APROXIMACIÓN AL TRABAJO

CIENTÍFICO EN GEOLOGÍA

TEMA 1

• I.E.S. Licenciado Francisco Cascales (Murcia)

• DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES

• Francisco Javier Zamora García

1. LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA

►Conjunto de procedimientos utilizados para explicar fenómenos del mundo que nos rodea.

►Utiliza de guía el método científico.

1.1.Características de la investigación

► El trabajo planificado.

► La búsqueda de soluciones a problemas.

► Partir de los conocimientos existentes.

► Es cualitativa y cuantitativa.

►Obtiene resultados.

► Es un trabajo en equipo.

Tanto la Geología como la Biología son ciencias experimentales.

Galileo fue el primero en

utilizar la

experimentación, por lo

que es considerado el

padre de la ciencia

moderna.

Galileo fue el primero en utilizar la experimentación, por lo que es considerado el padre de la ciencia moderna.

1.2. MÉTODO CIENTÍFICO

►Los científicos usan el método científico al intentar explicar la naturaleza.

►El método científico es una manera de recopilar información y comprobar ideas.

►Es la manera de hallar respuestas a las interrogantes sobre la naturaleza.

► El método científico consta de los siguientes pasos generales:

1. Hacer observaciones

2. Formular una hipótesis

3. Someter a prueba la hipótesis (experimentación)

4. Análisis de resultados.

5. Establecimiento de una ley científica

6. Comunicación de resultados

EL MÉTODO CIENTÍFICO ES UN PROCESO CONTÍNUO

1.2.1. BÚSQUEDA Y SELECCIÓN DE INFORMACIÓN

Los científicos deben cuidarse

que sus opiniones y sus

emociones no influyan en lo que

observan.

Una idea u opinión que influye

una observación es una idea

falsa.

Las observaciones de un

científico además de ser

exactas, deben constar ya sea

en un registro escrito, película,

grabación o en otra forma de

registro.

Por ejemplo, un científico que le tenga

miedo a las serpientes siempre le

parecerá agresivo el comportamiento

de estos animales y es muy probable

que su prejuicio influya en su

observación.

• Obras de consulta general.

• Personas.

• Publicaciones periódicas.

• Páginas web.

• Recursos audiovisuales.

Fuentes

Fuentes de información

1. El estudio de la documentación y la bibliografía, que tengan relación con un problema, es esencial como paso previo para plantear una investigación.

1.2.2. LA FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS

► Una observación o serie de observaciones llevan al científico a hacer una o más preguntas.

► La formulación de la pregunta hace que el científico plantee una hipótesis.

► La hipótesis es la posible contestación a una pregunta sobre la naturaleza, basada en observaciones, lecturas y conocimientos de un científico.

¿Qué hipótesis se puede formular acerca

de la forma en que los murciélagos cazan

de noche?

Una hipótesis puede ser que usan su vista

al cazar de noche.

Requisitos de la hipótesis

►Formulada en términos claros y concretos.

►Debe explicar la relación causa-efecto entre los hechos.

►A ser posible, ha de formularse en términos cuantitativos.

►Comparable.

►Objetiva.

►Probada y reproducible.

1.2.3. EXPERIMENTACIÓN Y

CONCLUSIONES ► La prueba científica de una hipótesis se

llama experimentación.

► El científico debe diseñar un experimento para probar la hipótesis que plantea.

► Un experimento incluye generalmente:

el grupo control

el grupo experimental

► El grupo experimental difiere del grupo control en una condición que es la que se está probando en el experimento.

► Esta condición que distingue al grupo experimental se denomina factor variable.

Tipos de variables

►VARIABLE DEPENDIENTE:

Condición en la que queremos intervenir, no es posible modificarla intencionalmente Esta variable cambiará según la modificación de la variable independiente

►VARIABLE INDEPENDIENTE:

Condición que el investigador manipulará de forma controlada.

►Cuando se realiza un experimento, se deben anotar las observaciones exactas tanto del grupo experimental como del grupo de control. Todas estas observaciones conforman los datos del experimento.

► Para que los datos que se obtienen de un experimento sean confiables, debe obtenerse información suficiente.

► Finalmente los datos deben organizarse y analizarse. Actualmente, los científicos tienen computadoras que reducen notablemente el tiempo que toma esa tarea.

1.2.4. Las conclusiones y las teorías ► La información que se obtiene de un

experimento se analiza con el fin de comprobar si se confirma o no la hipótesis original.

► Una hipótesis puede afirmarse o no con

la experimentación. Si apoya hipótesis válida Si no apoya hipótesis no válida ► Una teoría es una explicación de algo

en la naturaleza, que se ha demostrado repetidas veces.

► En ciencia, una teoría es una explicación que tiene un alto grado de confiabilidad.

► Las teorías científicas pueden cambiar

y en algunos casos aparecen nuevas teorías que las sustituyen. Ej. La teoría atómica se ha modificado en varias ocasiones

► Además de las teorías, la ciencia tiene leyes o principios.

► Una ley científica es una descripción de algún aspecto de la naturaleza.

La ley de Allen dice que algunas partes del cuerpo de un animal, como las orejas, son más pequeñas en los climas fríos que en los climas cálidos.

