El Relieve de la Superficie Terrestre

La superficie de la Tierra está sometida a constantes cambios que modifican el relieve, provocados por la acción de los procesos geológicos. Algunos los podemos apreciar porque ocurren de un modo rápido, como la erupción de un volcán o un terremoto; pero otros suceden lentamente, en el transcurso de millones de años, como la formación de las montañas, de modo que la vida humana es demasiado breve para poder apreciar el tiempo geológico.

La extraordinaria variedad de relieves diferentes que nos rodea cambia con el tiempo como resultado de la interacción de la energía interna de la Tierra y de la energía solar, junto con la fuerza de la gravedad.

El relieve es el conjunto de accidentes geográficos y formas estructurales que constituyen la superficie de la corteza terrestre, y su evolución es el resultado de la interacción de los siguientes procesos:

Procesos Geológicos Internos

Tienen su origen en el calor generado en el interior del núcleo y del manto. Sus efectos se manifiestan en el movimiento de las placas litosféricas, que es responsable de gran parte de los procesos geológicos internos (vulcanismo, deriva continental, etc.), que construyen las grandes formas del relieve, como las montañas y las fosas oceánicas.

Procesos Geológicos Externos

La energía solar actúa en colaboración con la fuerza de la gravedad y sus efectos se manifiestan mediante la acción de los agentes geológicos externos (el agua, el viento y los seres vivos) sobre las rocas de la superficie de la corteza terrestre. Estos agentes, influenciados por el clima, son responsables de los procesos geológicos externos (meteorización, erosión, transporte y sedimentación) que actúan, junto con la acción geológica de los seres vivos, de la siguiente manera:

• Lentamente destruyen las montañas y los continentes.
• Modelan el relieve.
• Tienden a nivelar su topografía.

Acción Geológica de los Seres Vivos

La acción geológica de los seres vivos sobre el relieve puede ser de dos tipos:

• Destructiva (meteorización biológica): Las raíces de las plantas tienen un efecto de meteorización física (bioclastia) y contribuyen a la destrucción de las rocas cuando se insertan como cuñas en las grietas y las ensanchan con su crecimiento. Además, los animales zapadores que viven en el suelo construyen galerías, remueven la tierra y son un efectivo sistema de erosión de las rocas. Por otra parte, los hongos, los musgos, los líquenes y algunas bacterias llevan a cabo un proceso de meteorización química, ya que segregan sustancias ácidas que alteran las rocas y contribuyen a formar los suelos.
• Constructiva: Los seres vivos son el origen de las rocas orgánicas: la sedimentación y transformación de restos de plantas primitivas dio lugar al carbón, y los restos de organismos del plancton marino almacenados en sedimentos se transformaron en el petróleo. Además, los caparazones y los esqueletos calcáreos de organismos marinos han dado lugar a ciertos tipos de rocas calizas, y los esqueletos calcáreos de los corales y las madréporas son el origen de los arrecifes costeros y de los atolones.

Tipos de Meteorización Física

La meteorización física es la desintegración de las rocas sin alterar su composición química. Algunos de los procesos más importantes incluyen:

• Lajamiento por descarga/descompresión: Las rocas formadas en el interior de la corteza terrestre lentamente ascienden a la superficie y experimentan una disminución de la presión debido a la descarga. Esto produce una expansión que rompe la roca en lajas o fragmentos de poco espesor con superficies lisas.
• Fragmentación por el hielo o gelifracción: Cuando desciende la temperatura en las zonas frías, el agua retenida en las grietas y fisuras se congela, se transforma en hielo y se expande. Al expandirse ejerce una gran presión, como una poderosa cuña, que al repetirse día y noche ensancha la grieta en la que puede penetrar aún más agua. De esta manera se ejerce una mayor presión que rompe la roca en fragmentos angulares, cuyos depósitos forman canchales.
• Haloclastia: Cuando las sales que transporta el agua en disolución precipitan en las grietas y fisuras de las rocas, dan lugar a cristales cuyo crecimiento provoca la ampliación de las diaclasas y la disgregación de la roca. Este proceso es característico de zonas desérticas calientes en las que el rocío es el suministro de agua cargada de sales, especialmente de yeso y halita o sal común. También puede afectar a las rocas de algunas regiones costeras.
• Expansión térmica o diferencial: En las zonas desérticas y de alta montaña las rocas se contraen y se dilatan alternativamente debido a la diferencia de temperatura entre el día y la noche. Esto favorece en las rocas el aumento de las diaclasas o grietas, que terminarán por fragmentar mecánicamente grandes bloques en trozos cada vez más pequeños.

