biología y geología 1.º bachillerato 13. conocer la tierra y descubrir su pasado esquema

Biología y Geología1.º Bachillerato

13. Conocer la Tierra y descubrir su pasado

ESQUEMA

DICIEMBRENOVIEMBRE

OCTUBRESEPTIEMBRE

AGOSTOJULIO

JUNIOMAYO

ABRILMARZO

FEBRERO

ENERO 1 de enero. Se forma la

Tierra

26 de febrero. Comienza la vida

15 de noviembre. Explosión Cámbrica

28 de noviembre. La vida invade los continentes

31 de diciembre. Aparecen los primeros

homínidos

27 de diciembre. Abundan los mamíferos

18 de diciembre. Abundan los reptiles

25 de diciembre. Extinción de los

dinosaurios

15 de diciembre. Comienza a formarse el

Atlántico



Reconstruir el pasado terrestre

Reconstruir el pasado terrestre Hay que realizar dos actividades:

1. Investigar los sucesos ocurridos2. Ordenarlos temporalmente

Cómo investigar qué ha ocurrido• La reconstrucción es posible ya que todos los sucesos geológicos generan cambios, y los cambios suelen dejar huellas

Los sucesos geológicos generan cambios• Hay que tener en cuenta la magnitud de los cambios, en su dimensión espacial y en su dimensión temporal



Reconstruir el pasado terrestreHuellas de cambios geológicos• Generalmente son la única pista de que dispondremos

¿Qué deja…Piroclastos,

Tillitas,Lodos….?

¿Qué deja…Pliegues,

Fallas directas,O inversas….?

¿Qué deja…Valles en V,Meandros,

cárcavas….?





LA CIENCIA DEL PLANETA QUE HABITAS

Tenemos tres métodos principales

Minería

Volcanes

Rocas profundas

Sondeos

Sísmico

Campo magnético

Norte magnéticoNorte geográfico

ASTRONÓMICOS

Aerolitos

Siderolitos

Sideritos

GEOFÍSICOSGEOLÓGICOS

Aportan poca información

Aportan datos sobre composiciónAportan mucha

información

Reconstruir el pasado terrestreEl principio del Actualismo (o uniformismo geológico)• Procesos similares, aunque ocurran en momentos y lugares distintos, dejan huellas similares• “Analizar los procesos actuales es la clave para interpretar los procesos pasados”• “Los procesos geológicos de épocas pasadas tuvieron su origen en las mismas causas que los actuales”• El Actualismo fue propuesto y defendido por Charles Lyell en su gran obra “Principios de Geología” de 1830.

• Tuvo una enorme influencia en la Geología y en la Biología modernas, al rechazar el “Catastrofismo”





RECONSTRUIIR EL PASADO TERRESTE

PRINCIPIO DEL ACTUALISMOLey o principio de la superposición.Cuando hay varias capas en una columna estratigráfica, las que están abajo serán más antiguas que las situadas arriba. Cuando esto ocurre se puede hablar de una sucesión normal, y las capas aparecerán igual que cuando se han depositado, La ley de superposición es consecuencia de la gravedad, pero no siempre se cumple a escala global sino que es válido a escala de unidad genética; de aquí que se pueda definir al estrato como aquella parte de la columna estratigráfica, para la que es válido el principio de superposición. Un ejemplo en el que no se cumple la ley de superposición son los depósitos cuaternarios.

Ley de la sucesión faunística. Aceptamos que los fósiles se suceden en las capas siguiendo una determinada ley que viene influenciada por la evolución.Esta ley se deriva de la coincidencia de dos hechos; por un lado, el de la superposición y por otro, el cambio de la fauna y flora a través del tiempo.

Ley de La continuidad litológica.A esta ley también se la conoce como falsa ley de la continuidad litológica, pues su campo de validez es mínimo a cualquier escala. Supone que capas con la misma litología tienen igual edad.

Ley del actualismo. Se basa en la comparación entre lo actual y lo antiguo. “El presente es la clave del pasado”. Al principio de su publicación se admitió que las fuentes energéticas que actuaron en el pasado eran las mismas que las que actúan en el presente, pero esta idea la enmascaró un poco Lyell diciendo que los fenómenos no son los mismos, sino que son análogos en naturaleza e intensidad (Principio de uniformismo).

