UNIVERSIDAD AUTONOMA DE VERACRUZ VILLA RICA

APUNTES DEL CURSO DE GEOLOGIA

PROFESOR: ING. JUAN F. CAPALLERA CABADA RECOPILACION E INVESTIGACION BIBLIOGRAFICA: ING. L. ITZEL RAMIREZ SOSA

ENERO, 2008 Objetivos del curso: El alumno prever posibles problemas en las obras civiles, en funcin del origen y formacin geolgica, los agentes de cambio y los medios ambientes de depsito que conforman el sitio de la obra. Identificar un suelo de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS) y en funcin de esto, predecir su comportamiento mecnico y la influencia de ste en las obras civiles.

Introduccin a la geologa y a la geotecnia, su relacin con la Ingeniera Civil. Geodinmica interna Geodinmica externa y metamorfismo. Aplicaciones de la geologa a la Ingeniera Civil. Exploracin y muestreo en suelos y rocas. Descripcin, identificacin y clasificacin de suelos y rocas.

Antecedentes, objetivos y contenidos de los temas. I. INTRODUCCIN A LA GEOLOGA Y LA GEOTECNIA, SU RELACIN CON LA INGENIERA CIVIL. ANTECEDENTES: Ninguno. OBJETIVO : El alumno conocer las teoras sobre el origen y evolucin del entorno geolgico sobre el que se desarrollan las obras de Ingeniera Civil, con el fin de distinguir los alcances y las aplicaciones de las herramientas y mtodos que se utilizan en esta asignatura. CONTENIDO : I.1 El mtodo cientfico y su aplicacin en las teoras sobre el origen del universo y en particular de la Tierra. I.2 Eras geolgicas. Representacin logartmica de los tiempos. I.3 Determinacin del tiempo geolgico. Datacin radiactiva. Definicin de Geologa, Geotecnia, Mecnica de Suelos y Mecnica de Rocas.

II. GEODINAMICA INTERNA. ANTECEDENTES: Ninguno. OBJETIVO : El alumno conocer el origen interno de las rocas con el propsito de clasificarlas. CONTENIDO : II.1 Constitucin interna del Planeta Tierra: subncleo, ncleo, manto, corteza, litosfera y astensfera. Teora de la isostasia y pangea. Deriva de los continentes. Derrame del suelo marino. II.2 Tectnica de placas y sismicidad. II.3 Rocas. Ciclo de las rocas. Ciclo hidrolgico. Minerales, cristales e influencia de ellos en el comportamiento mecnico de las rocas. Las rocas desde el punto de vista de la Geotecnia. II.4 Rocas gneas. Vulcanismo.

III. GEODINAMICA EXTERNA Y METAFORFISMO.

ANTECEDENTES: Ninguno. OBJETIVO : El alumno conocer el origen externo de las rocas con el propsito de clasificarlas. CONTENIDO : III.1 Intemperizacin, erosin, agua subterrnea, sedimentacin, transporte y ubicacin. III.2 Fsico-qumica de las arcillas. III.3 Rocas sedimentarias. Formacin de suelos. Correlacin en el tiempo de los estratos y fsiles. III.4 Metamorfismo: dinmico, trmico y dinamotrmico. Rocas metamrficas. III.5 Clasificacin Geotcnica de las rocas desde el punto de vista de su comportamiento mecnico e hidrulico. III.6 Geologa estructural y geomorfologa.

IV. APLICACIONES DE LA GEOLOGIA A LA INGENIERIA CIVIL. ANTECEDENTES: Ninguno. OBJETIVO : El alumno relacionar los conocimientos adquiridos de la Geologa fsica con los requerimientos que le plantea la Ingeniera Civil. CONTENIDO : IV.1 Cimentacin IV.2 Zonificacin geotcnica. IV.3 Problemas de Ingeniera en entornos geolgicos. IV.4 Ingeniera de tneles y presas.

V. EXPLORACION Y MUESTREO EN SUELOS Y ROCAS. ANTECEDENTES: Ninguno. OBJETIVO : El alumno disear programas de exploracin en distintas condiciones en cuanto a tipos de suelos y tipos de superestructuras. CONTENIDO : V.1 Mtodos directos e indirectos de exploracin. V.2 Mtodos Geofsicos de exploracin. V.3 Muestreo.

VI. DESCRIPCION, IDENTIFIACION Y CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. ANTECEDENTES: Ninguno. OBJETIVO : El alumno clasificar los suelos segn el SUCS y las rocas en funcin de su origen interno y externo. CONTENIDO : VI.1 Relaciones volumtricas y gravimtricas. VI.2 Estructuras de los suelos. VI.3 Granulometra. VI.4 Lmites de consistencia. VI.5 Clasificacin e identificacin de los suelos (SUCS). VI.6 Influencia del tipo de suelo en el comportamiento de las obras civiles.

INTRODUCCIN A LA GEOLOGA Y LA GEOTECNIA, SU RELACIN CON LA INGENIERA CIVIL.

