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IES Leonardo da Vinci (Alba de Tormes) 3º ESO Biología y Geología La Geodinámica Dep. de Biología y Geología

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TEMA - La geodinámica

Índice 1.- Introducción. El ciclo geológico 2.- El ciclo geodinámico interno

a. Magmatismo. b. Metamorfismo c. Deformación

3.- El ciclo geodinámico externo a. Acción geológica de la atmósfera b. Acción geológica de la hidrosfera c. Acción geológica de los seres vivos d. Las rocas sedimentarias

1. Introducción. El ciclo geológico La Geodinámica es una rama de la Geología, que trata de los agentes y las fuerzas que intervienen en los procesos dinámicos de la Tierra. La Tierra se encuentra en un continuo estado de transformación, iniciado hace varios miles de millones de años, como resultado de la acción combinada de dos formas de energía contrarias que actúan en última instancia sobre la corteza terrestre. Una es de origen interno y la otra de origen externo. La energía interna proviene de diversas fuentes, el calor residual de las primeras etapas de la formación terrestre a partir de la nebulosa inicial, la desintegración de los elementos radiactivos que contiene el planeta y la energía liberada por el rozamiento diferencial entre los materiales del manto y los del núcleo en el movimiento de rotación terrestre. Es responsable de la acción de dos agentes geológicos internos sobre las capas superficiales terrestres: la presión y la temperatura. Agentes que a su vez que originan unos procesos geodinámicos (o geológicos) internos:

• los procesos ígneos -forman las rocas ígneas • los procesos metamórficos- originan las rocas metamórficas • los procesos orogénicos - causantes de los relieves y la deformación (construcción de

cordilleras) La energía de origen externo proviene fundamentalmente de la radiación solar, la cual incide de modo desigual en la superficie terrestre, provocando un calentamiento heterogéneo de esta última, que afecta también a las capas bajas de la atmósfera. El calentamiento desigual de la atmósfera provoca desplazamientos de las masas de aire (viento). Las diferentes masas de aire transportan a otras zonas vapor de agua en las que será cedido en forma de calor latente y precipitaciones. Así pues, la atmósfera, el viento, el agua y, en ocasiones, los seres vivos, constituyen los agentes geológicos externos, causantes de los denominados procesos geodinámicos (o geológicos) externos, que son:

• La erosión (destrucción de los relieves y estructuras originados por los procesos geodinámicos internos).

• El transporte (de los productos de la erosión). • La sedimentación (formación de las rocas sedimentarias en las cuencas o zonas bajas).

Los procesos internos son constructivos y los externos son destructivos. La parte externa del ciclo geológico, es decir todos los agentes y procesos geodinámicos provocados por la acción de la radiación solar, constituye la geodinámica externa. La parte interna del ciclo, que incluye los restantes procesos y agentes provocados por la fuerza de origen interno, constituye la geodinámica interna. La acción de la gravedad se combina con las dos anteriores en los diversos procesos geológicos. Como resultado de todos estos procesos geodinámicos se originan diferentes tipos de rocas:

• Ígneas • Metamórficas • Sedimentarias


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A todo el conjunto se le denomina el ciclo geológico o ciclo geodinámico. Como tal como se representa en la figura siguiente:

2. El ciclo geodinámico interno 2.a Magmatismo El magmatismo es el conjunto de procesos que engloba la formación, evolución y consolidación de los magmas. Con el término magma se identifica a la mezcla viscosa existente en el interior terrestre de materiales sólidos, líquidos y gaseosos, de composición variable (fundamentalmente silícea) y sometida a temperaturas (entre 750º C y 1500º C) y presiones elevadas (entre 1 y 5 kb). Solo hay magmas en ciertas zonas de corteza y manto. En ellas se combinan 3 factores, que producen la fusión parcial de las rocas:

• Aumento de temperatura, que se corresponde con las

condiciones que se logran en las áreas calientes del planeta: dorsales y zonas del manto superior.

• Disminución de presión, debida a la aparición de fracturas o a procesos de ascenso de los materiales.

• Incorporación de agua o sustancias volátiles. Su existencia disminuye el punto de fusión de las rocas.


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Los magmas evolucionan mediante un proceso muy complejo y lento, que puede resumirse en tres etapas, denominadas fases de consolidación magmática:

• Fase ortomagmática (1). Tiene lugar a temperatura por encima de 600 ºC. Cristaliza la mayor parte de la cámara magmática, formando rocas silicatadas y los yacimientos, denominados ortomagmáticos, con minerales como cromita, magnetita, niquelina, etc.