Liebre de cola negra Liebre ártica

1.3. Objeto de estudio de la Geología

►Etimología de la palabra Geología: Gea = Tierra Logos = Tratado, Estudio

►“Geología es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierra”.

►“Geología es la ciencia que concierne a la Tierra y los materiales de los que está constituida, los procesos que los formaron durante el tiempo geológico y el modelado de su superficie en el pasado y en el presente”.

Ciencia joven. Se originó en el siglo XVIII y se desarrolla plenamente en el s. XX. Requiere: 1. Del conocimiento de las llamadas ciencias exactas:

Matémáticas, Física y Química. Regidas por leyes universales.

2. De sus propias observaciones y principios. 3. La Geología es la ciencia que más datos proporciona sobre

el medio físico.

La Geología no siempre se puede ajustar a las leyes establecidas por las ciencias clásicas. La Geología tiene una componente histórica que no es susceptible de la formulación de generalizaciones o leyes en la misma medida que otras, las cuales se pueden expresar como función de las lIamadas Ciencias Exactas (Matemáticas, Física y Química).

La Geología una ciencia joven

1.3.2. ¿Qué estudia la geología? ► La Tierra: su estructura, sus capas, su origen. Para ello

está la geofísica, de donde surge la teoría principal de la geología la tectónica de placas que se encarga de explicarnos la movilidad de las capas del planeta, especialmente la litosfera.

► La Tierra como astro y es estudio del resto de los astros es competencia de la astronomía.

► Las rocas que forman la Tierra, son diferentes en composición y estructura. Para ello está la petrología.

► La estructura de los materiales que forman las rocas, competencia de la mineralogía y cristalografía para lo que usan los conceptos de geoquímica.

¿Qué estudia la geología? ► La deformación de estas rocas la estudia la tectónica.

► Los restos de seres vivos encontrados en las rocas los estudia la paleontología, para lo que no están de más conocimientos de biología.

► La colocación y disposición de los materiales que forman las rocas los estudia la estratigrafía.

► La creación de modelos que representen la superficie de la corteza terrestre mediante la elaboración de mapas es competencia de la Geodesia.

► Numerosas disciplinas se derivan de una ciencia tan completa e histórica como la Geología.

1.4. BREVE HISTORIA DEL

PENSAMIENTO GEOLÓGICO

► Actividad 1:

►Aportaciones a la geología de: Leonardo da Vinci, Agrícola, Nicolás Steno, Buffon, James Hutton, Werner, Cuvier, Lyell, Darwin, Wegener, Wilson.

El Paleolítico Inferior Se extiende desde hace 2,5 millones de años que aparece el primer hombre del género Homo , hasta el 125 000 antes de Cristo. En esta etapa se desarrollan el Homo habilis y el Homo erectus. Los instrumentos que elaboran son toscos, destacan las hachas de mano o bifaces.

El Paleolítico Medio Se desarrolla entre el 125000 y el 40000 antes de Cristo. En Europa se desarrolla el Hombre de Neanderthal. Continuan elaborando los mismos materiales líticos que en la etapa anterior, mejora la técnica y se desarrolla la tipología lítica (se crean los instrumentos con finalidades específicas)

1.4. Relación hombre y Geología

Paleolítico

Texto e imágenes de División del paleolítico

El Paleolítico Superior Abarca desde el 40 000 a. C. hasta el 10 000 antes de Cristo. Se desarrollan las culturas creada por el Homo sapiens sapiens. En Europa principalmente es la cultura del Cro-Magnon. Su industria lítica es muy elaborada: se realizan instrumentos líticos con mucha precisión y especialización. Emplean otros materiales como el hueso. (Arpones de hueso, puntas de flecha, raederas y raspadores, etc.)

Texto e imágenes de División del paleolítico

Neolítico

1. Sedentarismo de los homínidos 2. Desarrollo de:

1. Agricultura 2. Ganadería

3. Fabricación de herramientas para el desarrollo de las actividades económicas iniciadas.

Edad de los metales

Oro: Primer metal utilizado. Fabricación de adornos Hace más de 6500 años a.c.

Bronce: Aleación de cobre y estaño. Fabricación de adornos y armas. Parece ser que en Egipto es donde se mezcló por primera vez el cobre y el estaño.

Cobre : De fácil metalurgia. Fabricación de adornos y armamento.

Hierro: Metal de gran dureza y resistencia que sustituyó a los anteriores. Su manejo ofrecía la supremacía sobre otras tribus. Impulsor de la revolución industrial.

Antigua Grecia

479 a.c.; Herodoto describió la derrota de los persas: vino sobre ellos [sobre los persas] una gran marea del mar, más alta que nunca, fue la furia de Poseidón quien envió esa gran ola que impidió la invasión persa de Grecia.

Fue un tsunami, demostrado

en 2012 por geólogos alemanes.

Aristóteles se planteó cuestiones como: 1. Los cambios de las posiciones relativas de las principales masas de los

elementos agua y tierra que formaban el globo terráqueo en el centro del universo

2. El origen de los continentes y océanos y de las montañas y río 3. El origen de los minerales y fósiles.

Para Aristóteles los cambios en la Tierra se debían a la erosión del agua, agua que se producía en el interior de la propia Tierra por transformaciones de elementos. Con el sol, esta agua interna era exhalada; lo que producía fósiles si era seca, y minerales en caso de ser húmeda. "Afirmó que los ríos se originaban de fuentes formadas en su mayor parte de agua, que tras haber sido evaporada del mar por el sol, formaba nubes, y éstas al enfriarse caía en forma de lluvia y se filtraban en las rocas esponjosas. De ahí brotaba el agua como fuente y retornaba por los ríos al mar".

