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Las Ciencias Geológicas. La corteza terrestre. El ciclo
geológico de las rocas
Bibliografía recomendada y utilizada en las diapositivas
Tarbuck, E.J., Lutgens, F.K. (1999). Ciencias de
la Tierra. Prentice Hall, Madrid.
Web de Geología de la Universidad de Tromso
(Noruega): http://www.ig.uit.no/webgeology/
Web de Geología University of Bristol
http://www.earth4567.com/
Geoesfera. Documentales de la BBC
La Geología
Geología – la ciencia que persigue la comprensión del planeta Tierra
• Geología histórica – busca comprender el origen de la Tierra y su evolución a lo largo del tiempo
• Geología física – estudia los materiales que componen la tierra y busca comprender los diferentes procesos que actúan debajo y encima de la superficie terrestre
La Geología
La Geología, el hombre y el medio
ambiente
• Existen numerosas relaciones importantes
entre la humanidad y el entorno natural
• Los problemas y cuestiones tratados por
la Geología incluyen
• Los riesgos naturales, los recursos y las
cuestiones ambientales
La Geología
Algunas reseñas históricas acerca de la
Geología
• La naturaleza de nuestro planeta ha sido
objeto de estudio durante siglos
• Catastrofismo
• Uniformismo y el nacimiento de la Geología
actual
Tiempo geológico
La magnitud del tiempo geológico
• Supone enormes períodos de tiempo
(millones o miles de millones de años)
• Es importante la apreciación de la magnitud
del tiempo geológico porque muchos
procesos son graduales
Tiempo geológico
La datación relativa y la escala de tiempo
geológico
• La datación relativa significa que los datos
se colocan en su frecuencia u orden
adecuados sin conocer su edad en años
Los geólogos pueden ahora asignar fechas
bastante exactas a los acontecimientos de la
historia de la Tierra
Material complementario: Traducido de laweb de Geología de la Universidad deBristol: http://www.earth4567.com/
Tiempo geológico
Tiempo geológico
Parte 1. La Edad de la Tierra
Edad de la Tierra (1): Eternidad
Aristóteles
(384-322 AC)
• En la filosofía clásica la Tierra era
eterna, y su edad irrelevante
Edad de la Tierra (2): La Biblia. Catastrofismo
4004 BC
• In 1654 James Ussher calcula que la Tierra fue creada en 4004 AC
• Obtuvo esta cifra utilizando datos de la Biblia y de otros textos de Oriente Medio
• La fecha se hizo tan popular que fue impresa con el Libro del Genesis
Obispo Ussher
(1581-1656)
Edad de la Tierra (3): Experimentos
Conde de Buffon(1707-1788)
• In 1760, Buffon
midió el tiempo de
enfriamiento de bolas
de hierro fundido de
diferente tamaño
• Extrapolando al tamaño
de la Tierra
(75,000 años para
enfriarse)
Una de las bolas
de hierro de Buffon
Edad de la Tierra (4): Más Física
Lord Kelvin
(1824-1907)William Thompson
• In 1862, Lord Kelvin
asume que la Tierra
originalmente tenía una
temperatura de 7000°F
• Asume un gradiente
geotérmico (1°F/50 ft)
• Estima la edad de
enfriamiento
(20 millones de años)
Gradiente
geotérmico
Edad de la Tierra (5): Geología
Charles Lyell
(1797-1875)
• Si la velocidad de sedimentación en el
pasado fue similar a la actual, la Tierra
deberá ser muy antigua
(centenares de millones de años)
Edad de la Tierra (6): Salinidad
• En 1899, John Joly calcula la edad de la
Tierra usando la salinidad del océano
(80-150 million years)
• Cuánta sal había en el océano?
• Cuánta sal aportan los ríos cada año?
John Joly (1857-1933)
cristales
de sal
Tiempo geológico
Parte 2. La Historia de la Tierra
Geología Histórica (1): Estratos
Nicolas Steno
(1638-1686)
Estrato más
viejo
Estrato más
joven
© Howard Falcon-Lang
Geología Histórica (2): Lagunas. Uniformismo
• La discontinuidad de Hutton muestra que
había grandes lagunas en el registro
geológico del tiempo.