• Fase pegmatítica-neumatolítica (2). Se produce entre 600 ºC y 400 ºC. El magma con fluidos escapa por las grietas y solidifica en forma de filones, que constituyen los yacimientos del mismo nombre, en los que aparecen compuestos de cuarzo, feldespatos y minerales de interés económico (casiterita, wolframita, esmeralda, etc.)

• Fase hidrotermal (3). Se desarrolla entre 400 ºC a 100 ºC. El agua a alta temperatura arrastra algunos iones metálicos, precipitando en forma de filones con sulfuros de Pb, Zn, Cu, Fe, Co, Hg, etc. Originan los yacimientos hidrotermales con galena, blenda, pirita, cinabrio, oro, plata, etc.

En estas etapas se forman las denominadas rocas magmáticas plutónicas o endógenas, que se agrupan en estructuras características. Las más importantes se indican en la figura siguiente:.

En ciertas ocasiones, el magma puede acceder a la superficie terrestre mediante fracturas. Se produce una liberación brusca de la presión y los materiales, hasta entonces en estado semifundido, pasan a fases líquidas y gaseosas. El ascenso es brusco y se arrastran cristales ya formados previamente en el magma. En función de los conductos de salida del magma se habla de:

• Erupciones fisurales. Efusión de lavas muy fluidas a lo largo de grietas. Tienen poco contenido en gases, por lo que su actividad explosiva es baja (ej. Islandia)

• Erupciones centrales. Se producen en puntos localizados. De menor a mayor de la viscosidad del magma se distinguen cuatro tipos: Hawaiana (lavas fluidas, sin materiales piroclásticos), estromboliana (lava menos fluida que la anterior con emisiones piroclásticas ligeras), vulcaniana (lavas muy viscosas y ácidas que se solidifican rápidamente con grandes emisiones de materiales piroclásticos) y peleana (lava muy viscosa que se solidifica y tapona la chimenea, impidiendo la salida de los gases. Se producen erupciones explosivas con abundante material piroclástico y grandes nubes de cenizas ardientes).


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• Erupciones submarinas. Son las más abundantes. A grandes profundidades la presión hidrostática evita la explosividad de los gases y se forman coladas de lavas con aspecto almohadillado o “pillow lavas”.

Los materiales que emiten los volcanes pueden ser:

• Sólidos- cenizas (< 0,3 cm), lapilli (0,3 - 3 cm) y bombas volcánicas (3-30 cm). • Fluidos o lavas, que se agrupan en pahoehoe o cordadas (poco viscosas), en bloque o AA

(viscosas) y almohadilladas (de origen submarino). • Gases- su composición depende de la temperatura de salida. Entre 60º C y 100º C (CO2).

Entre 100ºC y 500ºC (CO2, SO2, H2S, H2, N2). Entre 500ºC y 1.200ºC (CO2, HCl, SO3, H2S, H2, N2,HF).

A las rocas resultantes de la consolidación o enfriamiento de los magmas se las denomina magmáticas. Podemos dividirlas en tres grandes grupos, según su origen:

• Plutónicas o intrusivas, que se consolidan en el interior de la corteza terrestre. Algunos ejemplos son granito, sienita, granodiorita y gabro

• Volcánicas o efusivas, que se consolidan en la superficie, como la riolita, la andesita y el basalto.

• Filonianas, que se depositan en las grietas o fisuras, como los pórfidos y las diabasas. 2.b El metamorfismo Se define metamorfismo como el proceso geológico de transformación de los minerales sin que se produzca fusión, ni cambios químicos, por acción de la presión y de la temperatura. Así pues, no existen variaciones en la composición química de la roca, solamente se producen variaciones estructurales en los minerales que la componen. De lo anterior se deduce que una misma sustancia mineral puede transformarse en otra distinta en función de las condiciones de presión y temperatura reinantes, manteniendo no obstante su composición.

Como ejemplo puede servir el silicato de aluminio, que presenta tres tipos de especie mineral de acuerdo a las variaciones de P y T (son la andalucita, la sillimanita y la distena). A estas especies se las denomina polimorfas.