El estudio del universo: 1. Modelo geocéntrico 2. Modelo de Ptolemeo: epiciclos

Edad Media

Época de retroceso en el pensamiento científico. Son muy escasos los avances en el pensamiento libre de la humanidad y en su avance científico-tecnológico. Principios de progresos científicos: 1. En 1126 se construye el primer pozo artesiano en

Pas de Calais 2. Explotación de minas de hulla en

1. Newcastle 1133 2. Sajonia 1170 3. Lieja 1224

3. Se determina la existencia de la declinación magnética, 1435

4. Se tallan los primeros diamantes en 1476

Siglos XVI - XVIII

1. Abandono de las ideas preconcebidas procedentes de la Biblia. 2. Gran expansión de la minería y la metalurgia. 3. Fabricación del primer microscopio por Zacharias en el año 1590: permitió el

estudio de los minerales de las rocas, de su textura y de los fósiles que están en ellas.

4. Leonardo da Vinci: 1. Plantea la idea de la Isostasia 2. Elimina la idea del diluvio universal como la explicación para laos cambios

geográficos y la aparición de fósiles. 5. Agrícola publica el primer libro con descripciones sistematizadas de minerales y

emite hipótesis de la formación de los filones. 6. Kircher, 1664, apunta a la existencia de un gradiente geotérmico 7. En 1657 se utiliza por primera vez la palabra “geología” según se entiende hoy

en día. 8. En 1669, Stenon sienta las bases para la Estratigrafía. 9. En el siglo XVIII:

1. Se inicia el avance en Cristalografía y Petrología. 2. Moro (1740) inicia el estudio de la Tectónica (pliegues y fallas) y realiza el

primer corte geológico. 3. En 1739 se proporciona el primer mapa geológico 4. Se estudian los fenómenos geológicos en el espacio iniciando el estudio del

tiempo geológico y la geocronología.

Siglos XIX - XX

1. Gran avance en los conocimientos científicos 2. Gran desarrollo tecnológico 3. El desarrollo de la Física, la Química y la Matemática

permite que la Geología se impulse y se establezca definitivamente como una ciencia.

1.5. Grandes teorías geológicas

Finales del siglo XVIII y principios del XIX.

Dos teorías que explicaban los cambios que se observan en la superficie terrestre.

Catastrofismo, a veces conocidos como diluvialismo

Uniformismo o actualismo

Cambios bruscos Corto espacio de tiempo de actuación. Ej.: diluvio universal La Tierra tenía sólo miles de años de antigüedad. Pruebas: terremoto, erupción volcánica, inundación, etc.

El funcionamiento actual de la naturaleza debe ser igual o semejante al del pasado. Cambios lentos. Largos espacio de tiempo de actuación. Pruebas: el movimiento de las placas litosféricas; los procesos erosivos y meteorización, etc.

Neocatastrofismo: el registro geológico es el resultado de la acción de los procesos lentos o graduales y de la intervención puntual de procesos catastróficos.

1.6. PRINCIPIOS DE GEOLOGÍA

►Principio del actualismo:

►“El presente es la clave para comprender el pasado”

►Es decir, que los procesos geológicos que tienen lugar en la Tierra en la actualidad se pueden utilizar para interpretar los procesos que tuvieron lugar en el pasado geológico.

►Aunque también es cierto el principio contrario ( el pasado es la clave para comprender el presente)

PRINCIPIOS DE GEOLOGÍA ►Principio de uniformidad de los

procesos. Los procesos geológicos en el pasado han ocurrido de igual forma que en la actualidad.

PRINCIPIOS DE GEOLOGÍA

►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. Es decir, los estratos se depositan inicialmente horizontales, situándose los más antiguos debajo.

PRINCIPIOS DE GEOLOGÍA

►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.

PRINCIPIOS DE GEOLOGÍA

►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.

PRINCIPIOS DE GEOLOGÍA

►Principio de las relaciones de corte (tectónicas o magmáticas). Este principio establece que las intrusiones ígneas, las fallas y los pliegues son más jóvenes que las rocas a las que afectan.

►Principio de las relaciones de inclusión. un fragmento de roca incluido o incorporado en otro es más antiguo que la roca huésped.

PRINCIPIOS DE GEOLOGÍA

►Principio de desarrollo del paisaje.

►Los paisajes con mayor relieve topográfico son más jóvenes que los de menor relieve. Así, la determinación de la intensidad del relieve que existe en una región permite inferir en cierta medida la antigüedad relativa del mismo.

1.7. Enfoque reduccionista y enfoque holístico

Reduccionista o Analítico: consiste en dividir o fragmentar nuestro objeto de estudio en sus componentes más simples y observarlos por separado.

