Métodos de Estudio de la Tierra

Métodos Indirectos

Para estudiar el interior de nuestro planeta, se utilizan diversos métodos indirectos:

• Magnetometría: Mide la dirección, inclinación e intensidad del campo magnético terrestre con un magnetómetro. Las variaciones en estas magnitudes se consideran anomalías magnéticas, que ponen de manifiesto la presencia en el subsuelo de materiales que desvían las líneas del campo magnético. Algunas rocas, como las que contienen magnetita, conservan un magnetismo propio, conocido como magnetismo remanente.
• Estudio de meteoritos: La mayoría de los meteoritos que se recogen en la Tierra se formaron al mismo tiempo que nuestro planeta, por lo que los materiales que los constituyen nos permiten datar la edad de la Tierra.
• Medición de isótopos: La medición de isótopos tiene muchas aplicaciones. Por ejemplo, las proporciones de isótopos en el carbonato de calcio de los fósiles permiten conocer la temperatura media de la atmósfera en la época en que vivieron.
• Método gravimétrico: Detecta variaciones del campo gravitatorio. Los materiales de mayor densidad generan una anomalía gravimétrica positiva, mientras que los más ligeros producen una anomalía negativa.

Apunte: Incluir dibujos de las capas de la Tierra.

Tectónica de Placas y Fondos Oceánicos

Apunte: Incluir dibujos de convergencia oceánica-oceánica y continental-oceánica.

Investigación de los Fondos Oceánicos y las Dorsales

Wegener acertó al afirmar que los continentes habían cambiado de posición, pero no fue capaz de explicar la fuerza que los empujaba, por lo que su teoría fue rechazada. El desarrollo del sonar permitió realizar mapas de los fondos oceánicos, lo que llevó al descubrimiento de las dorsales oceánicas: alineaciones montañosas que recorren el fondo de los océanos.

Características de las Dorsales Oceánicas

• Son relieves de origen volcánico. En toda su longitud existen fisuras con intensa y continua actividad volcánica.
• Están prácticamente libres de sedimentos. En el eje de las dorsales la ausencia de sedimentos es casi total, pero al alejarse de él, el espesor de los sedimentos aumenta.
• Presentan un bandeado paleomagnético simétrico. El magnetismo remanente de las rocas basálticas conserva un registro de las inversiones del campo magnético terrestre. Este registro forma bandas paralelas al eje de la dorsal y es simétrico a ambos lados de dicho eje.
• La edad de los basaltos oceánicos aumenta con la distancia a la dorsal. Las rocas situadas en el mismo eje de la dorsal son muy recientes, y su edad aumenta a medida que nos alejamos de él.

La Expansión del Fondo Oceánico

Según la teoría de la expansión del fondo oceánico, las dorsales son fracturas en la litosfera por las que escapa material del manto en forma de coladas de lava basáltica. Al solidificarse, esta lava produce nueva corteza oceánica que empuja a la ya existente hacia ambos lados, obligando al océano a ensancharse y a los continentes a separarse.

Magmatismo y Vulcanismo

Tipos de Magmas

• Magmas basálticos: Se producen por la fusión parcial de las peridotitas del manto. Son muy fluidos, con un porcentaje de sílice entre el 45% y el 52%. Son ricos en piroxenos y olivino y se forman a unos 1200ºC.
• Magmas andesíticos: Se originan por la fusión parcial de una placa oceánica que subduce. Son algo viscosos y contienen entre un 52% y un 65% de sílice. Contienen piroxenos, plagioclasas y mica biotita. Se forman entre 900ºC y 1200ºC.
• Magmas graníticos: Se producen por la fusión parcial de la corteza continental. Son muy viscosos, con más del 65% de sílice. Son ricos en cuarzo, plagioclasas, ortosa y micas, y se forman por debajo de los 900ºC.