Métodos de datación. Edad relativa

Principios fundamentales de datación

Después de conocer los hechos, hay que ordenarlos en el tiempo:• Datación relativa: antes de o después de• Datación absuluta: fecha más o menos exacta

Formulados por Steno en el siglo XVIII:• Principio de horizontalidad inicial de los estratos• Principio de superposición de los estratos

Los materiales se ordenan cronológicamente en una columna estratigráfica, indicando los tipos de roca, los fósiles, las estructuras…



Métodos de datación. Edad relativa

Ejemplo de columna estratigráfica



Métodos de datación. Edad relativaElementos de estratigrafía



Métodos de datación. Edad relativaCriterios de polaridad• Puede ocurrir que los estratos hayan sido plegados o invertidos• Entonces no vale el principio de superposición, y necesitamos criterios de polaridad:



Métodos de datación. Edad relativaConcordancias y discordancias• Dos materiales son concordantes si la superficie que los separa es paralela a los planos de estratificación.

• Las discordancias implican procesos ocurridos entre la deposición de ambos materiales (erosión, plegamiento…)



Secuencia de acontecimientosPrincipio de relaciones cruzadas• Todo proceso es posterior a las estructuras a las que afecta

Ejemplo• Reconstruir la historia geológica del siguiente corte



Secuencia de acontecimientos



Secuencia de acontecimientosD

os e

jem

plos

más

…



Datación absoluta: Reloj geológicoIsótopos radiactivos• Los elementos radiactivos se desintegran con un ritmo fijo y constante.• Un elemento padre se transforma progresivamente en elemento hijo• La vida media o período de semidesintegración es el tiempo en que una muestra radiactiva queda reducida a la mitad

Tiempo

m = período de semidesintegración



Datación absoluta: Reloj geológicoDataciones radiométricas• Si conocemos la vida media de un isótopo, y medimos las cantidades de elementos padre e hijo en una muestra, conoceremos el tiempo transcurrido.• Así determinamos la edad de las rocas



Datación absoluta: Reloj geológicoOtros métodos de datación• Cualquier proceso natural rítmico puede usarse como método de datación, siempre y cuando ocurra a un ritmo constante

Varvas glaciares• Son sedimentos de origen glaciar, en lagos que se hielan y deshielan.• Cada año se depositan dos capas de sedimento

Anillos de crecimiento• Los árboles de climas estacionales producen dos anillos de crecimiento anuales.• Algunos corales producen dos capas diarias de calcita, con una separación anual



Los Fósiles y la información que proporcionanFósil: resto de organismo del pasado o de su actividad, conservado de manera permanente

Fosilización: en general afecta a partes duras, que se mineralizan y transforman en roca

CarbonataciónSilicificaciónPiritización

CarbonificaciónFosfatación



Los Fósiles y la información que proporcionan

Molde externo e interno de Anmonites

coprolitos

icnitas



Los Fósiles y la información que proporcionanOtros procesos de fosilizaciónA veces, en ciertas condiciones, pueden fosilizar otras cosas:

Ámbar: resina fósil de coníferas, que puede contener artrópodos

Asfalto: puede contener restos biológicos bien conservados, ya que se impide la putrefacción

Hielo: puede contener restos de grandes mamíferos, como los mamuts siberianos



Los Fósiles y la información que proporcionan¿Qué información proporcionan los fósiles?

La vida en el pasado: cómo eran los seres vivos, su forma de vida, su distribución, etc, etc.El ambiente de formación de la roca: oceánico o continental, de clima frío o cálido, etc, etc.Cuándo: algunos fósiles sirven para datar las rocas que los contienen (fósiles-guía)

• Vivieron durante un período muy corto• Amplia distribución geográfica• Muy abundantes en sus ecosistemas



Los Fósiles y la información que proporcionanFaciesEs el conjunto de características litológicas (textura, composición…) y paleontológicas que nos informan sobre las condiciones de formación de una roca.