Método holístico o sintético. Trata de estudiar el todo o la globalidad y las relaciones entre sus partes sin detenerse en los detalles. Se ponen de manifiesto las propiedades emergentes. El todo es más que la suma de las partes

1.8. USO DE MODELOS

►Para el estudio de la dinámica de sistemas se utilizan modelos, es decir: versiones simplificadas de la realidad

►Se denominan variables a los aspectos mensurables de esa realidad

►Un modelo no es aplicable fuera del entorno para el que fue formulado.

TIPOS DE MODELOS

A) Modelos mentales:

►Lo que guardamos en nuestra mente no es la realidad, sino sus modelos mentales.

►No sirven para guiarnos por el mundo y nuestras acciones responden a nuestros modelos.

►Individuos distintos tienen modelos mentales distintos

B) MODELOS FORMALES ►Son modelos matemáticos que también son

aproximaciones a la realidad. Utilizan ecuaciones que asocian las variables.

►Son una herramienta para representar la realidad de la forma más concreta y precisa posible.

1.9. La Tierra como sistema

Un sistema es un conjunto de partes interrelacionadas. De esas interrelaciones surgen las propiedades emergentes. Se denominan propiedades emergentes a las que surgen del comportamiento global de todos los componentes de un sistema y que no están presentes en las partes por separado Esta es la base de la Teoría General de Sistemas desarrollada por Bertalanffy. Según este autor, un sistema es un conjunto de elementos que interactúan entre sí.

TIPOS DE MODELO DE SISTEMAS.

A. DE CAJA NEGRA. Se representa como si fuera una caja cerrada, dentro de la cual no queremos mirar y sólo nos fijamos en sus entradas y salidas de materia, energía o información, es decir en sus intercambios con el entorno. Lo primero sería marcar sus fronteras o límites para aislarlo de la realidad o determinar lo que está dentro o fuera de él., después hay que señalar las entradas o salidas si es que existen. Hay varios sistemas de caja negra: abiertos (se producen entradas y salidas de energía, ej: una ciudad), cerrados (sólo se intercambia energía, ej: una charca), aislados (No intercambian ni materia ni energía, ej: el sistema solar).

entradas

salidas

Modelo de sistema de caja negra

A

B

C

D

entradas

salida

Modelo de sistema de caja blanca

B. DE CAJA BLANCA. Cuando observamos el interior de un sistema, estamos haciendo un enfoque de caja blanca. Lo primero es marcar las variables que lo componen y unirlas por flechas que se relacionen entre sí y representen las interacciones. La representación obtenida representa un diagrama causal. Cada variable se puede considerar como un subsitema del inicial y se puede rediseñar como sistema de caja blanca o negra.

Un sistema es un conjunto de elementos que interactúan entre sí según toda una serie de RELACIONES CAUSALES que pueden ser representados en forma de DIAGRAMAS CAUSALES.

1. LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA NEGRA

► La Tierra sería un sistema cerrado, intercambia energía pero no materia. Autorregula su temperatura.

2. LA TIERRA COMO SISTEMA CAJA BLANCA

2. LA TIERRA COMO SISTEMA CAJA BLANCA. Interactuan los cuatro subsistemas terrestres: geosfera, hidrosfera, atmosfera y biosfera. Según autores también la criosfera.

►S(clima) = A U H U B U G U C Equilibrio dinámico

Actividad 2

2. El trabajo de los geólogos

►Son los científicos que estudian la composición, la estructura y la dinámica de la geosfera.

►Sus investigaciones pueden aportar:

conocimiento científico sobre la Tierra, la prospección de recursos geológicos, la previsión de riesgos geológicos o la evaluación de las características del terreno para la ejecución de obras públicas.

Observaciones y noticias diarias.

Desprendimientos, hundimientos

¿Qué son? ¿Cómo se forman? ¿Qué hacen ahí? ¿Qué relación tienen entre ellos y con el resto de la naturaleza?.....

Responde: la GEOLOGÍA

Se ha encontrado un fósil humanos que …

Meteoritos

Erupciones volcánicas

Terremotos

Mareas Astros, estrellas, planetas, Sol…

Visitar una cueva, un cañón…

Estudios que requieren conocimientos de Geología

► Geología. UCM ► Ingeniería geológica UCM y UPM. ► Ingeniería Geomática y Topografía (UPM) ► Ingeniería del Medio Natural (UPM) ► Ingeniería en Tecnología Minera/ Ingeniería Geológica/Ingeniería

en Recursos Energéticos, Combustibles y Explosivos (UPM) ► Ingeniería Geomática y Topografía (UPM) ► Ingeniería de Montes (UPM) ► Ingeniería de Agrónomos (UPM) ► Ciencias ambientales (UAM, UAH y URJC) ► Ciencias del Mar (Alicante, Cádiz, Murcia, la Laguna (Tenerife) y

Vigo) ► Biología (UCM, UAM, UAH y URJC) ► Física (UCM y UAM) ► Qímica (UCM, UAM y UAH)

2.3. El trabajo de los geólogos

► Los geólogos obtienen sus resultados tras realizar tres tipos de tareas: Trabajo de campo. Toman muestras y

datos sobre el terreno a estudiar. Trabajo de laboratorio. Analizan las

muestras recogidas en el campo, utilizando diferentes métodos: observación de las muestras con el microscopio, análisis químicos de las muestras, o pueden realizar otros análisis, por ejemplo, el paleomagnetismo de las muestras.