Localización del Magmatismo

• Zonas de colisión continental-continental: Se originan orógenos de colisión con una zona axial magmática. Se producen magmas primarios graníticos por rozamiento y aumento de temperatura.
• Zonas de subducción bajo litosfera continental: Se originan cordilleras volcánicas. Se producen magmas primarios andesíticos por rozamiento, aumento de temperatura e hidratación del manto.
• Zonas de subducción bajo litosfera oceánica: Se originan alineaciones de islas volcánicas, conocidas como arcos insulares. Se producen magmas primarios andesíticos por rozamiento, aumento de temperatura e hidratación del manto.
• Penachos térmicos (puntos calientes): Originan archipiélagos volcánicos. Se producen magmas primarios basálticos por una anomalía térmica en el manto.
• Dorsales oceánicas: Se produce un magmatismo que se manifiesta como un vulcanismo muy activo. Se originan magmas primarios basálticos por descompresión del manto y fracturación de la litosfera oceánica.

Factores que Determinan la Actividad Volcánica

La actividad volcánica, que se produce cuando el magma llega a la superficie, puede ser de distintos tipos según diversos factores:

• Composición del magma: Cuanto mayor es el contenido en sílice de un magma, mayor es su viscosidad y, por tanto, es menos fluido.
• Temperatura del magma: El magma es más fluido cuanto mayor es su temperatura.
• Cantidad de gases disueltos: Tienden a incrementar la fluidez del magma.
• Lugar de la erupción: La actividad volcánica submarina, que tiene lugar principalmente en las dorsales oceánicas, se caracteriza porque la presión hidrostática del agua impide la desgasificación del magma. Esto provoca que el magma se consolide rápidamente y forme cuerpos ovoidales, conocidos como lavas almohadilladas.

Metamorfismo

Factores del Metamorfismo

• Presión litostática: Es la presión debida al peso de los materiales suprayacentes. Reduce la porosidad de las rocas y facilita el crecimiento de minerales con una estructura cristalina más compacta.
• Esfuerzos dirigidos (presión tectónica): Provocan la reorientación de los minerales.
• Temperatura: Un incremento de la temperatura facilita las reacciones químicas que modifican la composición y textura de las rocas.

Efectos del Metamorfismo

• Cambios de color: Al cambiar su composición mineral, pueden aparecer bandas o adquirir un color homogéneo diferente al original.
• Cambios de densidad: Generalmente, la densidad de la roca aumenta.
• Cambios de tenacidad: Los granos minerales, que podrían estar débilmente unidos, pasan a estar fuertemente soldados entre sí.
• Cambios de textura: La roca adquiere una nueva textura, como la foliación (esquistosidad, pizarrosidad).
• Cambios de estructura: En las rocas magmáticas o sedimentarias originales, los componentes pueden estar desordenados. Durante el metamorfismo, es muy frecuente que los cristales se reordenen y orienten.

Procesos Externos, Suelos y Riesgos

La Edafización: Formación del Suelo

La edafización es el proceso que transforma el detrito en un suelo fértil. La presencia de seres vivos es fundamental, ya que actúan mecánica y químicamente sobre el detrito. La eficacia con la que los seres vivos realizan esta transformación depende de varios factores:

• La pendiente del terreno: Las pendientes muy pronunciadas desestabilizan el detrito, mientras que las zonas llanas favorecen la formación del suelo.
• El clima: Condiciona el tipo y la velocidad de los procesos de meteorización y la actividad biológica.
• El tiempo: La formación de un suelo es un proceso muy lento que necesita desde decenas hasta miles de años.
• Otros factores: Como la naturaleza de la roca madre.

Riesgos Geológicos Externos

Los principales riesgos geológicos de origen externo son:

• Inundaciones: Ocupación por el agua de zonas que habitualmente están libres de esta.
• Avenidas torrenciales: Ocupación súbita de un cauce por un gran caudal de agua con una enorme capacidad erosiva y de transporte.
• Procesos gravitacionales: Deslizamientos, desprendimientos y flujos de lodo.
• Subsidencia kárstica: Hundimiento local del terreno por el colapso de una oquedad en el subsuelo (típico de terrenos calcáreos).
• Erosión del suelo: Pérdida de la capa fértil del suelo por la acción del agua y el viento.