I.1EL MTODO CIENTFICO Y SU APLICACIN EN LAS TEORAS SOBRE EL ORIGEN DEL UNIVERSO Y EN PARTICULAR DE LA TIERRA.

MTODO CIENTFICO El mtodo cientfico es un mtodo racional para verificas o establecer hechos que pueden ser: Verdaderos. Falsos. El mtodo cientfico consta de los siguientes tres grandes pasos o etapas: El establecimiento de una o varias hiptesis (suposiciones) de trabajo, esas hiptesis pueden ser establecidas sobre la base de una evidencia preliminar o no. La verificacin de las hiptesis mediante la experimentacin y la observacin. La enunciacin de la ley o la teora derivada del ltimo paso que sucede en la afectacin de una de las hiptesis o bien alguna otra hiptesis que surgi a partir del proceso de investigacin.

EL ORIGEN DEL UNIVERSO. Existen varias teoras respecto al origen del Universo, podemos mencionar por ejemplo la del obispo de Usher quien dijo que la edad de la tierra eran 4004 a.C., esta edad la calculo sumando edades de personajes del Antiguo Testamento; posteriormente Aristteles afirmaba que el universo haba existido siempre y que siempre existira, la ms conocida y acertada es la del Big Bang ( o el gran disparo) y se le atribuye a Edwin Hubble, y que se deriva de la teora de la relatividad general. De acuerdo con la teora anterior y con la evidencia del efecto Doppler o corrimiento hacia el rojo, el universo se encuentra en etapa de expansin. En trminos simplistas la teora del Big Bang afirma que en un tiempo EMBED Equation.3 el universo era una gran masa condensada que debido a una gran acumulacin de energa potencial, sta explot liberando y transformndose

en energa cintica. La gran masa se fraccion en miles de millones de fragmentos que actualmente son los cuerpos celestes que observamos en el firmamento y agrupamos en galaxias y sistemas solares que se separan cada vez ms entre s. La misma teora afirma que en un tiempo EMBED Equation.3 el espacio tender a contraerse hasta llegar a su etapa inicial, que es la enorme masa que volver a explotar para expandirse y contraerse nuevamente en un ciclo interminable. Einstein alguna vez coment que: el Universo es como un gran corazn latiendo. Surgieron diversas tentativas para sustraerse a la idea de que tuvo que existir una singularidad del Big Bang, una fue la llamada teora del estado estable, segn sta, al separarse unas de otras las galaxias, se formaran otras nuevas en los espacios intermedios con materia continuamente creada. As pues el universo habra existido y existira siempre ms o menos en el mismo estado que ahora. En 1964 Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron un fondo de radiaciones de microondas mucho ms all de nuestra galaxia, pero no exista mecanismo razonable dentro de la teora del estado estable para generar microondas con semejante espectro, por esa razn tuvo que ser abandonada la teora. Para debatir el origen del universo necesitamos una teora que combine la relatividad general con la mecnica cuntica, la gravedad cuntica es esa teora, la idea es que toda partcula posee en el espacio-tiempo cada trayectoria o historia posible. Cada trayectoria tiene una probabilidad que depende de su forma. Esta idea surge de Feynman como suma de historias. En 1983, Jim Hartle y Stephen Hawking sealan que el estado del universo sera dado por una suma de ciertas clases de historias. Esta clase consistir en espacios curvos sin singularidad que eran de tamao finito pero carecan de lmites o bordes. En conclusin no existe una teora que explique a ciencia cierta el origen del universo y los estudios mas recientes muestran que el universo esta en expansin y que su densidad media determinar su futuro, es decir, si su densidad media resulta inferior a un valor crtico, el universo se expandir siempre, pero, si es superior, el universo se contraer.1 La estructura y/u organizacin del universo hasta donde se conoce son los siguientes sistemas: (de mayor a menor) galaxias, cmulos de estrellas, sistemas solares, planetas y satlites, tambin se pueden mencionar meteoritos y cometas. De acuerdo con Einstein la forma del Universo es biconvexa:

Elpticas o discoidal Galaxias (formas) Irregulares Discordales

Tamao de las galaxias Tamaos: Variables desde 20 a 200 millones de aos luz. Ao Luz : 63,282.94 u.a. Unidad Astronmica: 149, 500, 000km U. A. =Distancia entre el sol y la tierra. Prsec: 3.25 aos luz. 1 Prsec aos luz. 1 kpa= 1 Kilo Prsec = 1000parsercs. Formas de galaxias: Galaxia de forma espiral Galaxia Elptica Galaxia irregular SISTEMAS DE CUERPOS COSMICOS Planeta-luna La Tierra y la Luna Sistema Solar Sistema Solar Cmulos de estrellas (formas diversas)

Cmulos de Estrellas Galaxias: irregulares, elpticas y discoidales. La Va Lctea o cinturn de Hrcules tiene forma discoidal y las siguientes dimensiones.

