ROCAS

—Las rocas están formadas por uno o más minerales. Pueden provenir de la cristalización por enfriamiento de un magma, como en el caso de las rocas ígneas, o ser el resultado de la acumulación y consolidación de los productos originados en la destrucción de rocas preexistentes (sedimentos), que da origen a las rocas sedimentarias. Cuando las rocas preexistentes son modificadas por cambios de la temperatura y/o la presión se originan las rocas metamórficas.

ROCAS IGNEAS

—Las rocas ígneas (del latín igneus) o magmáticas se forman a partir de la solidificación de un fundido silicatado o magma.
—están compuestas fundamentalmente por silicatos, los cuales están constituidos mayoritariamente por silicio (Si) y oxígeno (O).
—constituyen más del 98% en peso de la mayoría de los magmas que al solidificarse forman las rocas ígneas. (S), oro (Au), plata (Ag) uranio (U), tierras raras, gases en disolución


Rocas ígneas intrusivasRocas ígneas intrusivas

Plutónicas=El magma se enfría lentamente en profundidad y los minerales suelen estar bien cristalizados: tienen tiempo y reposo suficiente para formar grandes cristales, muy visibles a simple vista en las muestras de roca. Se da en batolitos, facolitos y lacolitos
Filonianas= Normalmente solidifican en grietas, fracturas o filones que cortan la estratificación. Sus emplazamientos reciben el nombre de diques o sills.

Rocas ígneas extrusivas

—Se forman por la expulsión al exterior de todo tipo de materiales volcánicos (sólidos, líquidos y gases).
—El gas procede del interior de la cámara magmática y al alcanzar el exterior se expande de forma brusca, arrancando porciones de lava fluida que solidifican rápidamente y caen. Estos materiales así formados se llaman piroclastos.

Serie de cristalización de Bowen

Los diferentes silicatos que constituyen las rocas ígneas cristalizan en un orden determinado, que está condicionado por la temperatura. La serie de cristalización de Bowen (1928) nos muestra el orden de cristalización de los distintos silicatos conforme disminuye la temperatura de un magma

3. MINERALES Y ROCAS

3.1 MINERALES DE SILICE





MINERALOGIA

La ciencia de la mineralogía trata de los minerales de la corteza terrestre y de los encontrados fuera de la Tierra, identificación de esos minerales y del estudio de sus propiedades, origen y clasificación

Origen de los minerales

žLa gran mayoría de ellos tiene que ver con los fluidos ya que estos transportan el hierro, oro y plata y al llegar cerca de la superficie, los fluidos se enfrian y hacen precipitar los elementos en forma de minerales

žLa gran mayoría de ellos tiene que ver con los fluidos ya que estos transportan el hierro, oro y plata y al llegar cerca de la superficie, los fluidos se enfrian y hacen precipitar los elementos en forma de minerales

CORTEZA TERRESTRE

LA TIERRA Y SU INTERIOR

En la Tierra la sismología se encarga del estudio de las vibraciones que se producen durante los terremotos, los impactos de meteoritos, o por medios artificiales como una explosión. En estas ocasiones, se emplea un sismógrafo para medir y registrar los movimientos y vibraciones que se producen dentro de la Tierra y la superficie.

Los científicos clasfican los movimientos sísmicos en cuatro tipos de ondas características que viajan a velocidades que varían entre los 3 y 15 kilómetros (1.9 a 9.4 millas) por segundo. Dos de estas ondas viajan alrededor de la superficie de la Tierra formando bucles. Las otras dos, Primarias (P) u ondas de compresión y las Secundarias (S) u ondas de corte, penetran en le interior de la Tierra. Las ondas primarias comprimen y dilatan los materiales por los que viajan (ya sea roca o líquido) de una forma parecida a la de las ondas sonoras. Tienen también la capacidad de moverse dos veces más rápido que las ondas S. Las ondas secundarias se propagan a través de la roca pero no son capaces de hacerlo en un medio líquido. Ambos tipos de ondas se refractan o reflejan en los puntos donde dos medios de diferentes propiedades físicas se tocan. También reducen su velocidad cuando se mueven a través de un medio más caliente. Estos cambios en la dirección y la velocidad son los medios que se emplean para localizar las discontinuidades.