Se habla entonces de litofacies y de biofaciesDependen del ambiente sedimentario de formación




14. Origen y estructura de la Tierra

ESQUEMA



Origen del sistema solar según la teoría planetesimal

1 Colapso gravitatorio. Hace 4600 millones de años una nebulosa giratoria de polvo y gas comenzó a contraerse.

En las zonas galácticas en las que se forman estrellas se encuentran siempre nubes de gas y polvo, las nebulosas.

2 La contracción o colapso forma una gran masa central y un disco giratorio. La colisión de las partículas en la masa central libera energía. Comienza la fusión nuclear del hidrógeno (nace una estrella, el protosol en la nebulosa).

Algunos de estos discos, contienen partículas mayores que el polvo interestelar formados por hielo y silicatos.

3 En el resto de la nebulosa, las partículas chocan y se fusionan originando otras mayores (entre varios cm y km). Son los planetesimales.

4 Las colisiones de los planetesimales y su acreción originaría los protoplanetas.

Júpiter es el planeta menos evolucionado y tiene una gran identidad química con el Sol.

5 En torno a los planetas gigantes se produjo un colapso gravitatorio similar al del Sol, aunque su menor masa impidió los procesos de fusión nuclear. Fue el origen de los anillos y satélites



Origen de la Tierra

En el interior del disco nebular que rodeaba al protosol, la acreción de planetesimales permitió la formación del protoplaneta terrestre.

Disco nebular

Acreción de planetesimales

Aumento de la temperatura que favoreció la diferen-ciación por densidades

En esta fase de formación de la Tierra, la temperatura aumentó por los impactos de los planetesimales y por la desintegración de isótopos radiactivos.

Permitió la diferenciación por densidades y a su vez ocurrió la desgasificación del planeta.

La Tierra se enfrió. Se condensó el vapor de agua, ocupando las aguas los niveles más bajos formando océanos.



Origen de la Luna

Una teoría clásica dice que la Luna pudo haberse formado a la vez que la Tierra, siguiendo un proceso paralelo. No es así, pues sus densidades deberían ser similares y no lo son.

La colisión de un pequeño planeta pudo provocar la formación de la Luna.

Otra dice que la Luna se formó en otro lugar y fue capturada por la Tierra posteriormente.

La más actual propuesta por Hartmann y Davis dice que un planeta de tipo terrestre y tamaño similar a Marte, colisionó con la Tierra quedando parte del astro orbitando en torno a la Tierra. La acreción de materiales originó la Luna.



¿Cómo es el interior terrestre? Algunos datos directos

Las minas son excavaciones que se realizan para extraer minerales.

Los sondeos son perforaciones taladradas en el subsuelo.

Minas y sondeos

Volcanes

Océano Atlántico

Océano Índico

Sudáfrica

KimberlitasGrafito

DiamanteMANTO

El magma, al ascender, arrastra fragmentos de rocas del interior.

50 km

100 km

200 km

150 km



Masa y densidad de la tierra

3

2

R34

GgR

π

2dmM

GF

V

Md

gmF 2dmM

Ggm

G

gRM

2

Para un cuerpo situado en la superficie terrestre F es la fuerza con la que es atraído por la tierra.

Para calcular la masa recurrimos a la ley de la gravitación universal.

Si consideramos como aproximación que la Tierra es una esfera perfecta, su volumen será:

la distancia entre los dos cuerpos es el radio terrestre

R34

Gg

π

RG

3gπ4

3cm

g5,52

Este valor de la densidad contrasta con la densidad media de las rocas que constituyen los continentes que es de

3cm

g2,7

3RV 3

4



El interior es más denso

1000

2

4

6

8

10

12

14

2900 5100

RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE LOS MATERIALES TERRESTRES Y LA PROFUNDIDAD

Profundidad (km)

Den

sida

d (

g/ c

m3 )

La densidad media de la Tierra es de 5,52 g/cm3 y la densidad media de las rocas de los continentes 2,7 g/cm3.

Wiechert pensó que el interior terrestre debería tener un material más denso.

La existencia de un campo magnético terrestre apoyaría esta hipótesis.

Entre los elementos que podrían formar el núcleo terrestre se encuentra el hierro.