James Hutton
(1726-1797)
Copyright © Marli Miller, University of Oregon
Siccar Point
Geología Histórica (3): Mapas
William Smith
(1769-1839)
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:William_Smith.g.jpg
El mapa que
cambió el mundo
Algunos de los
Fósiles de Smith
Geología Histórica (4): Fósiles
Cuvier
• Cuvier mostró que
algunos animales
se habían extinguido
• Lyell usó los tipos
de fósiles para dividir
el tiempo geológico
• Las rocas antiguas
contienen más fósiles
de animales
extinguidos que las
rocas más jóvenesCharles Lyell
(1797-1875)
Georges Cuvier
(1769-1832)
Geología Histórica (5): Estratigrafía
El estudio de la edad las rocas clasifica la historia de la Tierra
en períodos geológicos y nace una nueva ciencia: estratigrafía
MurchisonSedgewick
Geología Histórica (6): Datación relativa.Períodos
Carbonífero
Cámbrico
Ordovícico
Silúrico
Devónico
Pérmico
Triásico
Jurásico
Cretácico Terciario
Cuaternario
Geología Histórica (7): Ejemplo
Impacto
Extinción
Cretácico
Paleógeno
La escala de tiempo geológico
Eón Período Época Desarrollo de plantas y animales
Fanero
zoic
o
Espacio de tiempo relativo de las eras
Precámbrico
Denominado colectivamente precámbrico, abarca alrededor del 88 por ciento de la escala de tiempo geológico
Prote-rozoico
Desarrollo de los seres humanos
«Edad de los mamíferos»
Extinción de los dinosaurios y otras muchas
especies
Primeras plantas con flores
Primeras aves
Dinosaurios dominantes
Extinción de los trilobites y muchos
otros animales marinos
Primeros reptiles
Grandes pantanos carboníferos
Anfibios abundantes
Primeros insectos fósiles
Peces dominantes Primeras plantas
terrestres
Primeros peces
Trilobites
dominantes
Primeros
organismos con
concha
Primeros organismos
pluricelulares Primeros
organismos unicelulares
Origen de la Tierra
Paleozoico
Mesozoico
CenozoicoHoloceno 0,01 PleistocenoCuaternario
Plioceno 1,8
Mioceno 5,3
Oligoceno 23,8
Eoceno 33,7
Paleoceno 54,8
Terciario
Cenozoic
o
«Edad de los reptiles»
Cretácico
Jurásico
Tirásico
Mesozoic
o
Pérmico
«Edad de los anfibios»
Misisipiense
Pensilvaniense
Devónico
«Edad de los
invertebrados»
«Edad de los
peces»Silúrico
Ordovícico
Cámbrico
Arcaico
Hádico
Tiempo geológico
Parte 3. Datación radiactiva
Datación radiactiva (1): Descubrimiento
Henri Becquerel
(1852-1908)
• En 1896, el descubrimiento de la
radiactividad allanó el camino para la
datación precisa de los acontecimientos
en el registro geológico.
Datación radiactiva (2): Vida media
Vida media o período de semidesintegración: tiempo que
transcurre para que se desintegren la mitad de los átomos
de una muestra
Vida media: 0
Vida media: 1
Vida media: 2
Datación radiactiva (3): Series de desintegración
Diferentes isótopos radiactivos tienen distinta vida media
Isótopos con larga vida media se usan para datar rocas antiguas
Series de desintegración Vida media
40K to 40Ar 1250 Ma
147Sm to 143Nd 1060 Ma
235U to 207Pb 704 Ma
238U to 206Pb 4468 Ma
14C to 14N 5370 years
Escala de tiempogeológico
Arqueología
Datación radiactiva (4): Pioneros
Arthur Holmes
(1890-1965)
Ernest Rutherford
(1871-1937)
• Rutherford descubrió una
técnica para datar la edad
de las rocas en 1904.