Trabajo de gabinete. Se estudian y ordenan las anotaciones, se interpretan los resultados, por último, se elaboran las conclusiones y se publican de los resultados.

2.3.1. El trabajo de campo

► Los geólogos pueden recoger diferentes datos en función de la investigación a realizar:

En investigaciones sobre las rocas superficiales se recogen muestras de fósiles y rocas.

En investigaciones destinadas a la prospección de recursos, como carbón, petróleo y otras rocas o minerales valiosos, utilizan técnicas más sofisticadas, por ejemplo, equipos que miden la transmisión de las ondas sísmicas o las corrientes eléctricas o los propios sondeos.

Otras investigaciones científicas de mayor envergadura utilizan también equipos sofisticados, como los gravímetros, geófonos. No es extraño que el trabajo de campo lo realizan en el mar, a bordo de barcos de investigación geofísica.

Trabajo de campo

Se toman muestras de rocas, se recogen fósiles, se estudia la sucesión de materiales, se toman datos sobre la disposición de las rocas, sobre la presencia de fracturas, pliegues, etc.

Recogida de muestras

Lugar Fecha Orientación Profundidad Recolector

Etiquetas

Muestras sólidas

En bolsas de plástico etiquetadas

Muestras de agua

Botellas que se lavan inicialmente con el líquido que se va recoger

Martillo geólogo Sondeos para toma de

testigos

Gravímetro Geófono

Sísmógrafo Magnetómetro

2.3.2. El trabajo de laboratorio y de gabinete

► En las investigaciones geológicas se utilizan diferentes técnicas e instrumentos para estudiar las muestras de rocas y minerales en el laboratorio y en el gabinete. El gravímetro mide pequeñísimas variaciones en

el campo gravitatorio, detectando la presencia de materiales especialmente densos o anormalmente poco densos en el subsuelo.

El magnetómetro permite medir la intensidad y la dirección del magnetismo que produjo la orientación de ciertos minerales férricos de algunas rocas.

Análisis de las muestras

Análisis químico Conocer la composición química. Procedimientos: 1. Análisis inorgánico 2. Análisis orgánico 3. Separación de metales 4. Prueba de radicales 5. Electrolisis, etc Análisis físico

Conocer la estructura interna de los minerales. Procedimientos: 1. Difracción de rayos X 2. Espectrometría infrarroja 3. Espectrometría de fluorescencia de

rayos X 4. Microscopio petrográfico, etc

Trabajo de laboratorio y Trabajo de gabinete

Se analizan las muestras recogidas en el campo, utilizando diferentes métodos.

Se estudian y ordenan las anotaciones, se clasifican los fósiles, se observan las fotografías aéreas o de satélite de la zona estudiada, se consulta la bibliografía, se elaboran o estudian mapas geológicos, etc.

Fases de trabajo

Equipo básico de trabajo de campo

Utilización de ondas acústicas

Barcos de investigación geofísica

Realización de sondeos

Proyectos de investigación en la Antártida

Fases de trabajo

Clasificación de fósiles

Estudio de mapas geológicos

Observación de fotografías aéreas o de satélite

El trabajo de laboratorio y de gabinete

► El sismógrafo capta el paso de las ondas sísmicas

producidas por los terremotos, lo que permite localizar el foco sísmico y averiguar la estructura interna de la Tierra.

► Los geófonos son micrófonos que captan los ecos de ondas sonoras producidas por pequeñas explosiones, para averiguar la estructura de las rocas del subsuelo.

El trabajo de laboratorio y de gabinete

► El microscopio petrográfico es un microscopio óptico normal al que se le han añadido dos filtros polarizadores, que solo dejan pasar la luz que vibra en un plano, absorbiendo el resto de los rayos luminosos que vibran en planos diferentes. La luz polarizada la forman ondas que vibran en planos paralelos.

Microscopio petrográfico

► Uno de los filtros, llamado polarizador, está fijado al microscopio y permanece estático, mientras que el segundo filtro, el analizador, puede girarse 90º. Si el segundo filtro tiene la «rejilla» perpendicular a la del primero, la luz polarizada no puede pasar. En el microscopio petrográfico estos filtros se llaman nícoles, y por el giro del segundo puede ponerse paralelo al polarizador (posición de nícoles paralelos) o perpendicular (posición de nícoles cruzados).

► Muchos minerales tienen anisotropía óptica, pueden girar el plano de vibración de la luz que los atraviesa. La luz pasa al poner un mineral anisótropo entre el polarizador y el analizador.

Microscopio petrográfico

Muchos minerales tienen anisotropía óptica, pueden girar el plano de vibración de la luz que los atraviesa. Al

interponer un mineral ópticamente anisótropo entre el polarizador

y el analizador, pasa algo de luz.

Si ponemos un segundo filtro con la «rejilla» perpendicular

a la del primero, la luz polarizada no puede pasar. El analizador se puede poner paralelo al polarizador

(nícoles paralelos) o perpendicular (nícoles cruzados).

Un filtro polarizador se puede imaginar como una rejilla que permitiera el paso únicamente de las ondas que

vibran en planos paralelos a las rendijas. La luz que sale del polarizador es luz polarizada.