La Erosión

Es la rotura y desgaste que sufren las rocas debido a la actividad de los agentes geológicos externos. Provoca sobre el terreno dos tipos de acciones:

• Acción mecánica: Consiste en la separación física de los fragmentos rocosos debido al empuje realizado por el agente o por los fragmentos de otras rocas que este ya arrastraba.
• Acción química: Es la alteración química de los componentes de la roca por los productos que el agente contiene.

La capacidad erosiva que ejerce el agua depende del volumen de agua en circulación y de la pendiente del terreno. Como la velocidad del agua es directamente proporcional a la pendiente, a medida que esta aumenta, mayor es la velocidad que lleva el agua y, por tanto, mayor es la erosión que ejerce sobre los materiales.

La erosión que realiza el viento se debe a su fuerza y a las partículas sólidas que transporta y que actúan como un proyectil sobre la superficie de las rocas.

El Transporte

Es el proceso mediante el cual los fragmentos erosionados son trasladados a otras zonas diferentes de su lugar de origen.

El transporte puede ser realizado por el mismo agente que produjo los materiales o por otro diferente. Durante el proceso también se produce erosión tanto en el terreno por donde discurre el agente como en los fragmentos transportados, que sufren un desgaste en sus aristas las cuales adquieren formas redondeadas.

Tipos de Transporte

Los mecanismos de transporte son distintos según el agente transportador y el tamaño y la composición del material transportado. Se diferencian dos mecanismos de transporte:

• Disolución: El material es transportado homogéneamente disuelto en agua.
• Forma sólida: El material es transportado, tanto por el agua como por el viento, de distintas maneras según su tamaño.

La Sedimentación

Es el depósito de fragmentos rocosos, restos de organismos muertos y sustancias químicas. Los depósitos acumulados dan lugar a sedimentos.

Se produce cuando el agente pierde su capacidad de transporte o disminuye de intensidad. Los procesos de sedimentación pueden ocurrir por distintos mecanismos:

• Acreción cinética: Se produce cuando los fragmentos rocosos en movimiento chocan con un obstáculo y se acumulan originando estructuras, como sucede con las dunas.
• Decantación o caída vertical: Tiene lugar cuando los fragmentos caen al fondo porque la energía del agente disminuye bruscamente. Así se produce una sedimentación gradada, es decir, los sedimentos se ordenan por tamaños.

Los Sedimentos y los Ambientes Sedimentarios

Los sedimentos están compuestos por estos elementos:

• Granos: De distintos tamaños y formas, procedentes de la erosión de las rocas superficiales y transportados por el agua, el viento o el hielo.
• Sustancias solubles: Transportadas por el agua en disolución, que pueden precipitar y originar partículas sólidas.
• Materiales orgánicos: Derivados de la actividad o de los restos de los seres vivos.

Los sedimentos se depositan en las cuencas de sedimentación, que son amplias extensiones en las zonas bajas de los continentes y de los océanos. En ellas se forman capas de sedimentos, generalmente horizontales, denominadas estratos.

Dentro de una cuenca pueden existir diferentes ambientes sedimentarios o lugares donde las condiciones físicas, químicas y biológicas son las adecuadas para que se produzca la sedimentación. Los ambientes sedimentarios se clasifican en tres tipos:

• Ambientes sedimentarios marinos: Son los situados bajo el mar: litoral, en la zona comprendida entre las mareas; nerítico, sobre la plataforma continental; pelágico, en los fondos marinos; y arrecifal, en las zonas de arrecifes coralinos.
• Ambientes sedimentarios continentales: Situados en los continentes. Se diferencian tantos medios como agentes externos y climas actúan: eólico, por el viento; glaciar, por el hielo; fluvial, por los ríos; aluvial, por los torrentes y arroyos; kárstico, en las regiones calizas por las aguas subterráneas; lacustre, en los lagos; y palustre, en las zonas pantanosas.
• Ambientes sedimentarios de transición: Son ambientes transicionales entre los continentes y los mares: estuarios y deltas, en la desembocadura de los ríos; marismas y albuferas, en lagunas costeras de agua dulce o salada; y playas, en la costa.