Las discontinuidades sísmicas han permitido dividir el interior de la Tierra en núcleo interno, núcleo externo, D", manto inferior, zona de transición, manto superior y corteza (oceánica y continental). Se han podido distinguir y mapear también las discontinuidades laterales utilizando la tomografía sísmica pero no se discutirán aquí.
Núcleo interno: 1.7% de la masa de la Tierra; profundidad de 5,150-6,370 kilómetros (3,219 - 3,981 millas) El núcleo interno es sólido y no está en contacto con el manto, sino suspendido en el fundido núcleo externo. Se cree que se ha solidificado como resultado del congelamiento por presión que se produce en la mayoría de los líquidos cuando la temperatura disminuye o la presión aumenta.

Núcleo externo: 30.8% de la masa de la Tierra; profundidad de 2,890-5,150 kilómetros (1,806 - 3,219 millas) El núcleo externo es un líquido caliente, conductor de la electricidad, en el que se produce corrientes convectivas. Esta capa conductiva se combina con el movimiento de rotación de la Tierra para crear una dinamo que mantiene un sistema de corrientes eléctricas conocidas como campo magnético terrestre. Es también responsable de las sutiles alteraciones de la rotación de la Tierra. Esta capa no es tan densa como el hierro puro fundido, lo que indica la presencia de elementos más ligeros. Los científicos sospechan que aproximadamente un 10% de la capa está compuesto por oxígeno y/o azufre porque estos elementos son abundantes en el cosmos y se disuelven con facilidad en el hierro fundido.

D": 3% de la masa de la Tierra; profundidad de 2,700-2,890 kilómetros (1,688 - 1,806 millas) Esta capa tiene entre 200 y 300 kilómetros (125 a 188 millas) de espesor y representa aproximadamente el 4% de la masa conjunta del manto y la corteza. A pesar de que se identifica habitualmente como parte del manto inferior, las discontinuidades sísmicas sugieren que la capa D" podría poseer una composición química diferente de la del manto inferior situado encima de ella. Los científicos especulan sobre si el material se disolvió en el núcleo o fue capaz de hundirse a través del manto pero sin llegar al núcleo debido a su densidad.

Manto inferior: 49.2% de la masa de la Tierra; profundidad de 650-2,890 kilómetros (406 -1,806 millas) El manto inferior contiene el 72.9% de la masa conjunta del manto y la corteza y está probablemente compuesto principalmente por silicio, magnesio y oxígeno. También contiene algo de hierro, calcio y aluminio. Los científicos realizan estas deducciones asumiendo que la Tierra tiene los elementos cósmicos en una abundancia y proporciones similares a las del Sol y los meteoritos primitivos.

Zona de transición: 7.5% de la masa de la Tierra; profundidad de 400-650 kilómetros (250-406 millas) La zona de transición o mesosfera (manto medio), llamada algunas veces capa fértil, contiene el 11.1% de la masa conjunta del manto y la corteza y es la fuente de los magmas basálticos. También contiene calcio, aluminio y granate, que es un silicato complejo con aluminio. Esta capa es densa cuando está fría debido al granate. Está fluida cuando está caliente porque estos minerales se funden fácilmente para formar basalto que luego se puede elevar a través de las capas superiores en forma de magma.

Manto superior: 10.3% de la masa de la Tierra; profundidad de 10-400 kilómetros (6 - 250 millas) El manto superior contiene el 15.3% de la masa conjunta del manto y la corteza. Algunos fragmentos de esta capa han sido sacados a la luz por la erosión de las cordilleras montañosas y erupciones volcánicas, permitiendo su observación. Los principales minerales que se han encontrado de esta forma son olivino (Mg,Fe)2SiO4 y piroxeno (Mg,Fe)SiO3. Estos y otros minerales son refractarios y cristalinos a altas temperaturas; por lo tanto, la mayoría se desprende del magma ascendente, formando más material en la corteza o no abandonan nunca el manto. Parte del manto superior llamada astenosfera podría estar parcialmente fundida.
Corteza oceánica: 0.099% de la masa de la Tierra; profundidad de 0-10 kilómetros (0 - 6 millas) La corteza oceánica contiene el 0.147% de la masa conjunta del manto y la corteza. La mayor parte de la corteza terrestre se produjo a partir de la actividad volcánica. El sistema de dorsales oceánicas, una red de volcanes de 40,000 kilómetros (25,000 millas) de longitud, genera nueva corteza oceánica a razón de 17 km3 por año, cubriendo el fondo del océano con basalto. Hawaii e Islandia son dos ejemplos de la acumulación de pilas de basalto.