Luz no polarizada Analizador

Luz polarizada

Fragmento mineral anisótropo

Polarizador

Luz no polarizada

Luz polarizada

Polarizador Analizador

Nícoles

Ondas que oscilan en todas

direcciones

Luz polarizada formada por ondas que vibran en planos

paralelos

Filtro polarizador Luz no polarizada

Microscopio petrográfico

► Para observar una roca por transparencia al microscopio petrográfico es necesario preparar una lámina delgada de la muestra. Para ello se corta la muestra de roca con una sierra de diamante, obteniéndose una cara plana de unos 2 × 4 cm aproximadamente.

► A continuación, la superficie se pule con una pulidora y se pega sobre un portaobjetos.

► Por último se corta una lámina de roca lo más fina posible, que se pule primero con un abrasivo grueso y luego con abrasivos cada vez más finos.

► Se concluye el trabajo cuando adquiere un grosor de 30 micras.

Preparación de la lámina delgada

La superficie se pule con una pulidora.

Gneis

Cuarcita

La lámina se pega en un portaobjetos.

La muestra de roca se corta con una sierra de diamante.

Microscopio petrográfico

Determina las propiedades ópticas de los minerales y los identifica a partir de ellas. Las rocas se cortan en láminas finas, se colocan en el microscopio y se observan. El ocular del microscopio presenta de dos ejes que se mueven hacia delante y atrás (dirección N-S) y hacia la derecha e izquierda (dirección E-O) con la ayuda de la platina que es redonda y giratoria. Además presentas dos lentes, llamadas nícoles, que polarizan la luz: •El polarizador, situado debajo de la platina, transmite la luz en el plano N-S. •El analizador, colocado sobre la platina, transmite la luz en el plano E-O. La muestra de roca que se encuentra en la platina, al girarla, muestra diferentes propiedades según el plano de polarización por el que atraviesen.

3. Los métodos directos e indirectos de estudio

► Los métodos directos de estudio son aquellos que

proporcionan datos contrastables de lo que se está investigando. El material es accesible y puede ser manipulado. Se utilizan para estudiar la superficie de la Tierra, y en algunos casos, el estudio del interior terrestre (lavas).

► Los métodos indirectos de estudio se aplican para obtener información de los objetos que no podemos manipular directamente.

Metodos de estudio

Dataciones radiométricas

Método gravimétrico

Estudio de meteoritos

Método sísmico Mediciones de isótopos

Se aplican para obtener información de los objetos y materiales que no es posible manipular directamente

Métodos indirectos

Análisis de rocas volcánicas y temperatura de la lava

Sondeos

Estudio de rocas en superficie

Métodos directos

Proporcionan datos contrastables de lo que se está

investigando.

3.1. Método sísmico (indirecto)

► Consiste en analizar los ecos debidos o al rebote de ondas sonoras producidas por una pequeña explosión provocada en la superficie, o por un terremoto de gran magnitud, en este caso pueden ser registradas en todos los sismógrafos de la Tierra, aportan información sobre la estructura más profunda. Permite detectar las superficies de separación entre materiales de distinta composición o de diferente estado, ya que desvían (reflejan o refractan) las ondas sísmicas.

► Los cambios de la trayectoria producen zonas de sombra, donde no se reciben ondas P ni ondas S. Las superficies en las que se originan alteraciones reciben el nombre de discontinuidades sísmicas.

Método sísmico Foco sísmico

Se reciben ondas P y S

Solo se reciben ondas P

103º

143º 143º

Zona de sombra

Se reciben ondas P y S

- 1000

- 2000

- 3000

- 4000

- 5000

- 6000

Ondas S Ondas P

Discontinuidad de Gutenberg

Discontinuidad de Lehman

Superficie

Pro

fundid

ad (

km

)

Zona de sombra

Discontinuidad de Mohorovicic

Velocidad (km/s)

103º

3.2. Otros métodos indirectos ► Método gravimétrico. Detecta las pequeñas variaciones del

campo gravitatorio debidas a la distribución de las masas rocosas en el interior terrestre.

► Mediciones de isótopos. Tienen muchas aplicaciones, por ejemplo, las proporciones de los isótopos 16O y 18O de una muestra de carbonato de calcio de un fósil marino permite saber la temperatura del agua en la que vivió el organismo.

Otros métodos indirectos

►Dataciones radiométricas. Se utilizan para conocer la edad de una muestra de roca.

►Estudio de meteoritos. Sus análisis nos permiten saber cuál es la composición media de la Tierra. Se pueden utilizar para datar la edad de nuestro sistema planetario.

Si aumenta la tecnología, aumenta la explotación de los recursos y por tanto aumentan los impactos ambientales.

En los últimos años la informática ha dado lugar a una gran revolución en las costumbres sociales.

El acceso a internet, la telefonía móvil, los satélites espaciales han permitido grandes avances, entre ellos la posibilidad de entender mejor todo lo relativo al funcionamiento del medio ambiente

Las principales tecnologías empleadas en los estudios medioambientales son: sistemas informáticos, teledetección, los GPS, los SIG y otros sistemas telemáticos.

3.3. NUEVAS TECNOLOGÍAS AL SERVICIO DE LA GEOLOGÍA

3.3.1. SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN

►Modelos que simulan el comportamiento natural de determinadas variables para determinar un comportamiento.