• Holmes perfeccionó ese
método de datación
radiactiva y en 1913 calculó
que la edad de unas rocas
de Ceilán era de
1600 millones de años
Datación radiactiva (5): Rocas más antiguas
• Las rocas más antiguas
son los gneises de Acasta
al norte de Canada
• 4030 millones de años
Gneises de Acasta
Zircon mineral
Datación radiactiva (6): El grano mineral más antiguo
4404 Ma
zircon grain
© NASA
• La escama mineral más antigua en Jack Hills, Australia
• El material erosionado de la primera corteza y luego depositado en una nueva roca.Fecha de la primera corteza de la Tierra alrededor de 4404 millones de años
Datación radiactiva (7): Meteoritos
• Los meteoritos tienen la edad
de la formación del Sistema
Solar y de la Tierra
(4550 millones de años)Nebulosa del Cangrejo
Meteorito del Cañón del Diablo
La escala de tiempo geológico
Eón Período Época Desarrollo de plantas y animales
Fanero
zoic
o
Espacio de tiempo relativo de las eras
Precámbrico
Denominado colectivamente precámbrico, abarca alrededor del 88 por ciento de la escala de tiempo geológico
Prote-rozoico
Desarrollo de los seres humanos
«Edad de los mamíferos»
Extinción de los dinosaurios y otras muchas
especies
Primeras plantas con flores
Primeras aves
Dinosaurios dominantes
Extinción de los trilobites y muchos
otros animales marinos
Primeros reptiles
Grandes pantanos carboníferos
Anfibios abundantes
Primeros insectos fósiles
Peces dominantes Primeras plantas
terrestres
Primeros peces
Trilobites
dominantes
Primeros
organismos con
concha
Primeros organismos
pluricelulares Primeros
organismos unicelulares
Origen de la Tierra
Paleozoico
Mesozoico
CenozoicoHoloceno 0,01 PleistocenoCuaternario
Plioceno 1,8
Mioceno 5,3
Oligoceno 23,8
Eoceno 33,7
Paleoceno 54,8
Terciario
Cenozoic
o
«Edad de los reptiles»
Cretácico
Jurásico
Tirásico
Mesozoic
o
Pérmico
«Edad de los anfibios»
Misisipiense
Pensilvaniense
Devónico
«Edad de los
invertebrados»
«Edad de los
peces»Silúrico
Ordovícico
Cámbrico
Arcaico
Hádico
Una visión de la Tierra
La Tierra es un planeta pequeño y
autónomo
Las cuatro esferas de la Tierra
• Hidrosfera
• Atmósfera
• Biosfera
• Tierra sólida
Evolución temprana de la Tierra
El origen del planeta Tierra
• La mayoría de los investigadores cree que la
Tierra y los otros planetas se formaron
esencialmente al mismo tiempo
• Hipótesis de la nebulosa
• Nube en rotación denominada nebulosa solar
• Compuesta de hidrógeno y helio
• La nebulosa empezó a contraerse hace cerca de
5.000 millones de años
Evolución temprana de la Tierra
El origen del planeta Tierra
• Hipótesis de la nebulosa
• Adopta la forma de un disco plano con protosol
en el centro
• Los planetas interiores empezaron a formarse a
partir de sustancias metálicas y rocosas
• Los planetas exteriores, más grandes,
empezaron a formarse a partir de fragmentos de
hielo (H2O, CO2 y otros)
Evolución temprana de la Tierra
Formación de la estructura en capas de la Tierra
• Los metales se hundieron hacia el centro
• Las rocas fundidas ascendieron para formar la corteza primitiva
• La diferenciación química estableció las tres divisiones básicas del interior de la Tierra
• La atmósfera primitiva se desarrolló a partir de los gases del interior de la Tierra
Material complementario : para obtener información rápida sobre el origen del Universo y del planeta Tierra
Por ejemplo:
http://www.youtube.com/watch?v=Ef8TGxotENM
Estructura interna de la Tierra
Capas definidas por su composición
• Corteza
• Manto
• Núcleo
Capas definidas por sus propiedades físicas
• Litosfera
• Astenosfera
• Mesosfera
• Núcleos interno y externo
Capas definidas por su composición