Dimensiones de la Va Lctea.

Las galaxias ms cercanas a la Va Lctea son dos conjuntos de estrellas irregulares llamadas: Nubes Magallnicas, las cuales son visibles a simple vista en el hemisferio sur, se encuentran a una distancia de 150 mil aos luz y sus dimensiones son de 20 mil a 30 mil aos luz. Dentro del espacio que abarca el telescopio Hale de 200 plg, existen unos mil millones de galaxias.

Fig. i) Nubes Magallnicas

Planeta

Radio, comparad o con el radio deDensidad la Tierra g/cm3 5.42 5.11 5.52 3.95 1.33 0.69 1.56 2.27 4.00

Masa, comparad a con laNmero Periodo Distancia masa dede de del Sol la Tierra satlites rotacin u.a.* 0.04 0.81 1.00 0.11 316.94 94.90 14.66 17.16 0.70 *** *** 1 2 12 10 5 2 ** 88 das 243 das 23h 56min 24h 37min 9h 50min 10h 14min 10h 42min 15h 153 das 0.39 0.72 1.00 1.52 5.20 9.54 19.19 30.07 39.52

Mercurio 0.39 Venus 0.97 Tierra Marte Jupiter Saturno 1 0.53 10.95 9.02

Urano 4 Neptuno 3.92 Plutn 0.46 * U.A. (unidad astronmi ca)=149 500 000km

1 Agujeros Negros y Pequeos Universos, Sthephen Hawking, Editorial Planeta.

I.2 ERAS GEOLOGICAS, REPRESENTACION LOGARITMICA DE LOS TIEMPOS.

Cuadro de las Eras Geolgicas

PERODO o POCA

M.A.

PRINCIPALES ACONTECIMIE NTOS

PALEOBIOL GICOS EN ARGENTINA. HOLOCENO 0,01 El clima se hace ms fri y seco. Se produce el gran predominio de la especie humana. Se extinguen la Megafauna Prehistrica que domino Sudamrica durante el Cenozoico. El nivel del mar sube unos 250 metros e inunda tierras continentales. Se producen las grandes glaciaciones; la corteza terrestre es cubierta por los hielos en 4 etapas sucesivas que alternaron con etapas clidas. Muchas plantas y animales se extinguen autctonos se extinguen. Los mamferos llegan

CENOZOICO Era Terciaria y Cuaternaria.

PLEISTOCEN O

2

a su desarrollo mximo y los Glyptodontes se diversifican. Los mamferos que llegan a Sudamrica desde el hemisferio norte se adaptan a sus nuevos nichos ecolgicos. PLIOCENO 5 En los continentes se producen las grandes migraciones de mamferos en el "Gran Intercambio Bitico Americano" que provienen de Amrica del norte al unirse ambos continentes. Se extinguen las gigantescas aves corredoras y carnvoras, desaparecen marsupiales y notoungulados. En la Provincia de Buenos Aires impacta un asteroide con consecuencias

dramticas. En el mar se extinguen unos gigantescos tiburones. MIOCENO 23,5 En los continentes las gramneas forman las grandes praderas y los mamferos culminan su evolucin, las aves adquieren formas muy raras y alcanzan grandes tamaos. Aparecen los primeros primates en Patagonia Argentina. se diversifican los edentados y los notoungulados alcanzan un gran tamao. Las vboras tienen un tamao de 20 metros de largo. En los continentes los climas se enfran ligeramente y las floras tropicales son remplazadas por bosques templados.

OLIGOCENO

37,5

Contina la evolucin de los mamferos y a fines de este perodo evolucionan los pinnpedos (lobos marinos etc) EOCENO 55 Aparecen los primeros mamferos marinos (cetceos). En Amrica del Sur proliferan los grandes mamferos ungulados y los marsupiales. En Patagonia el mar ocupa zonas continentales. Existen reptiles de gran tamao. En los continentes dominan los mamferos marsupiales y placentarios. En Amrica del Sur surgen los Xenartros (mulitas, piches, osos hormigueros y perezosos).

PALEOCENO

65

Unos de los fsiles mas antiguos del Cenozoico lo conforman los restos de un ornitorrinco de 60 millones de aos antes del presente. MESOZOICO Era Secundaria CRETCICO 144 Comienzan a aparecer las lneas actuales de invertebrados y peces. Surgen las angiospermas (plantas con flores), proliferan los grandes dinosaurios carnvoros en la Patagonia Argentina. Habitan la regin el Dinosaurio carnvoro mas grande del mundo y el animal mas grande de todos los tiempos. Se diversifican los reptiles voladores (pterodctilos), aparecen las vboras, surgen las lneas actuales de reptiles y