Rocas Sedimentarias y Fosilización

La Diagénesis: De Sedimento a Roca Sedimentaria

La diagénesis es el conjunto de procesos que transforman los sedimentos en rocas sedimentarias. Ocurre en el interior de la corteza terrestre, en cuencas sedimentarias donde los agentes geológicos depositan los sedimentos. En estas zonas, la sedimentación se ve favorecida por un hundimiento progresivo del terreno (subsidencia) que mantiene la cuenca como una depresión con respecto a las áreas circundantes.

Fases de la Diagénesis

1. Acumulación en cuencas sedimentarias: En las cuencas se acumulan miles de metros de espesor de materiales. Esto implica:
   • Intensa actividad biológica de bacterias y organismos detritívoros que consumen el oxígeno (O₂) y producen dióxido de carbono (CO₂).
   • El medio se vuelve reductor (por la ausencia de O₂) y ácido (por la presencia de CO₂ disuelto).
2. Compactación: Como consecuencia de la presión ejercida por la acumulación de sedimentos, se produce una reducción del volumen de los poros y se expulsa el agua. Esto implica:
   • Pérdida de porosidad.
   • Aumento en la densidad de los materiales.
3. Cementación: La circulación de agua entre los poros provoca la precipitación de material soluble disuelto en ella. Estos precipitados rellenan los poros, provocando la cementación de la roca. La calcita es un mineral que constituye el cemento con mucha frecuencia. Esto implica:
   • La consolidación de los fragmentos (clastos).
   • La fosilización de restos orgánicos.
4. Alteraciones químicas: Las nuevas condiciones de presión y temperatura originan distintos procesos como disolución, reemplazamiento y recristalización de minerales. Estos procesos implican la formación de nuevos minerales y cambios en la estructura cristalina de los existentes.

El Proceso de Fosilización

La fosilización es la mineralización de restos orgánicos que estaban englobados en el sedimento y que pasan a formar parte de las rocas. Durante la diagénesis, los aumentos de presión y temperatura, así como la circulación de agua, producen cambios que afectan a los restos orgánicos.

Principales Cambios durante la Fosilización

• Mineralización de estructuras: Sustitución del material orgánico por minerales, tanto en partes duras como, más raramente, en partes blandas.
• Reordenación de la estructura molecular: La estructura original se transforma en otra más estable en las condiciones de la diagénesis.
• Sustitución de minerales: Reemplazo del mineral inicial que forma el fósil por otro distinto.
• Formación de moldes: Por disolución o putrefacción de los restos orgánicos, que pueden desaparecer y dejar un hueco con su forma. Si el hueco es rellenado con minerales o sedimento, se formará un molde del resto orgánico. Este proceso puede originar tanto moldes internos como externos.

Datación y Principios Geológicos

Principios Fundamentales de la Datación Relativa

• Principio de superposición de los estratos: Las rocas sedimentarias se disponen en capas (estratos), que se superponen unas sobre otras de forma que las que están encima son las más modernas y las que están debajo, las más antiguas.
• Principio de sucesión de acontecimientos geológicos: Todo proceso geológico (una falla, un pliegue, una intrusión magmática) es posterior a los materiales a los que afecta y anterior a los materiales que lo recubren sin ser afectados por él.
• Principio de correlación faunística (o de sucesión de fósiles): Cuando dos rocas sedimentarias presentan el mismo contenido fósil, se puede inferir que tienen la misma edad.

Los Fósiles Guía

La presencia de fósiles en los estratos se usa como criterio para correlacionar entre sí materiales de diferentes lugares. Este método paleontológico presenta su máxima eficacia cuando el fósil en cuestión reúne tres características:

• Una gran expansión geográfica, de manera que se pueda encontrar en áreas muy distantes.
• Una existencia corta en el tiempo, es decir, un intervalo de tiempo breve desde su aparición hasta su extinción.
• Una gran abundancia, para que sea fácil encontrarlos en las rocas.

Los fósiles de cualquier ser vivo que presentan estas tres cualidades se llaman fósiles guía y se utilizan para correlacionar las rocas que los contienen. La aparición y extinción de estas especies fósiles son criterios para establecer divisiones en la escala de tiempo geológico, como los pisos.