La Diagénesis o Litificación

A medida que los sedimentos se van acumulando en una cuenca de sedimentación, los más antiguos, que están situados a una mayor profundidad, se ven sometidos a presiones cada vez más intensas. Como resultado, sufren un conjunto de transformaciones físicas y químicas a presiones y temperaturas relativamente bajas, que convierten el sedimento, no consolidado, en una roca sedimentaria compacta.

La diagénesis o litificación es un fenómeno por el que las capas de sedimentos se transforman en estratos de rocas sedimentarias. La diagénesis consta de varios procesos que pueden producirse aislada o conjuntamente:

• Compactación: Es un proceso físico. El peso de los nuevos materiales comprime los sedimentos más profundos, lo que provoca que las partículas que los forman se encajen unas en otras y se reduzcan los espacios entre ellas. Como consecuencia de este proceso, se elimina el aire o el agua que contenían y disminuye el volumen de los sedimentos.
• Cementación: Es un proceso, básicamente, fisicoquímico. A lo largo del tiempo, algunas sustancias que son transportadas en disolución por el agua que circula entre los granos del sedimento, precipitan sobre ellos, rellenan los espacios vacíos y unen los fragmentos como si se tratase de un cemento. Las sustancias cementantes más comunes son el carbonato de calcio (CaCO₃), la sílice (SiO₂) y el óxido de hierro (Fe₂O₃) que se pueden identificar de forma sencilla: el carbonato de calcio produce efervescencia con ácido clorhídrico diluido; la sílice, como es el cemento más duro, produce las rocas más duras, y el óxido de hierro produce una coloración anaranjada o rojiza en la roca.
• Neoformación mineral o diagénesis propiamente dicha: Tienen lugar reacciones químicas, que junto con el aumento de presión y temperatura, permiten la formación de nuevos minerales que se denominan diagéneticos o autigénicos. Este es el caso de la dolomita (Ca,Mg)(CO₃)₂, que se origina a partir de otros carbonatos presentes en los sedimentos.

Las Rocas Sedimentarias

Las rocas sedimentarias se forman a partir de la consolidación de materiales procedentes de otras rocas, cuando estas últimas quedan expuestas a la meteorización y erosión. Por esta razón también se las denomina rocas exógenas.

Clasificación de las Rocas Sedimentarias

Las rocas sedimentarias se pueden dividir en rocas detríticas, o de origen mecánico, y rocas no detríticas, o de origen químico y orgánico.

Rocas Detríticas

Son rocas sedimentarias formadas por fragmentos procedentes de la destrucción de otras rocas.

Los componentes de las rocas detríticas: en ellas se pueden distinguir tres componentes: clastos o fragmentos de mayor tamaño, envueltos en una matriz de partículas más finas; ambos están unidos por la precipitación química de un cemento. Si no existe cemento, los materiales permanecen sueltos, como es el caso de las gravas y de las arenas de las playas.

Conglomerados o Ruditas

Están formadas por la acumulación de fragmentos mayores de 4 mm, llamados gravas.

Areniscas o Samitas

Resultan de la litificación de partículas de tamaño comprendido entre 2 mm y 0,06 mm llamadas arenas.

Arcillas o Pelitas

Son las rocas sedimentarias más abundantes de la superficie terrestre. Están formadas por granos de minerales laminares tan pequeños que solo pueden verse con el microscopio electrónico.

Rocas No Detríticas

Están formadas tanto por sedimentos químicos (cristales de sustancias solubles en agua), como por restos de seres vivos. Los grupos más importantes de rocas que tienen este origen son las rocas salinas o evaporitas, las rocas carbonatadas y las rocas carbonosas o energéticas.

Rocas Salinas o Evaporitas

Son rocas sedimentarias que se forman por evaporación de agua que contiene sales solubles (Cl^–, SO₄^2–, K⁺, Ca²⁺, Na⁺, Mg²⁺).

Se originan en mares interiores, albuferas, golfos mal comunicados con el mar y lagos interiores de regiones áridas.

Rocas Carbonatadas

Son rocas cuyo componente mineral esencial y dominante es el carbonato de calcio o calcita.

Se identifican fácilmente porque producen efervescencia en presencia de ácidos, como el ácido clorhídrico. Cuando tienen una proporción elevada de dolomita [carbonato de calcio y magnesio, CaMg(CO₃)₂] se denominan dolomías.

Rocas Carbonosas o Energéticas

Son rocas sedimentarias formadas por materia orgánica, en cuya composición dominan el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre.