anfibios, y aparecen los primeros mamferos marsupiales y placentarios. Hay Dinosaurios con caractersticas de aves. Hacia finales de este perodo se produce la gran extincin masiva, tanto en el mar como en tierra firme. JURSICO 180 En los continentes los dinosaurios herbvoros se hacen muy importantes alcanzando grandes tamaos. En este perodo surgen las primeras aves que tenan caracteres primitivos tales como la presencia de dientes en la boca y garras en las alas, aparecen los cocodrilos, las ranas, salamandras y tambin surgen

los Pterodaustros (reptiles voladores). En el mar existen gigantescos reptiles carnvoros. En Patagonia hay importante actividad volcnica. TRISICO 248 En los mares surgen los 2 grupos ms modernos de peces seos, aparecen los ictiosaurios y los plesiosaurios, pero aun son muy primitivos; los moluscos (gastrpodos, bivalvos y amonites) dominan los mares. En los continentes dominan los bosques de conferas, surgen los primeros Dinosaurios que todava eran pequeos, y en la Provincia de San

Juan se hallaron los antecesores y los Dinosaurios mas antiguos del mundo. Se diversifican los reptiles, aparecen las primeras tortugas, y hacia el final surgen los primeros reptiles con caracteristicas de mamiferos. Se extinguen los anfibios primitivos. PALEOZOICO Era Primaria PRMICO 286 La vida marina experiment una crisis con la extincin de diversos grupos muy importantes: trilobites, y tambin gran parte de los braquipodos, nautiloideos, briozoos, cnidarios y equinodermos. En los continentes proliferan los insectos con aspecto moderno, los lagartos, lagartijas y

aparecen los reptiles mamiferoides. CARBONFER O 360 Prosperan los grandes bosques de licfitas, aparecen las gimnospermas con formas arborescentes; aparecen los primeros insectos alados. Aparecen los primeros vertebrados terrestres: anfibios y hacia finales del perodo aparecen los reptiles. En los mares aparecen los primeros peces cartilaginosos: tiburones, y se destacan los braquipodos, amonites, foraminferos y briozoos. En los continentes aparecen los bosques de helechos arborescentes y

DEVNICO

408

los equisetos. En los mares dominan los peces que se diversifican notablemente: aparecen los peces pulmonados (capaces de respirar aire atmosfrico), los celacantos y los primeros peces seos. Tambin aparecen las esponjas con esqueleto silicio y los amonites, en los nautiloideos la conchilla se hace espiralada. SILRICO 438 En los continentes aparecen las primeras plantas vasculares, los insectos sin alas, escorpiones, mil pies, cien pies y los euriptridos, tambin presentes en los ros. En los mares proliferan los caracoles, briozoos y los otros grupos presentes ya en el

Ordovcico. Adems aparecen los ostrcodos, los primeros arrecifes coralinos y los primeros peces con mandbula que constituyeron grandes predadores. ORDOVCICO 500 En los ocanos abundan los braquipodos, equinodermos y trilobites, aparecen los briozoos, gastrpodos (caracoles), bivalvos (almejas) y los nautiloideos. Tambin aparecen los primeros vertebrados, representados por los ostracodermos que eran peces acorazados sin mandbulas. La vida en el mar estaba representada por trilobites, braquipodos, esponjas,

CMBRICO

545

equinodermos primitivos (grupo que rene actualmente a los erizos y estrellas de mar), medusas, graptolitos y los primeros cordados (grupo que rene entre otros a las papas de mar, anfioxos y vertebrados). La vida vegetal estaba representada por algas y esporas. EDIACARICO 600 Oficialmente es parte del Neoproterozoico, cuando formas de vida multicelulares comenzaron a formarse en la Tierra. Una teora sugiere que "sacudones" climticos provocaron la evolucin de vida multi-celular compleja. Primeros metazoos: cnidarios (plipos

670 ARQUEOZOIC 1400

O

y medusas), anlidos (gusanos), esponjas y formas de vida aberrantes. Primeros eucariotas unicelulares. 2800 3200 Estromatolitos originados por algas azulverdosas fotosintticas. Restos de bacterias y procariotas unicelulares. Algas cianfitas unicelulares. La atmsfera consista en vapor de agua, dixido de carbono, nitrgeno, monxido de carbono, sulfuro de hidrgeno e hidrgeno. La temperatura promedio de la Tierra estaba entre los 0-100C, y el sol brillaba slo en un 60-

PROTEROZOI CO

4600

3500

70% de su intensidad actual. Restos carbonosos de origen orgnico.

I.3 DETERMINACIN DEL TIEMPO GEOLGICO. DATACIN RADIACTIVA. DEFINICIN DE GEOLOGA, GEOTCNIA, MECNICA DE SUELOS Y MECNICA DE ROCAS.