Corteza – capa externa comparativamente fina cuyo grosor oscila entre 3 km, en las cordilleras oceánicas, y 70 km, en algunos cinturones montañosos
Manto – una capa de roca sólida (rica en sílice) que se extiende hasta una profundidad de unos 2.900 km
Núcleo – una esfera rica en hierro con un radio de 3.486 km
Descubrimiento de los límites principales de la Tierra
El Moho (discontinuidad de Mohorovicic)
• Descubierto en 1909 por Andriaja Mohorovicic
• Separa los materiales de la corteza de las rocas del
manto subyacente
• Lo identificó por un cambio en la velocidad de las
ondas P
Descubrimiento de los límites principales de la Tierra
Límite núcleo-manto
• Descubierto en 1914 por Beno Gutenberg
• Se basó en la observación de que las ondas P
desaparecen por completo a unos 105° desde
un terremoto y reaparecen a los 140°
• El cinturón de 35° de anchura se denomina
zona de sombra de las ondas P
Zona de sombra de las
ondas P
Epicentro del terremoto
Registro de ondas P
Zona de sombra de las ondas P
Registro de ondas P
Zona de sombra de las ondas P
Manto
Núcleo externo
Núcleo interno
La estructura en capas
de la TierraFigura 1.5
Corteza oceánica
Corteza continental
Litosdera (esfera de roca)
Astenosfera (esfera débil)
Pro
fundid
ad (
km
)
Astenosfera
Mesosfera
Manto
Núcleo
Núcleo interno
Mesosfera (manto inferior)
Núcleo externo
Corteza
Litosfera
Litosfera
Material complementario : para obtener información de la estructura interna de la Tierra
http://ansatte.uit.no/kare.kullerud/webgeology/webgeology_files/spanish/interiorTierra_8.html
La superficie de la Tierra
La superficie de la Tierra
• Continentes
• Océanos
Continentes
• Cinturones montañosos
• Los rasgos más prominentes de los continentes
• El interior estable
• También denominado cratón – compuesto por
escudos y plataformas estables
La superficie de la Tierra
Cuencas oceánicas
• Márgenes continentales
• Incluye la plataforma continental, el talud
continental y el pie de talud
• Cuencas oceánicas profundas
• Llanuras abisales
• Fosas submarinas
• Montes submarinos
La superficie de la Tierra
Cuencas oceánicas
• Sistema de dorsales oceánicas
• La estructura topográfica más prominente de la
Tierra
• Compuesto por rocas ígneas que han sido
fracturadas y elevadas
Material complementario : Tectónica de placas
http://ansatte.uit.no/kare.kullerud/webgeology/webgeology_files/spanish/plate_tect_sp.html
Las rocas y el ciclo de las rocas
Tipos de roca básicos
• Rocas ígneas
• Enfriamiento y solidificación del magma (roca
fundida)
• Entre ellas están el granito y el basalto
• Rocas sedimentarias
• Se acumulan en capas de la superficie terrestre
• Los sedimentos se forman a partir del desgaste de
rocas preexistentes
Las rocas y el ciclo de las rocas
Tipos de roca básicos
• Rocas sedimentarias
• Entre ellas están la arenisca y la piedra caliza
• Rocas metamórficas
• Formadas por el «cambio» de las rocas ígneas,
sedimentarias u otras metamórficas preexistentes
• Las fuerzas impulsoras se incrementan con el calor
y la presión
• Entre ellas están el gneis y el mármol
Las rocas y el ciclo de las rocas
El ciclo de las rocas: uno de los subsistemas
de la Tierra
• La curva que implica el proceso por el cual una
roca cambia a otra
• Ilustra los diferentes procesos y caminos en los
que los materiales terrestres cambian tanto en
la superficie como dentro de la Tierra
El ciclo de las rocas
Sedimento
Meteorización, transporte y sedimentación
Cementación y compactación (litificación)
Ascenso, meteorización, transporte y sedimentación
Ascenso, meteorización, transporte y sedimentación
Roca sedimentariaRoca
ígnea
Roca metamórfica
Calor y presión
Enfriamiento y solidificación,cristalización
Fusión
Calor y presión (metamor-fismo)
Calor
Fusión