3.3.2. SISTEMAS DE TELEDETECCIÓN

►Detección remota a través de sensores.

►Teledetección: técnica que permite la observación a distancia y la obtención de imágenes de la superficie desde sensores en aviones o satélites.

3.4. Teledetección y sistemas de alerta temprana

►Todas las tareas que pueden realizarse a partir de imágenes tomadas por satélites artificiales, se consideran aplicaciones de la teledetección.

►Actualmente hay más de veinte satélites artificiales que toman imágenes constantemente de la superficie terrestre o del espacio con fines no militares, como los satélites Envisat, Meteosat, NOAA, Nimbus, Terra y Acqua.

Teledetección y sistemas de alerta temprana

►La utilización de estas imágenes tiene muchos fines: predicción meteorológica, evaluación de la humedad del suelo, comprobación de las superficies destinadas a ciertos cultivos, vigilancia de incendios, comprobación del nivel de los embalses, medición de la temperatura de la atmósfera a diferentes altitudes, etc.

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE TELEDETECCIÓN

► SENSOR: Cámaras situadas en aviones o satélites (+800km.)

► En función de la ENERGÍA DETECTADA:

- Pasivos: Capta energía externo al sensor, del sol o emitida por elementos terrestres.

- Activos: Emite energía y capta el reflejo producido por la superficie terrestre.

►CENTRO DE RECEPCIÓN: Se transmite información digital a la tierra. Se corrige imperfecciones y se destacan algunos elementos.

► SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN:

EMPLEO DE LA TELEDETECCIÓN.

Aporta datos sobre el territorio de manera exacta, rápida y fiable.

Se obtienen gran cantidad de imágenes de amplias zonas terrestres.

Permite la observación periódica y la comparación.

Actualmente se emplea para observar la dinámica de los hielos o desiertos, el cambio climático, el agujero de ozono, el fenómeno de El Niño, usos del suelo, evaluaciones de daños en cultivos, para predecir cosechas y sequías, para detectar impactos de obras, mareas negras, para localizar fracturas, etc.

RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS

► La atmósfera es un filtro para las radiaciones.

Sólo se utilizan aquellas radiaciones que atraviesan la atmósfera : ventanas atmosféricas

►Zona visible (V) región central.

- Azul: (de 0,4-0,5) – B

- Verde: (0,5-0,6) – G

- Rojo: (0,6-0,7) – R

►Infrarrojo (IR)

- (IRP) infrarrojo próximo(0,7-1,3) Detecta masas vegetales

- (IRM) infrarrojo medio (1,3-8) detecta humedad.

- (IRT) infrarrojo lejano o térmico (8-14) detecta calor producido por el Sol, seres vivos, incendios.

►Microondas (1mm-1m.)

- Utilizadas para tomar imágenes sin iluminación o con

nubes.

IMÁGENES DE TELEDETECCIÓN

► Características de las imágenes: Están divididas en pequeños recuadros: pixel y es la superficie mínima detectada. Tiene asociado un valor, cifra o dígito.

► Resolución de un sensor: Es la medida de su capacidad para discriminar los detalles.

- Resolución espacial. Tamaño del píxel y representa el área menor que puede distinguirse de su entorno.

- Resolución temporal. Frecuencia con que se actualizan los datos.

- Resolución radiométrica. Capacidad para discriminar las variaciones de intensidad y se mide por el número de tonos de gris que posee una imagen.(6 bits por pixel –> 26=64 niveles gris)

► Resolución espectral. Longitudes de onda o bandas de detección que se es capaz de medir. (ver pag.70-fig.3.10).

► Obtención de imágenes en color: Cámaras compuestas por sensores digitales que son

sensibles a diferentes bandas o longitudes de onda. Combinando tres de esas bandas y asignándolas un color

a cada una: - Color natural o RGB=321 - Falso color o RGB=432 - Otras como RGB=754, RGB=742 . . .

Ver tabla 3.2 pag. 72

Ejercicio 5 pag. 72

Imágenes Landsat TM. ¿Cual es la resolución espacial

sabiendo que representa una superficie de 15x15 km.?

(pixel de 30x30m.) ¿Número de píxeles?

Mecanismos de la teledetección

►Órbitas de los satélites:

- Geoestacionaria: El satélite

está situado a gran altitud, siempre sobre el mismo punto, moviéndose de forma sincronizada con la rotación de la Tierra.

- Órbita polar: El satélite rota de forma circular pasando por los polos a baja altura.

► Sensores de barrido multiespectral:

- Los sensores hacen un barrido de la superficie de forma perpendicular al movimiento del satélite.

- Las radiaciones son separadas según su longitud de onda y convertidas en una señal digital.

► Sensores de microondas:

- Pasivos : captan la radiación

emitida por nieve o hielo (cuerpos fríos)

- Activos: RADAR. Se emite el pulso de microondas y se recoge.

La señal de microondas se distorsiona por la diferente reflexión de la cubiertas terrestres.

► Imagen radar del Envisat del derrame de crudo del Prestige

►Imágenes estereoscópicas: son dos imágenes realizadas del mismo punto, desde diferentes puntos. Se ve una imagen tridimensional.