Datacin cronomtrica de la Tierra El tiempo geolgico del planeta contempla todo el tiempo transcurrido desde el momento presente hasta el nacimiento de la Tierra. Durante dcadas, la determinacin de la edad de la Tierra y de los materiales geolgicos ha sido uno de los mayores problemas encarados por ciencias como la geologa, paleontologa, paleogeografa o la antropologa. Poco a poco se han ido descubriendo mtodos de datacin para situar de manera relativa o absoluta el material estudiado -como lo podan ser estratos, glaciares, vestigios, u otros restos histricos. La superposicin de estratos y su ordenacin consecutivamente sera un mtodo de datacin relativa teniendo en cuenta de que los ms antiguos estn debajo de los ms recientes. No produce medidas directas de tiempo, pero ha sido muy empleado para la datacin de estratos sedimentarios. La dendrocronografa: Este mtodo se basa en el estudio de los anillos anuales de los rboles, aplicable tambin a los fsiles. Ao tras ao, los rboles van aumentando el dimetro de su tronco debido al paso del invierno para protegerse

del fro y fortalecer su crecimiento (pudiendo ser este proceso ms o menos notable) , generando con ello nuevos anillos. As pues con el estudio del nmero y grosor de los anillos se deduce el tiempo transcurrido y las condiciones de vida del vegetal. Gracias a yacimientos ininterrumpidos de fsiles se puede abarcar una datacin relativa de hasta 11.000 aos. Otros mtodos Tambin en el mbito de la datacin cronogrfica, gracias a las partes duras de ciertos animales -por ejemplo conchas- se conseguirn datos cronogrficos debido a sus sucesivos recubrimientos. De ah se dedujo la variacin en el nmero de das que posea un ao en diferentes periodos geolgicos. Los tetracorales del Devnico por ejemplo, presentarn 396 anillos -o das-, los del Silrico 402, los del Cmbrico 424. Mtodos de datacin absoluta Actualmente disponemos de procedimientos cronogrficos y cronomtricos basados en el estudio en detalle de estratos, clculos astronmicos y mtodos fisico-qumicos, permitiendonos determinar la edad absoluta -la edad absoluta de una roca es el tiempo transcurrido desde su formacin hasta nuestros das-. Cronografa de varvas Es un mtodo estratigrfico que permite establecer medidas de aos absolutas. Se basa en el estudio de lagos glaciares, dando medidas absolutas al seguir activos o relativas al haber desaparecido con el tiempo, quedando la huella de su presencia en forma de depsitos sedimentarios. Se estudia la deposicin de arcillas y depsitos limosos, dispuestos en estratos. Estos vienen a ser ms claros cuando estn compuestos por limos y arenas (depositados en verano), y ms oscuros y arcillosos, con presencia de residuos orgnicos (depositados en invierno). El conjunto de un estrato de verano y otro de invierno constituye una varva. El nmero total facilita pues un valor de tiempo total absoluto o relativo. Este procedimiento abarca datos cronomtricos de hasta 25.000 aos, limitandose a regiones donde se hayan producido dichos estratos (presencia de lagos glaciares). Dataciones fisico-qumicas

Los diferentes elementos usados en las dataciones fisico-qumicas son estos: El conocido carbono 14, que abarca un espacio mximo de tiempo de 70.000 aos. El mtodo del plomo, sirviendose de tres series de desintegracin, es tambin muy empleado. Son utilizados los istopos uranio 238 238U, uranio 235 235U, y torio 232 232Th, todos ellos acaban convirtiendose en plomo, permitiendo determinar cronologas hasta la era Precmbrica (poca a la que tambin llega el mtodo del hielo). El mtodo de Potasio-Argn, usando el potasio radiactivo 40K, convirtiendose en 11% de Ar y 89% de Ca. El mtodo del Rubidio-Estroncio, se basa en la transformacin de 87Rb en 87Sr, emitiendo particulas beta (). Estos y otros elementos qumicos de la serie de transicin se utilizan para cronolgas que van desde los 5.000 hasta los 120.000 aos. Para aguas fsiles, se emplea la descomposicin del istopo de hidrgeno 3 (tritio), con un lmite de 9.100 aos. Todos estos mtodos descritos arriba no son muy efectivos en rocas sedimentarias ya que se dividen de otras rocas previamente formadas y sometidas a procesos erosivos: sin embargo, ofrecen buenos resultados en las rocas gneas. Adems, las tcnicas y aparatos de medida de estos mtodos presentan errores en la determinacin volviendo complejo el estudio de los materiales geolgicos. Junto a estos procedimientos radiactivos, los mtodos de anlisis paleomagnticos permiten el estudio de materiales volcnicos y se basan en determinar la orientacin e intensidad del campo magntico de las rocas que depende de la polaridad de la Tierra en el momento de la formacin de dichos materiales. Estos son los que aportan los datos ms antiguos destacando los mtodos de datacin radiomtrica. Se basan en determinar en las rocas las trazas de elementos radiactivos que contienen. Los elementos qumicos se pueden encontrar en la naturaleza bajo distintas formas, todas ellas con el mismo nmero de protones pero se diferencian en el nmero de neutrones. La forma ms usual es la que conocemos del elemento qumico en cuestin, que suele ser ms del 95% del total

