace unos 200 Ma hasta alcanzar la situación actual de los continentes).

ESCALA DEL TIEMPO GEOLÓGICO ERA PALEOZOICA

• P. Cámbrico: una explosión de vida pobló los mares, pero la tierra firme permaneció estéril. Toda la vida animal era invertebrada, y los animales más comunes eran los artrópodos llamados trilobites (ya extintos) con miles de especies diferentes. Colisiones múltiples entre las placas de la corteza terrestre crearon el primer supercontinente.

• P. Ordovícico: el predecesor del océano Atlántico actual empezó a contraerse mientras que los continentes de esa época se acercaban unos a otros. Los trilobites seguían siendo abundantes. Importantes grupos hicieron su primera aparición, entre ellos estaban los corales, los crinoideos, los briozoos y los pelecípodos. Surgieron también peces con escudo óseo externo y sin mandíbula, que son los primeros vertebrados conocidos; sus fósiles se encuentran en lechos de antiguos estuarios de América del Norte.

ESCALA DEL TIEMPO GEOLÓGICO . . . ERA PALEOZOICA

• P. Silúrico: la vida se aventuró en tierra bajo la forma de plantas simples llamadas psilofitas, que tenían un sistema vascular para la circulación de agua y de animales parecidos a los escorpiones, parientes de los artrópodos marinos, extintos en la actualidad, llamados euriptéridos. La cantidad y la variedad de trilobites disminuyeron, pero los mares abundaban en corales, en cefalópodos y en peces mandibulados.

• P. Devónico: se conoce como la edad de los peces, por la abundancia de sus fósiles entre las rocas de este período. Los peces se adaptaron tanto al agua dulce como al agua salada. Entre ellos había algunos con escudo óseo externo, con o sin mandíbula, tiburones primitivos (aún existe una subespecie de los tiburones de esta época) y peces óseos a partir de los cuales evolucionaron los anfibios. En las zonas de tierra, se hallaban muchos helechos gigantes.

ESCALA DEL TIEMPO GEOLÓGICO . . . ERA PALEOZOICA

• P. Carbonífero: los trilobites estaban casi extinguidos, pero los corales, los crinoideos y los braquiópodos eran abundantes, así como todos los grupos de moluscos. Los climas húmedos y cálidos fomentaron la aparición de bosques exuberantes en los pantanales, que dieron lugar a los principales yacimientos de carbón que existen en la actualidad. Las plantas dominantes eran los licopodios con forma de árbol, los equisetos, los helechos y unas plantas extintas llamadas pteridospermas o semillas de helecho. Los anfibios se extendieron y dieron nacimiento a los reptiles, primeros vertebrados que vivían solo en tierra. Aparecieron también insectos alados como las libélulas.

• P. Pérmico: las zonas de tierra se unieron en un único continente llamado Pangea, y en la región que correspondía con América del Norte se formaron los Apalaches. En el hemisferio norte aparecieron plantas semejantes a las palmeras y coníferas que sustituyeron a los bosques formadores de carbón. Los cambios en el medio (ambiente), resultado de la redistribución de tierra y agua, provocaron la mayor extinción de todos los tiempos. Los trilobites y muchos peces y corales desaparecieron cuando terminó el paleozoico.

ESCALA DEL TIEMPO GEOLÓGICO En la ERA MESOZOICA:

• P. Triásico: el principio de la era mesozoica quedó marcado por la reaparición de Gondwana cuando Pangea se dividió en los supercontinentes del Norte (Laurasia) y del Sur (Gondwana). Las formas de vida cambiaron considerablemente en esta era, conocida como la edad de los reptiles. Aparecieron nuevas familias de pteridospermas, y las coníferas y los cicadofitos se convirtieron en los mayores grupos florales, junto a los ginkgos y a otros géneros. Surgieron reptiles, como los dinosaurios y las tortugas, además de los mamíferos.

• P. Jurásico: al desplazarse Gondwana, el norte del océano Atlántico se ensanchaba y nacía el Atlántico sur. Los dinosaurios dominaban en tierra, mientras crecía el número de reptiles marinos, como los ictiosaurios y los plesiosaurios. Aparecieron los pájaros primitivos y los corales formadores de arrecifes crecían en las aguas poco profundas de las costas. Entre los artrópodos evolucionaron animales semejantes a los cangrejos y a las langostas.


. . . ERA MESOZOICA:

• P. Cretácico: los dinosaurios prosperaron y evolucionaron hacia formas más especializadas, para desaparecer de forma brusca al final de este periodo, junto a muchas otras formas de vida. Las teorías para explicar esta extinción masiva tienen en la actualidad un gran interés científico. Los cambios florales de este periodo fueron los más notables de los ocurridos en la historia terrestre. Las gimnospermas estaban extendidas, pero al final del período aparecieron las angiospermas (plantas con flores).


En la ERA CENOZOICA:

Periodo Terciario

En el Paleoceno, hace 65 Ma se marca la extinción de los dinosaurios y otras muchas especies.

En la época del Eoceno se desarrollaron nuevos grupos de mamíferos, como ciertos animales pequeños parecidos a los caballos actuales, rinocerontes, tapires, rumiantes, ballenas y ancestros de los elefantes.

En el Oligoceno aparecieron miembros de las familias de los gatos y de los perros (los creodontes), así como algunas especies de monos.

En el Mioceno los marsupiales eran numerosos y surgieron los antropoides (semejantes a los humanos).

En el Plioceno, los mamíferos con placenta alcanzaron su apogeo, en número y diversidad de especies, extendiéndose hasta el Periodo Cuaternario.


. . . ERA CENOZOICA

Período Cuaternario

En la época del Pleistoceno se incluyen los periodos glaciales. El hielo de extendió en forma de glaciares sobre más de una cuarta parte de la superficie terrestre; cubría desde el Artico hasta Alemania, Rusia, las islas británicas, Siberia, Canadá, Estados Unidos, la Antártida, y los picos de las montañas de todo el mundo. A finales del Pleistoceno se habían extinguido muchas especies de mamíferos (mastodonte, tigre dientes de sable, perezoso terrestre, llama, camello, tapir, caballo, yak). Mientras se acumulaba hielo y nieve en las latitudes altas, en las más bajas aumentaban las lluvias, lo que permitió que la vida vegetal y animal floreciera en áreas del norte y el este de África que hoy son áridas. Se llama también la era del hombre, porque los humanos evolucionaron en este periodo.


. . . ERA CENOZOICA

. . . Período Cuaternario

El Holoceno corresponde a la época reciente o postglacial, que comenzó hace unos 10.000 años y llega hasta la actualidad. El deshielo hizo subir treinta o más metros el nivel del mar, inundando grandes superficies de tierra y ensanchando la plataforma continental el oeste de Europa y el este de Norteamérica. En general es una época de clima cálido, en el que se asientan las actuales distribuciones geográficas de la fauna y de la flora. Los seres humanos empezaron a organizarse en grupos sociales.

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