Radarmetría: Los sensores radar nos dan información sobre la altitud del terreno. Radiometría y sus usos (sólo conceptos). Una disciplina complementaria de la teledetección es la radiometría, de radio (radiación) y metría (medición), que comprende un conjunto de métodos, basados en los fundamentos físicos de la radiación electromagnética, que permiten obtener información de los objetos o fenómenos estudiados. Sus usos son los vistos en teledetección: estudios de vegetación, contaminación, meteorología… Imágenes anaglíficas: Imágenes estereoscopicas generadas por una imagen roja y otra azul.

Imagen radar del volcán Pinatubo la sensación de color se logra combinando 3 señales recogidas (total, vertical y horizontal) y asignándoles 3 colores.

IMAGEN DE TELEDETECCION SATELITE LANDSAT

Imagen de teledetección

3.3.3. SIG

► Sistemas de información geográfica. Programas informáticos que contiene n una gran cantidad de datos de una zona organizados en capas. Base de datos con información geográfica.

Se puede gestionar fácilmente toda la información sobre un territorio.

Caseta meteorológica

SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG) Sistema informático que graba, almacena y analiza la información sobre los elementos que componen la superficie de la Tierra. Un SIG puede generar imágenes de un área en dos o tres dimensiones, representando elementos naturales como colinas o ríos, junto a elementos artificiales como carreteras, tendidos eléctricos, núcleos urbanos o estaciones de metro mediante puntos, líneas, figuras geométricas u otras. Los expertos utilizan las imágenes del SIG como modelos, realizan mediciones precisas, recogen datos y corroboran sus teorías con la ayuda del ordenador o computadora.

Los sistemas de información geográfica (SIG)

►El desarrollo de los ordenadores y de la red

Internet ha facilitado el acceso a diferentes sistemas de información geográfica (SIG).

►Estos sistemas ofrecen informaciones diversas: mapas, fotografías aéreas y de satélite, datos de poblaciones, de producciones agrícolas, etc.

Los sistemas de información geográfica (SIG)

► En muchos casos, la información de las bases de datos de un SIG se puede presentar en capas, estas se van superponiendo según la información que se necesite: los ríos, las carreteras, las poblaciones, la toponimia, los cultivos, etc. Estos sistemas permiten a su vez realizar diferentes cálculos, como distancias, rutas óptimas o superficies de campos.

► Los SPS más importantes son dos: el sistema GPS y el Galileo.

► Están formados por un conjunto de satélites artificiales que orbitan la Tierra. Cuando el receptor capta las señales de tres o más satélites puede realizar un cálculo y determinar su posición exacta sobre la superficie de la Tierra (latitud, longitud y altitud sobre el mar).

Proyecto Corine

http://dataservice.eea.europa.eu/atlas/default.asp?refid=2D511360-

4CD0-4F20-A817-B3A882ACE323

Imagen SIG

3.3.4. Sistema de posicionamiento global

► Sistema formado por unos aparatos que nos permiten conocer nuestra posición exacta sobre la superficie terrestre, gracias a la triangulación de las señales emitidas por satélites.

SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL Los satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) describen órbitas a gran altura sobre la Tierra en ubicaciones precisas. Permiten que el usuario de un receptor de GPS determine de forma exacta su latitud, longitud y altitud. El receptor mide el tiempo que tardan en llegar las señales enviadas desde los diferentes satélites (A, B y C). A partir de esos datos, el receptor triangula la posición exacta. En todo momento, cada punto de la Tierra recibe cobertura de varios satélites. Se necesitan tres satélites para determinar la latitud y la longitud, mientras que un cuarto satélite (D) es necesario para determinar la altitud.

USOS:

Control de tráfico, navegación, tráfico aéreo, rescate de personas, coordinación en extinción de incendios, realización de mapas, localización de animales, bosques, hábitats, explotaciones minerales, etc.

GPS y Galileo

Un navegador es un receptor GPS que contiene bases de datos y aplicaciones tomadas de un sistema de información geográfica (SIG).

El sistema de posicionamiento Galileo es un sistema similar al GPS, formado por treinta satélites puestos en órbita por la Agencia Espacial Europea (ESA),

Sistema Galileo

3.3.5. SATELITES DE OBSERVACION TERRESTRE

IMAGEN DEL NOAA-11

Google Earth es una aplicación informática asociada a un SIG accesible a través de internet.

3.3.6. Sistemas de alerta temprana

► La ONU impulsó el desarrollo de los sistemas de alerta temprana (SAT) para predecir, en la medida de lo posible, las catástrofes naturales tales como ciclones tropicales, tsunamis, lahares, erupciones volcánicas, incendios forestales e inundaciones.

► Un sistema de alerta temprana es cualquier dispositivo capaz de detectar una anomalía indicativa de que un riesgo está materializándose en forma de catástrofe. Los detectores de humo en los pasillos y habitaciones de un edificio son un SAT, igual que lo son la red de sismógrafos y termómetros que permiten saber si un volcán está entrando en actividad, o las boyas que detectan el paso de un tsunami.

Sistemas de alerta temprana

Informa de la proximidad de tsunamis

Hawai

Capta información sobre el oleaje, el viento y los movimientos sísmicos

Boya de Sistema de Alerta Temprana (SAT)