Los principales factores o agentes del metamorfismo son: • La temperatura, que oscila entre 200 º C, final del ciclo sedimentario, y 700 ºC, que

corresponde al inicio del proceso ígneo. • La presión, que es debida a tres causas diferentes, la presión litostática o presión de

confinamiento, debida al propio peso de las rocas adyacentes, la presión tectónica, provocada por la acción de las placas litosféricas y la presión de los fluidos presentes en profundidad.

• La existencia de agua, que aporta iones, facilitando las reacciones químicas y los cambios mineralógicos.

Entre los procesos que se producen en el metamorfismo pueden citarse los siguientes;

• Brechificación o rotura Por la acción de presiones dirigidas, se forman “brechas de falla con “texturas cataclásticas”.

• Recristalización

Hace referencia a la formación de nuevos cristales. Un ejemplo es la transformación de caliza en mármol a partir de 300ºC.


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• Formación de Estructuras orientadas Es el caso de las rocas laminadas por la acción de esfuerzos compresivos, como pizarras, esquistos, etc.

• Deshidratación y descarbonatación

El aumento de T provoca pérdida de H2O y CO2 en ciertos minerales. Luego, estos fluidos se incorporan como reactivos a las nuevas reacciones metamórficas.

• Cambios mineralógicos

Las nuevas condiciones de P y T originan inestabilidad en ciertos minerales y, por tanto, inducirán trasformaciones en ellos.

El metamorfismo puede clasificarse, atendiendo al predominio de la presión o la temperatura en distintos tipos

• Dinámico. Predomina la acción de la presión. Se forman rocas llamadas milonitas y brechas de falla. Un subtipo sería el metamorfismo de enterramiento, originado en el prisma de acreción de las fosas oceánicas.

• Térmico o de contacto. Predomina la acción de la temperatura. Suele asociarse a zonas circundantes a intrusiones ígneas, originándose una “aureola metamórfica”, con rocas como las pizarras mosqueadas y las corneanas,

• Regional o termodinámico: intervienen a la vez T y P, y se da generalmente en zonas de subducción. En este tipo de metamorfismo se diferencian claramente los tres grados citados anteriormente: bajo, medio y alto

Las rocas resultantes del metamorfismo se denominan metamórficas y pueden citarse como más conocidas:

• Pizarras - producidas por metamorfismo regional de bajo grado sobre arcillas. Presentan estructura foliada.

• Esquistos - producidas por metamorfismo regional de grado medio y alto. Provienen de muy diversos tipos de rocas, recibiendo en función de ello distintos nombres (anfibolitas, si provienen de basaltos; micacitas, si provienen de arcillas o limolitas...). Presentan estructura foliada.

• Gneis - originados por metamorfismo regional de alto grado. Reciben diversos calificativos en función de su aspecto o su origen (ortogneis, procedentes de rocas


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magmáticas; paragneis, procedentes de rocas sedimentarias...). Presentan estructura foliada.

• Eclogitas - Características de metamorfismo sobre rocas ígneas en condiciones de alta presión y temperaturas superiores a 400 º C.

• Corneanas - rocas producidas en el metamorfismo de contacto, con grano fino y ausencia de foliación.

• Cuarcitas - originadas por metamorfismo de contacto o regional en areniscas con alto contenido en cuarzo. Presentan textura granoblástica.

• Mármol - originadas por metamorfismo de contacto o regional en calizas. Presentan igualmente textura granoblástica.

2.c La deformación La dinámica litosférica es responsable de una serie de procesos que generan diferentes presiones o esfuerzos en las rocas. Estos esfuerzos producen a su vez deformaciones que pueden ser transitorias o permanentes. En las primeras, las rocas recuperan su forma original al cesar los esfuerzos causantes. Se dice que presentan un comportamiento elástico. En las segundas, las rocas no recuperan su forma original al cesar los esfuerzos causantes. Se dice que presentan un comportamiento plástico. Se originan las estructuras tectónicas.

El estudio de los mecanismos, las condiciones del medio en que se produce la deformación y las características de las estructuras formadas, constituye la geología estructural o tectónica. Los niveles de deformación Habitualmente se distinguen tres zonas de deformación en la corteza, llamadas niveles estructurales: superior, con predominio de la deformación frágil (fallas), medio, con predominio de la deformación plástica o dúctil (pliegues) e inferior (dominio de deformación plástica con procesos de fusión parcial de los materiales)


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La deformación plástica: las fallas

La deformación dúctil: los pliegues

3. El ciclo geodinámico externo Como resultado de la energía solar, los agentes geológicos -sistemas fluidos, formados por agua, hielo o aire en movimiento- modelan la superficie terrestre y dan lugar a los diferentes procesos geológicos externos. Estos son la erosión, el transporte y la sedimentación. • La erosión se define como el desgaste de los materiales superficiales de la corteza por

acción de los agentes geológicos externos.