Sismos y ondas sísmicas

Ondas P

Ondas S

Escarpe de falla

Epicentro

HipocentroFrentes de onda Falla

La vibración del hipocentro se propaga en forma de ondas sísmicas que van en todas direcciones.

dirección de vibración de las partículas

dirección de propagación de la onda

dirección de vibración de las partículas

dirección de propagación de la onda

TERREMOTO PRODUCIDO POR UNA FALLA



Estudio de la dirección de las ondas sísmicas (I)

1

2

1

2

1

2

4

3

1

2

4

3

i

r

i

r

La velocidad a la que se propagan las ondas depende de las características de los materiales por los que

viajan. Cada cambio en la velocidad provoca un cambio en la dirección de la onda (refracción).

12 VV

ir ˆˆ

12 VV

ir ˆˆ

4321 VVVV

4321 VVVV



Estudio de la dirección de las ondas sísmicas (II)

Al atravesar el interior del planeta las ondas P y S sufren cambios de dirección.

0°

143°

143°

103°

103°

Zona de sombra

Zona de sombra

Solo se reciben ondas P

Las zonas de sombra son lugares en los que no se reciben las ondas de un sismo.

Se reciben ondas P y S

Se reciben ondas P y S



¿Qué información aportan los terremotos?

23456789

1011121314

2 000 4 000 6 000

La velocidad de propagación de las ondas sísmicas en el interior terrestre sufre variaciones graduales y, a veces, cambios bruscos denominados discontinuidades.

Profundidad (km)

670 2 900 5 150

NúcleoManto

Las discontinuidades sísmicas se utilizan para diferenciar las capas del interior del planeta.

Ondas P

Ondas S

Vel

oci

dad

(km

/s)

Discontinuidad de Mohorovicic

Discontinuidad de Gutenberg

Discontinuidad de Lehmann



Datos indirectos

TEMPERATURA DEL INTERIOR TERRESTRE

2 0001 000

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

3 000 5 0004 000 6 000Profundidad (km)

Tem

per

atur

a (0

C)

Existe un gradiente geotérmico que va reduciéndose con la profundidad.

MAGNETISMO TERRESTRE

Que la Tierra posea un campo magnético apoya la idea de que el núcleo es metálico.

Según la teoría más aceptada, la Tierra funciona como una dinamo autoinducida.

Según esta teoría el hierro fundido en el núcleo externo circula debido a:

•La rotación terrestre.

•Las corrientes de convención generadas por el calor interno.

METEORITOS

Si un material es abundante en los meteoritos, es frecuente en el sistema solar y también formará parte de la Tierra.



Unidades geoquímicas

Entre 25 y 70 km.Muy heterogénea.Rocas poco densas (2,7 g/cm3).Edad de las rocas entre 0 y 4000 M. a.

Entre 5 y 10 km.Más delgada.Rocas de densidad media (3 g/cm3).Edad de las rocas entre 0 y 180 M. a.

Desde la base de la corteza hasta 2900 km.

Representa el 83% del volumen total de la Tierra.

Densidad del manto superior 3,3 g/cm3.

Densidad del manto inferior 5,5 g/cm3.

Desde los 2900 km al centro del planeta.

Representa el 16% del volumen total del planeta.

Densidad alta (10 a 13 g/cm3).

Compuesto principalmente por hierro y níquel.

Si el criterio utilizado para distinguir las capas concéntricas que forman el planeta, es la composición química entonces hablamos de unidades geoquímicas: corteza, manto y núcleo.

MANTO NÚCLEO

CORTEZACONTINENTAL

CORTEZAOCEÁNICA

CORTEZA

UNIDADES GEOQUÍMICAS



Una imagen del interior terrestre

LitosferaMoho

Zona de subducción

Manto superior sublitosférico

Manto inferior

Manto superior sublitosférico

Corteza continental

Corteza oceánica

Moho

Manto Núcleo externo Núcleo

interno

Carletonville Suráfrica 3,8 km

MurmanskRusia 12 km

Mina más profunda

Sondeo más profundo

Moho

Manto2885 km

Núcleo externo 2270 km

Núcleo interno 1216 km



Principales discontinuidades y su interpretación

Corteza

Manto

Núcleo

30 km

2900km

Discontinuidad de Mohorovicic

Discontinuidad de Gutenberg

DISCONTINUIDAD DE MOHOROVICIC

DISCONTINUIDAD DE GUTENBERG

Su profundidad en los continentes oscila entre 25 y 70 km y en los océanos entre 5 y 10 km.