Cuando los organismos mueren, sus partes blandas desaparecen por la acción de las bacterias que descomponen rápidamente la materia orgánica. Pero, si los restos orgánicos quedan atrapados en un ambiente pobre en oxígeno, actúan las bacterias anaerobias, que no requieren el oxígeno del aire para vivir, y no descomponen totalmente la materia orgánica, sino que la fermentan. De este modo, la transforman, poco a poco, en compuestos muy ricos en carbono.

Si este proceso se realiza en cuencas continentales, se forman los carbones, mientras que si se realiza en el mar, se forma el petróleo.

Los Carbones

Son rocas de color oscuro, ligeras y combustibles que se forman a partir de grandes depósitos de restos vegetales (hojas, ramas, troncos y raíces) en zonas pantanosas, en cuencas lacustres o costeras.

Tipos de Carbones según su contenido en Carbono y su aspecto externo

• Turba: De aspecto esponjoso, ligero y de color parduzco. Se desmenuza en las manos. En ella se aprecian todavía restos vegetales. Se utiliza como sustrato en floricultura.
• Lignito: Carbón de brillo mate. Su color va de pardo a negro y su textura es leñosa. En él todavía pueden reconocerse las estructuras vegetales.
• Hulla: Carbón negro, de brillo graso. Deja mancha en las manos.
• Antracita: Carbón negro, brillante y duro. Es el carbón de mejor calidad.

El Petróleo

Es un líquido aceitoso, de color negruzco, de olor fuerte y más ligero que el agua. Está formado por una mezcla de compuestos de carbono e hidrógeno llamados hidrocarburos, altamente combustibles.

Se origina a partir de restos orgánicos y, sobre todo, de plancton sedimentado en los fondos arcillosos de cuencas marinas cerradas y poco profundas. Bacterias anaerobias, mediante un proceso de fermentación, transformaron esos restos orgánicos en una sustancia llamada sapropel y, más tarde, en petróleo. Suele ser muy móvil y migra desde la roca madre donde se forma hasta ocupar los huecos de rocas porosas o fracturadas denominadas rocas almacén.

Interacción entre Procesos Geológicos

Los procesos geológicos externos suceden en la superficie terrestre y producen los sedimentos a partir de los cuales se forman las rocas sedimentarias. Están impulsados por la energía que procede del Sol que actúa junto con la fuerza de la gravedad.

Los procesos geológicos internos tienen lugar, o se originan, en el interior de la corteza y del manto. Son los responsables de la formación de las rocas magmáticas y metamórficas. Estos procesos son desencadenados por las fuerzas internas del planeta, cuyo origen está en el calor procedente del interior de la Tierra, que aumenta de temperatura con la profundidad, y en las grandes presiones que ejerce el peso de los materiales superiores sobre el interior de la corteza.

La interacción entre los procesos geológicos externos e internos condiciona el aspecto, la composición y la estructura de una región y de toda la Tierra.

El Ciclo Geológico y el Ciclo Litológico

Los procesos geológicos pueden agruparse en tres conjuntos de procesos fundamentales, que se suceden en el tiempo, para formar un ciclo geológico que se repite constantemente.

Cada ciclo consta de las siguientes etapas:

• La orogénesis o formación de los relieves, especialmente de las cordilleras.
• La gliptogénesis o destrucción del relieve por acción de los agentes geológicos externos.
• La litogénesis o formación de nuevas rocas.

A través del ciclo geológico se crean, cambian y destruyen las rocas.

El ciclo litológico o ciclo de las rocas es un proceso lento y continuo por el que unas rocas se modifican para formar otras.

Las rocas que aparecen en la superficie terrestre son meteorizadas por la atmósfera y erosionadas por los agentes geológicos externos. Los fragmentos erosionados son transportados y se acumulan en la cuenca de sedimentación, dando lugar a sedimentos que, posteriormente, originan rocas sedimentarias. Si las rocas sedimentarias descienden a mayores profundidades, vuelven a cristalizar por efecto del calor y de la presión y, sin fundirse, se convierten en rocas metamórficas. Estas, al ser sometidas a presiones y temperaturas aún mayores, se funden para formar magma. Este, al enfriarse, cristaliza y da lugar a rocas magmáticas.

El Modelado del Relieve

El modelado terrestre es un conjunto de formas del relieve que resulta de la acción de los procesos geológicos externos (meteorización, erosión, transporte y sedimentación) sobre los diferentes tipos de rocas de la superficie de un determinado lugar.