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• El tansporte consiste en el desplazamiento de los materiales erosionados, mediante diversos procedimientos: flotación, suspensión, disolución, saltación, arrastre y rodadura. Estos materiales van siendo seleccionados en función de la energía del agente.

• La sedimentación es el depósito de los materiales que se transportan, al disminuir la energía del agente en lugares denominados cuencas sedimentarias.

3.a Acción geológica de la atmósfera Las rocas de la superficie terrestre son sometidas a ataques físicos, químicos y mecánicos por los distintos factores atmosféricos, temperatura y humedad. Como resultado, se produce la desintegración o descomposición de las rocas en el lugar donde se encuentran, proceso que se conoce como meteorización. Los ataques físicos son:

• Termoclastia – rotura y agrietamiento de las rocas, causados por la alternancia de contracción y dilatación por los cambios de temperatura.

• Geligracción - disgregación de las rocas, debida a la acción de cuña del hielo entre las grietas.

Los ataques químicos son: • Disolución - separación de los iones que componen un compuesto salino en el seno

del agua. • Oxidación-reducción - se producen cuando el oxígeno o el hidrógeno presentes en el

aire se unen a minerales o rocas que contienen elementos metálicos. • Carbonatación - es un tipo de disolución en la que interviene el ion HCO3-, originado

cuando el agua contiene CO2 disuelto. • hidrólisis - rotura de la estructura mineral por la acción de los iones OH- y H+,

procedentes de la disociación del agua atmosférica. • Hidratación - consiste en la modificación de un mineral al introducirse agua en su

estructura. Los ataques mecánicos son producidos por el movimiento del aire o viento, que arrastra las partículas disgregadas y las proyecta cobre las rocas, formando diferentes estructuras geológicas:

• Pedregales o reg, que son acumulaciones de fragmentos rocosos, al ser transportados la arena y el limo a otros lugares.

• Lanuras arenosas, o erg, zonas de acumulación y transporte de material arenoso. En ellas, si el viento es constante, se forman dunas y rizaduras paralelas.

• Llanuras de limos o loëss, formadas por grandes espesores de sedimentos finos, acumulados por el viento en zonas de climas húmedos.

• Erosión alveolar, consistente en oquedades en las rocas resultantes de la erosión de los minerales blandos.

• Abrasión diferencial, que origina formas caprichosas, al afectar a las rocas de forma diferente, en función de su dureza. Así se forman los penachos fungiformes (rocas blandas y duras, alternantes) y la pátina (pulido sobre rocas duras)


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3.b Acción geológica de la hidrosfera Esta puede ser debida a el agua líquida superficial, el agua líquida subterránea, el agua sólida y las grandes extensiones de agua. El agua líquida superficial El agua líquida superficial corre pendiente abajo a favor de la gravedad, siguiendo el camino más fácil, esto es, la máxima pendiente. Su acción geológica depende de la cantidad y del tipo de encauzamiento. Así se distingue entre:

• Aguas salvajes o de arroyada. Sin cauce fijo e intermitentes. Su acción geológica depende e la cantidad de agua que corra en un momento dado, de la pendiente y naturaleza del terreno y de la cubierta vegetal que haya.. Pueden distinguirse las siguientes estructuras:

o Cárcavas – surcos pronunciados por la erosión en terrenos arenosos o arcillosos blandos. Si son grandes se denominan barrancos.

o Lapiaz o “ bad land” - surcos y grietas profundas por la erosión- disolución en terrenos de rocas carbonatadas.

o chimeneas de hadas –erosión sobre materiales heterogéneos, donde los más duros protegen los blandos y originan esas formas caprichosas.

• Torrentes. Con cauce fijo, intermitente. Se distinguen tres partes: cuenca de recepción, canal de desagüe y cono de deyección. En este último se acumulan los materiales arrastrados por la corriente.