Separa el manto del núcleo.

Se encuentra a 2900 km de profundidad.

En ella la velocidad de las ondas P cae bruscamente y las ondas S dejan de propagarse.

Esta discontinuidad separa el núcleo externo fundido del interno sólido.

DISCONTINUIDAD DE LEHMANN5150km

Discontinuidad de Lehmann



Unidades dinámicas

LITOSFERANÚCLEO

EXTERNOMANTO

INFERIOR

NÚCLEO INTERNO

La más externa. Rígida. La litosfera oceánica de 50 a 100 km de espesor. La litosfera continental de 100 a 200 km.

MANTO SUPERIOR SUBLITOSFÉRICO

Capa plástica. Hasta los 670 km de profundidad. Materiales en estado sólido. Existen corrientes de convección con movimientos de 1 a 12 cm por año.

Incluye el resto del manto bajo la astenosfera. Sus rocas están sometidas a corrientes de convección. En su base se encuentra la capa D’’ integrada por los “posos del manto”.

Llega a los 5150 km. Se encuentra en estado líquido. Tienen corrientes de convección y crea el campo magnético terrestre.

Formado por hierro sólido cristalizado. Su tamaño aumenta algunas décimas de milímetro por año.

UNIDADES DINÁMICAS


15. Dinámica litosférica

ESQUEMA



Isostasia

C

B

La isostasia es el mecanismo de ajuste que permite explicar los movimientos verticales de la corteza.

ElevaciónSubsidencia

Depósitos

A

La recuperación se distribuye regionalmente por lo que no se producen grandes saltos laterales.

C

La erosión retira materiales de las zonas más altas, activándose la recuperación isostática que elevará la base de la cordillera.

B

Corteza continental

Cordillera

Corteza oceánica

Erosión

A En las cordilleras la corteza es más profunda.



Los argumentos de Wegener

Argumentos geográficos

Argumentos paleoclimáticos

Argumentos geológicos

Argumentos paleontológicos

La forma de los continentes permitía encajarlos como si fuesen las piezas de un rompecabezas.

Muchos fósiles iguales se encontraban en continentes muy alejados.

Existe continuidad entre cordilleras y otras formaciones geológicas a ambos lados del Atlántico.

Existen depósitos glaciares de la misma antigüedad en lugares muy alejados.

Granitos antiguos

Cadenas montañosas

Casquete glaciar (300 m.a.)



De la deriva continental a la tectónica de placas

Los desaciertos de la teoría de Wegener eran básicamente dos:

Las causas de los movimientos no son la fuga polar y el frenado mareal.

Los continentes no se desplazaban sobre los fondos oceánicos.

Los avances tecnológicos permiten elaborar mapas más precisos de los fondos oceánicos que revelan:

• La existencia de la dorsal oceánica de 60000 km.

• La ausencia de sedimentos en las dorsales y su escasez en el resto de los fondos

• La juventud de la corteza oceánica

ContinentePlataforma continental

Solapamiento

Huellas

En 1964 Bullard comprueba que añadiendo la plataforma continental, el encaje de los continentes es casi perfecto.

En 1968 se completa la teoría de la tectónica de placas.



Dorsales oceánicas

Plataforma continental

DorsalTalud

Islas volcánicas

• El océano Atlántico está recorrido de Norte a Sur por la dorsal oceánica.

• Tiene un surco central limitado a ambos lados por fallas normales, que se denomina rift.

SedimentosLitosfera

Placa A Placa B

LitosferaCorteza oceánica

Zona de fractura

• En las dorsales las rocas son actuales y su antigüedad se incrementa al distanciarnos de ellas.



Extensión del fondo oceánico

Magma

Magma

Magma

Las dorsales son lugares en los que se genera nueva litosfera oceánica a partir de materiales procedentes del interior.