del elemento presente en la naturaleza. Las otras formas son istopos estables e istopos radiactivos. Por ejemplo, el carbono conoce su forma elemental 12C, un istopo estable 13C y un istopo radiactivo 14C. Las tcnicas radiomtricas se fundamentan en que un istopo radiactivo va reduciendo su radiactividad de forma constante a partir del momento de la formacin de la roca. El segundo supuesto es que los istopos radiactivos se desintegran irreversiblemente siguiendo una ecuacin exponencial: dP/dt = -xP (siendo P la cantidad de elementos iniciales durante el tiempo t, x el ndice de proporcionalidad propio de cada elemento) Esta relacin implica que la velocidad de desintegracin del elemento es constante. Los periodos de prdida de radiactividad varan de un istopo a otro, pero para un mismo elemento tienen valores caractersticos. Gracias a esto se puede definir el periodo de semidesintegracin (media vida) como el tiempo necesario para que un elemento reduzca su abundancia radiactiva a la mitad. Este tiempo pudiendo ir desde varios segundos hasta 10.000 millones de aos. Gracias a estos productos de semidesintegracin se puede determinar la edad absoluta de las rocas que contienen los elementos en cuestin. El carbono-14 (14C) es un radioistopo del carbono descubierto el 27 de febrero de Martin Kamen y Sam Ruben. Su ncleo contiene 6 protones y 8 neutrones. William Libby demostr que tiene una vida media de 5568 aos y, debido a su presencia en todos los materiales orgnicos, se emplea de forma extensiva en la datacin de especmenes orgnicos. El mtodo de datacin radiocarbnica con carbono 14 es la tcnica ms fiable para conocer la edad de muestras orgnicas fsiles de menos de 40.000 aos. Est basado en la ley de decaimiento exponencial de los istopos radiactivos. El istopo carbono-14 (14C) es producido de forma continua en la atmsfera como consecuencia del bombardeo de tomos de nitrgeno por o istopo creado es inestable, por lo que, a la vez, espontneamente se transmuta en nitrgeno-14 (14N). Estos procesos de generacin-degradacin de 14C se encuentran prcticamente equilibrados, de manera que el istopo se encuentra homogneamente mezclado con los tomos no radiactivos en el dixido de carbono de la atmsfera. Los procesos de fotosntesis y respiracin incorporan el tomo radiactivo a los organismos vivos, de manera que la proporcin 14C/14C en stos es similar a la atmosfrica. Ahora bien, tras la muerte de un organismo vivo no se incorporan nuevos tomos de 14C a los tejidos y la concentracin del istopo va decreciendo conforme va transformndose en 14N por decaimiento radiactivo. La masa en istopo 14C de cualquier fsil disminuye a un ritmo exponencial, que

es conocido: a los 5.568 aos de la muerte de un ser vivo la cantidad de 14C en sus restos fsiles se ha reducido a la mitad. As pues, al medir la cantidad de radioactividad latente de los materiales orgnicos, puede calcularse la cantidad de 14C que an queda en el material, y puede as ser datado el momento de su muerte. Es lo que se conoce por edad radiocarbnica 14C, y se expresa en aos BP (Before Present). Esta unidad equivale a los aos transcurridos desde la muerte del ejemplar hasta el ao 1950 de nuestro calendario. Se elige esta fecha por convenio y porque en la segunda mitad del siglo XX, los ensayos nucleares provocaron severas anomalas en las curvas de concentracin relativa de los istopos radiactivos en la atmsfera . Al comparar las concentraciones tericas de 14C con las de muestras de maderas de edades conocidas mediante el mtodo dendrocronolgico, se descubri que existan diferencias con los resultados esperados. Esas diferencias se deben a que la concentracin de carbono radiactivo en la atmsfera tambin ha variado respecto al tiempo. Hoy se conoce con precisin la evolucin de la concentracin de 14C en los ltimos 25.000 aos, por lo que puede corregirse esa estimacin de edad comparandolo con curvas obtenidas mediante interpolacin de datos conocidos. La edad as hallada se denomina edad calibrada y se expresa en aos Cal BP. El Uranio 238 es un elemento radiactivo que se desintegra hacia el plomo, a travs de una serie de alteraciones radiactivas. El tiempo que emplea para que la mitad de la cantidad original del elemento pase al producto final se define por vida media, que con respecto al uranio 238 esa constante es de 4507 millones de aos (la edad del planeta). As pues 1gr. De uranio 238 se reducir hasta medio gramo en otros 4507 millones de aos, nicamente se liberar un cuarto de gramo de ese mineral, por lo tanto para determinar la edad de una roca que contenga ser preciso obtener su contenido exacto de y