• Ríos. Con cauce fijo y permanente. El perfil de su valle es en ”V”. Los ríos tienen longitud variable, pueden desembocar en otros ríos mayores, en lagos o en mares y océanos. Se distinguen el curso alto, el curso medio y el curso bajo. Las estructuras más importantes que se originan son las pozas o marmitas, las terrazas fluviales y los meandros. El proceso erosivo de los ríos origina además tres fenómenos de gran espectacularidad, el encajamiento (Ej. “El gran cañón del río Colorado”), la captura fluvial por erosión remontante y los meandros abandonados (Ej. “el meandro Melero”, del río Alagón en las cercanías de Riomalo de Abajo, Cáceres)

La acción erosiva del río empleó 200 millones de años en formar el Gran Cañón


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El agua subterránea Se origina por filtración de las aguas superficiales. En rocas impermeables muy fracturadas (calizas y granitos) el agua puede descender a cotas profundas y acumularse en grietas y cavernas. En las rocas calizas se producen formaciones geológicas características. Si el agua contiene CO2 disuelto, puede disolver dichas rocas, formando estructuras típicas que constituyen un tipo de modelado característico, denominado Cárstico, en referencia a la región de Karst en Croacia. Las formas geológicas más características del modelado cárstico se representan en la figura siguiente:

El agua sólida. El modelado glaciar La acción geológica del agua sólida tiene importancia exclusivamente en las zonas frías que superen la cota de nieves perpetuas (áreas circumpolares y altas montañas). La continua acumulación de nieve produce compactación de las capas inferiores, originándose grandes masas de hielo que pueden desplazarse por gravedad (glaciares). Existen tres tipos de glaciares:

• Alpinos o de valle (con circo, lengua y valle) • De circo (con circo solamente) • Islandis (extensos, con movimiento radial y productores de los icebergs)

Su efecto erosivo, debido a la energía que poseen, es enorme. Los glaciares arrastran materiales de todos los tamaños, conocidos como morrenas (laterales, frontales y de fondo), que a su vez van rozando el suelo y los laterales, originando grandes estrías características y rocas con formas redondeadas (rocas aborregadas). Este arrastre se produce en el extremo de la lengua, por el fondo y por los lados del cauce. Las rocas transportadas sufren desgaste y además erosionan el fondo y los laterales del cauce formando unos valles glaciares espectaculares por su tamaño y muy característicos por poseer un fondo plano y unas laderas verticales (perfil transversal en U, frente al perfil en V de los ríos). En la figura siguiente se representan la estructura de un glaciar alpino y algunas de las formaciones geológicas que origina:


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Las grandes extensiones de agua. Mares y océanos La acción geológica del modelado marino u oceánico se produce gracias a sus movimientos: olas (ondulaciones de la superficie provocadas por el viento), mareas (ascenso y descenso del nivel por la acción combinada de la atracción gravitatoria del sol y la luna) y las corrientes (movimientos de las masas de agua originados por las diferencias de temperatura entre unas zonas y otras de nuestro planeta. Las olas son el movimiento más activo, modificando de forma constante la costa y originando estructuras muy diversas. Las principales estructuras producidas por la acción geológica de las grandes extensiones de agua se indican en la figura siguiente:

3.c Acción geológica de los seres vivos Su acción erosiva se produce en las capas superficiales del suelo (raíces, excavación de túneles, madrigueras, etc.) La labor constructiva más importante la realizan los organismos marinos mediante la sedimentación de caparazones silíceos y carbonatados (pueden formarse capas de sedimentos de varios cientos de m de espesor) v la formación de estructuras coloniales cercanas a la costa, conocidas genéricamente como arrecifes. Éstos pueden ser de barrera (con una franja de agua entre el arrecife y la costa), costeros (unidos a la costa) y atolones (en forma de anillo). En las últimas décadas la tecnología desarrollada por el ser humano posibilita la consideración de éste como agente geológico de importancia cada vez más relevante.

3.d Las rocas sedimentarias Las rocas resultantes del ciclo geodinámico externo se denominan sedimentarias y pueden agruparse según su origen en:

• Detríticas – formadas por la compactación de fragmentos de otras rocas. De mayor a menor tamaño de grano, las más conocidas son conglomerados, areniscas, limolitas y argilitas.

• No detríticas – formadas por precipitación química o por transformaciones de la materia orgánica acumulada. Destacan, entre otras: calizas, evaporitas, rocas silíceas, rocas alumínico-ferruginosas y rocas organógenas (carbón y petróleo).

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