• Esta teoría explica la actividad volcánica y sísmica que tiene lugar en las dorsales.

• La litosfera recién creada se aleja a ambos lados de la dorsal.

• El fondo se comporta como una grabadora que registra la orientación del campo magnético terrestre a medida que se incorpora el nuevo magma.



Convergencia continental-oceánica

La litosfera continental es más ligera y gruesa que la oceánica. Por esta razón, al converger ambas la oceánica se introduce bajo la continental.

Placa continental

Magma

Fusión parcialAstenosfera

Litosfera

Corteza continentalCorteza

oceánicaSismos de foco somero

Prisma de acreción

Obducción

Sismos de foco intermedio

Sismos de foco profundo

Los terremotos según la profundidad del foco sísmico se clasifican en:

Someros , profundidad menor de 70 km.

Intermedios, foco entre 70 y 300 km.

Profundos, foco entre 300 y 700 km.



Convergencia oceánica-oceánica

Zona de subducción

Astenosfera

Litosfera

Fusión parcial

100 km

200 km

300 km

Arco de islasFosa oceánica

Corteza oceánica

La litosfera oceánica aumenta su potencia y densidad a medida que envejece. Cuando su edad se sitúa en torno a los 150 m.a. su densidad es mayor que la de la astenosfera y sufre una subducción espontánea.



Convergencia continental-continental

Astenosfera

Fusión parcial

Fosa

Tras la subducción del tramo oceánico, se puede producir el encuentro de dos continentes. Se produciría entonces una colisión y el cabalgamiento de un continente sobre otro.

Este tipo de convergencia ha originado cordilleras como el Himalaya o los Alpes.

LitosferaCorteza continental Subducción

Sedimento

SUBDUCCIÓN DEL TRAMO OCEÁNICO

COLISIÓNCONTINENTAL

Himalayas

Astenosfera

IndiaMeseta del Tibet



Fallas transformantes

Las fallas transformantes se producen por el deslizamiento lateral de una placa con respecto a la otra. No se crea ni se destruye litosfera; se les denomina bordes conservativos.

Dorsal

Dorsal

Falla transformante

No hay vulcanismo asociado, sin embargo, los terremotos son frecuentes.



Características asociadas a cada tipo de margen

TIPO DE MARGEN DIVERGENTE CONVERGENTE TRANSFORMANTE

MOVIMIENTO EXTENSIÓN SUBDUCCIÓNDESPLAZAMIENTO

LATERAL

EFECTOCONSTRUCTIVO(se crea litosfera)

DESTRUCTIVO(se destruye litosfera)

CONSERVATIVO(ni se destruye ni se

crea litosfera)

TOPOGRAFÍA DORSAL / RIFTFOSA y/o

CORDILLERAS DE PLEGAMIENTO

POCO DESTACABLE

VULCANISMO SÍ (basaltos) SÍ (andesitas) NO

SISMICIDAD SÍ (de foco somero)

SÍ (de foco somero, intermedio y

profundo)SÍ (de foco somero)



El motor de las placas

INTERPRETACIÓN CLÁSICA INTERPRETACIÓN MODERNA

Las placas son arrastradas por el movimiento de los materiales de la astenosfera debajo de ella.

Las placas se desplazarían pasivamente.

La gravedad tiene un papel central entre las causas del movimiento de las placas.

La litosfera subducida es densa y fría y las presiones del manto la hacen aún más densa. El extremo de la placa subducida tira de ella y la arrastra.

Litosfera oceánica

Astenosfera

Zona desubducción

Núcleo

Mesosfera

Astenosfera

Zona desubducción

Núcleo

Mesosfera

Punto caliente

Capa “D”



Las placas litosféricas y sus bordes

Subducción Falla transformante

Placa Norteamericana

Placa Pacífica

Placa Euroasiática

Placa Pacífica

Placa Arábiga

Placa Africana

Placa Indoaustraliana

Placa de

Nazca

Placa de Cocos

Placa Antártica

Placa del Caribe

Placa Filipina

Placa Suramericana

Placa Juan de Fuca

Dorsal oceánica

biología y geología 1.º bachillerato 13. conocer la tierra y descubrir su pasado esquema

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