Algunos de los factores que condicionan el modelado del relieve son los siguientes:

• Factores Estructurales

  Dependen de la disposición que presentan las rocas en la superficie terrestre: relieves en regiones volcánicas o en zonas con estratos horizontales, inclinados, verticales, plegados o fracturados.

• Factores Litológicos

  Están relacionados con la naturaleza de las rocas de un lugar concreto, que pueden ser compactas, como los granitos o las calizas, o deleznables, como las arcillas, areniscas o yesos.

• Factores Antrópicos

  El desarrollo tecnológico ha convertido al ser humano en un potente agente geológico, capaz de alterar las rocas de la superficie terrestre a un ritmo mayor que los agentes naturales. Esta erosión acelerada se realiza de forma directa cuando se llevan a cabo excavaciones mineras y petrolíferas, y en los procesos de construcción de edificios, vías de comunicación, aeropuertos, etc.

• Factores Climáticos

  Cada zona de la Tierra posee relieves característicos debido a la relación existente entre los procesos geológicos externos y los factores climáticos que se dan en ellas. De este modo hablamos de relieves glaciares, periglaciares, templados, desérticos o intertropicales.

El Modelado de las Rocas Graníticas

El granito es una roca plutónica formada en el interior de la corteza terrestre, que aflora en amplias extensiones de la superficie cuando la erosión desmantela las rocas que lo sepultaban.

El relieve granítico es un ejemplo de la actuación del clima (frío, desértico, templado e intertropical) en el modelado del relieve.

Climas Fríos

El granito se modela mediante procesos mecánicos, sobre todo gelifracción. Da origen a las típicas formaciones de agujas.

Climas Desérticos

La escasez de agua imposibilita los procesos químicos, por lo que el granito se modela bajo el proceso de la expansión térmica.

Climas Templados

El granito se altera mediante un proceso químico denominado arenización: el agua altera parcialmente los feldespatos y los transforma en caolinita (arcilla pura), que es erosionada y transportada por el agua; de este modo, quedan en forma de arena el cuarzo, la mica y la sílice que sobra de la alteración del feldespato. Esta arena, a su vez, es arrastrada por el agua de lluvia, y al final resultan bloques graníticos redondeados (bolos) que permanecen en equilibrio inestable y originan las torres o piedras caballeras; cuando este equilibrio se rompe, los bolos caen y forman los denominados caos de bolas o berrocales.

Climas Intertropicales

En estos climas cálidos y templados, el agua actúa sobre la sílice y los feldespatos del granito y origina hidróxidos de aluminio. Estos, junto con los óxidos de hierro, generan suelos de color rojizo, de los cuales los más característicos son las lateritas y las bauxitas (proceso de laterización). Cuando el agua de lluvia arrastra los materiales alterados que cubren las rocas graníticas, estas afloran a la superficie y dan lugar a unos montes-isla en forma de cúpula, conocidos con el nombre de «panes de azúcar», como los de Río de Janeiro (Brasil).

El Modelado Kárstico

El modelado kárstico o calcáreo es el resultado de la acción del agua sobre las rocas calizas.

Un karst bien desarrollado se origina en varias fases:

• Fase erosiva: Se lleva a cabo mediante procesos físicos o mecánicos, que ejercen las corrientes de agua, y químicos (carbonatación), que transforma los carbonatos (CaCO₃) en hidrogenocarbonatos solubles, Ca(CO₃H)₂. En la superficie da lugar a lapiaces, dolinas, sumideros, etc., y en profundidad se forman simas, galerías y cuevas.
• Fase litogénica: En el interior de las cuevas tiene lugar la precipitación del carbonato de calcio, a partir de agua que lleva en disolución hidrogenocarbonato de calcio, y se forman estalactitas, estalagmitas y columnas.
• Fase clástica: Si continúa la erosión, la parte superior del macizo se desmorona quedando en la superficie las galerías y cuevas. El paisaje kárstico adquiere un aspecto ruiniforme y recibe el nombre de torcal, como el Torcal de Antequera (Málaga) y la Ciudad Encantada (Cuenca).

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Cuando nieva o llueve, el agua no siempre discurre por la superficie del terreno, sino que, lenta y silenciosamente, penetra en el suelo a través de las rocas y se convierte en agua subterránea cargada de dióxido de carbono (CO₂). Si se infiltra en terrenos calizos, los disuelve lentamente y «talla» fascinantes paisajes subterráneos característicos del modelado kárstico.