DEFINICIONES Geologa: Se deriva del griego: Geos=Tierra y Logo=Tratado o estudio. Es

una ciencia que usa todos los conocimientos disponibles en un esfuerzo continuo por aprender los secretos que aun posee la tierra. Tambin puede definirse como la ciencia que estudia el proceso y los mecanismos que forman la tierra, as como tambin los materiales que la integran. Geotecnia: Termino antiguo que ahora ha ganado vigencia y que designa el estudio de los materiales en la corteza terrestre. Tambin puede definirse como la disciplina que estudia los materiales de la corteza terrestre para fines de uso y aprovechamiento por el hombre. Mecnica de Suelos: Es la disciplina de la mecnica aplicada que estudia el comportamiento del suelo para fines de diseo y construccin de cimentaciones y obras terreas. Segn Terzaghi la mecnica de suelos es la aplicacin de las leyes de la mecnica y de la hidrulica a los problemas de ingeniera que tratan con sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partculas slidas, producidas por la desintegracin mecnica o descomposicin qumica de las rocas independientemente de que tengan o no contenido de materia orgnica. La mecnica de suelos incluye: Teoras en los comportamientos de los suelos sujetos a cargas. Investigacin de las propiedades fsicas y mecnicas de los suelos reales. Aplicacin del conocimiento terico y emprico a los problemas de la prctica de la ingeniera de cimentacin.

Mecnica de Rocas: Ciencia terica y aplicada del comportamiento mecnico de las rocas y es la rama de la mecnica relacionada con la respuesta de las rocas a los campos de fuerza de su medio fsico. Otra definicin es que la mecnica de rocas es la disciplina de la mecnica aplicada que estudia el comportamiento de las rocas para el fin de ingeniera. Roca: Es una unidad compuesta por un agregado de minerales que forman una parte muy significativa de la corteza terrestre. Los tres grupos principales de roca son: gnea, sedimentaria y metamrfica. Suelo: es todo agregado natural de partculas inorgnicas (minerales) y orgnica

(restos de plantas y vegetacin principalmente), desintegrables o separables por medios mecnicos de baja intensidad, por ejemplo: el agua. Generalmente al suelo se le asigna un lmite arbitrario de entre 7 y 10 cm. como tamao mximo de sus partculas. El suelo representa todo tipo de material terroso, desde un relleno de desperdicio hasta arenisca parcialmente segmentada o lutitas suaves. El origen de los suelos: es la desintegracin mecnica y la descomposicin qumica de roca y eventualmente materia orgnica.

UNIDAD I PREGUNTAS: Qu es el mtodo cientfico y cules son sus partes?. Menciona mtodos antiguos utilizados para determinar edad del universo. Enlistar hiptesis o teoras del origen del universo y explicarlas. Qu es el efecto doppler?. Menciona los sistemas. Qu formas puede tener una galaxia?. Promedio de tamaos de una galaxia? Menciona las medidas utilizadas en astronoma Dnde se encuentra nuestro planeta? Describe caractersticas de la va Lctea Cul es el nombre de la galaxia mas cercana a nosotros?. Cuntas galaxias determina el telescopio Hale?. La estrella del sol qu forma? y haz un esquema con sus partes, caractersticas y edades. Qu es el tiempo geolgico? Menciona las Eras Geolgicas y sus caractersticas ms importantes. Menciona algunos mtodos de datacin.

Dataciones fisico-quimicas ms utilizadas. Qu es el mtodo de datacin radiocarbnica con carbono 14, y explique brevemente en que consiste? En que unidades se expresa la edad radiocarbonica? Cmo se logra la datacin por medio del uranio? Da las siguientes definiciones: Geologa, Geotcnia y Mecnica de Suelos, Mecnica de Rocas, Roca y Suelo.

RESPUESTAS: 1.-Mtodo racional para verificar o establecer hechos que pueden ser verdaderos o falsos. Consta de 3 fases: a) establecimiento de hipotesi(s),b) verificacin de la(s) hipotesi(s) mediante experimentacin y c) enunciacin o definicin de ley o teora. 2.-Ussher sumo edades de personajes del A. Testamento, Aristteles sostena q siempre haba existido el universo y existira siempre. Entre otras. 3.Nebular de Kant y Laplace (1796-1830): Supone la existencia de una gran masa gaseosa globular q sufri un aumento de su velocidad de rotacin, segn la Ley de la Conservacin del Momento Angular, por lo que la masa gaseosa lleg a aplanarse hasta formar anillos y posteriormente planetas. Esta teora se objeta debido a q el sol gira muy despacio en comparacin a los planetas. Para cumplirse esta teora el sol debera tener mayor momento angular y solo tiene un 2% del total. Planetesimal de Chambelain y Moulton (1905): considera al Sol como una estrella ya existente, sobre ste otra estrella ejerce una atraccin gravitacional muy fuerte por lo cual caus q el sol liberara fragmentos q al condensarse formaron partculas slidas o planetesimales, q al unirse formaron planetas. Esta teora se desecha ya q de haber pasado una estrella cerca del sol, (la primera) se hubiese precipitado hacia el sol. Embrionaria de Schmidt (1940): La tierra y los planetas se han formado de partculas slidas fras que unindose entre si formaron los planetas.

Protoplaneta de Weiszacker y Kuiper (1944): es semejante a la de Schmidt, y dice q el sistema solar se origino de una masa gaseosa fra. Jeans-Jeffreys Turbulencia: el sistema fue formado por turbulencias generadas entre una nube de polvo gaseoso nebular y otros remolinos. Big-Bang de edwin hubble y Einstein: derivada de la teora de la relatividad general, establece q en un t=0 el universo debido a una gran acumulacin de engra potencial, sta explot liberando y transformandose en energa cintica. La gran masa se fraccion formando los cuerpos celestes. Tmb afirma q si t=infinito el espacio tiende a contraerse. 4.- un corrimiento hacia el rojo, es decir, un cuerpo de tono azul, se tornar rojo conforme avance y se aleje. 5.- galaxias, cmulos de estrellas, estrellas, sistemas solares, planetas, satlites, cometas y asteroides. 6.- elptica, irregular y discoidal 7.- 20 y 200 millones de aos luz. 8.- ao luz=9.4608x1012 km U.A.(unidad astronmica)=149500000km (dis. Entre sol y la tierra) 1ao luz =63282.94u.a. 1parsec=30.8x1012 km=3.25aos luz 1KPar=1000parsecs. 9.- va Lctea o cinturn de Hrcules, 10.- forma helicoidal. Distancias en figura h) 11.- magallnicas con dimensiones de 20 y 30 millones de aos luz y estn a una distancia de 150 millones de aos luz de la va Lctea.

12.- mil millones 13.- el sol forma el sistema planetario solar, la edad del universo es de 10-15 mil millones de aos y esta compuesto por: planeta lunas mercurio 0 Venus 0 Tierra 1 edad= 4500millones de aos Marte 2 Jpiter 12 Saturno 10 Urano 5 Neptuno2 Plutn 0 14.- Todo el tiempo transcurrido desde el momento presente hasta el nacimiento de la Tierra. 15.- Cenozoico, Mesozoico, Paleozoico, Arqueozoico, Proterozoico 16.- 1) superposicin de estratos, 2) dendocronografa, 3) datacin cronogrfica, 4) mtodos fsico-qumicos 5) cronografa de varvas 17.- 1) carbono 14, 2) mtodo de plomo, 3) mtodo de Potasio-Argn, 4) mtodo del Rubidio-Estroncio, 4) descomposicin del istopo de hidrgeno 3. 18.- es la tcnica ms fiable para conocer la edad de muestras orgnicas fsiles de menos de 40.000 aos. Los procesos de fotosntesis y respiracin incorporan el tomo radiactivo a los organismos vivos, de manera que la proporcin 14C/14C en stos es similar a la atmosfrica. Ahora bien, tras la muerte de un organismo vivo no se incorporan nuevos tomos de 14C a los tejidos y la concentracin del istopo

va decreciendo conforme va transformndose en 14N por decaimiento radiactivo. La masa en istopo 14C de cualquier fsil disminuye a un ritmo exponencial, que es conocido: a los 5.568 aos de la muerte de un ser vivo la cantidad de 14C en sus restos fsiles se ha reducido a la mitad. As pues, al medir la cantidad de radioactividad latente de los materiales orgnicos, puede calcularse la cantidad de 14C que an queda en el material, y puede as ser datado el momento de su muerte. 19.- la edad radiocarbnica 14C, se expresa en aos BP (Before Present). Esta unidad equivale a los aos transcurridos desde la muerte del ejemplar hasta el ao 1950 de nuestro calendario. 20.- El Uranio 238 se desintegra hacia el plomo . El tiempo que emplea para que la mitad de la cantidad original del elemento pase al producto final se define por vida media, que con respecto al uranio 238 esa constante es de 4507 millones de aos (la edad del planeta). Por lo tanto para determinar la edad de una roca que contenga uranio 238 ser preciso obtener su contenido exacto. 21. Geologa: Se deriva del griego: Geos = Tierra y Logo = Tratado o Estudio. Ciencia que estudia el proceso y los mecanismos que forman la tierra, as como tambin los materiales que la integran. Geotecnia: disciplina que estudia los materiales de la corteza terrestre para fines de uso y aprovechamiento por el hombre. Mecnica de Suelos: Es la disciplina de la mecnica aplicada que estudia el comportamiento del suelo para fines de diseo y construccin de cimentaciones y obras terreas. Mecnica de Rocas: Ciencia terica y aplicada del comportamiento mecnico de las rocas y es la rama de la mecnica relacionada con la respuesta de las rocas a los campos de fuerza de su medio fsico Roca: Es una unidad compuesta por un agregado de minerales que forman una parte muy significativa de la corteza terrestre. Los tres grupos principales de roca son: gnea, sedimentaria y metamrfica. Suelo: es todo agregado natural de partculas inorgnicas (minerales) y orgnica (restos de plantas y vegetacin principalmente), desintegrables o separables por

medios mecnicos de baja intensidad.

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