Corteza continental: 0.374% de la masa de la Tierra; profundidad de 0-50 kilómetros (0 - 31 millas). La corteza continental contiene el 0.554% de la masa conjunta de manto y corteza. Esta es la parte más externa de la Tierra y está compuesta básicamente por rocas cristalinas. Estas son materiales flotantes de baja densidad dominados principalmente por el cuarzo (SiO2) y los feldespatos (silicatos pobres en metal). La corteza (tanto oceánica como continental) es la superficie de la Tierra; como tal, es la parte más fría de nuestro planeta. Debido a que las rocas frías se deforman lentamente, nos referimos a esta rígida cáscara externa como litosfera (capa rocosa o fuerte).

La Litosfera y la Tectónica de Placas

Litosfera OceánicaLa rígida capa externa de la Tierra que comprende a la corteza y el manto superior se denomina litosfera. La nueva litosfera oceánica se produce a través del volcanismo en forma de fisuras en las dorsales oceánicas que son fracturas que circundan el globo. El calor se escapa del interior a medida que esta nueva litosfera emerge desde abajo. Se enfría gradualmente, se contrae y se separa de la dorsal, viajando sobre el fondo del océano hasta las zonas de subdución, un proceso que recibe el nombre de formación del fondo oceánico. Con el tiempo, la litosfera más vieja aumenta de espesor y su densidad sobrepasa la del manto situado debajo, lo que produce su hundimiento hacia el interior de la Tierra con un ángulo muy pronunciado. La subdución es el principal método de enfriamiento del manto situado por debajo de los 100 kilómetros (62.5 millas). Si la litosfera es joven y por lo tanto más caliente cuando alcanza una zona de subdución se ve forzada hacia el interior de nuevo pero con un ángulo más pequeño.

Litosfera ContinentalLa litosfera continental tiene un espesor de aproximadamente 150 kilómetros (93 millas) con una corteza y un manto superior que están flotando constantemente. Los continentes se mueven lateralmente a la deriva siguiendo las corrientes convectivas del manto desde las zonas calientes hacia las zonas más frías, este proceso recibe el nombre de deriva continental. La mayoría de los continentes están en reposo o moviéndose hacia zonas más frías del manto, con la excepción de África. África fue en su día el corazón de Pangea, un supercontinente que se rompió posteriormente en los continentes que hoy conocemos. Varios cientos de millones de años antes de la formación de Pangea, los continentes del hemisferio sur - África, América del Sur, Australia, Antártida e India - estaban unidos formando lo que se llama Gondwana.

Tectónica de Placas

Límites de las placas de la corteza (Cortesía NGDC)
La tectónica de placas implica la formación, movimiento lateral, interacción y destrucción de las placas listoféricas. La mayor parte del calor interno de la Tierra se revela a través de este proceso y muchas de las grandes estructuras y fenómenos topográficos de la Tierra se forman como consecuencia de ello. Los valles rift y las vastas mesetas de basalto se crean por la rotura de las placas cuando el magma asciende desde el manto hasta el fondo del océano, formando nueva corteza y separando las dorsales situadas en mitad del océano. Las placas chocan y se destruyen a medida que se hunden en las zonas de subdución dando lugar a las profundas fosas oceánicas, cadenas de volcanes, extensas fallas transformantes, grandes elevaciones lineales y retorcidos cinturones de montañas. La litosfera terrestre está dividida en la actualidad en ocho grandes placas con otras dos docenas de placas más pequeñas que se mueven a la deriva sobre el manto a una velocidad de 5 a 10 centímetros (2 a 4 pulgadas) al año. Las ocho placas grandes son la Africana, Antártica, Euroasiática, Indo-australiana, Nazca, Norteamericana, Pacífica y Sudamericana. Alguna de las pequeñas son la Anatolia, Arábiga, Caribeña, Cocos, Filipina y Somalí.

RAMAS DE LA GEOLOGIA

Geodinámica...
La geodinámica, o geología dinámica, estudia las transformaciones que se manifiestan tanto en el interior (geodinámica interna), ejemplo de los seísmos y volcanes, como en la superficie terrestre (geodinámica externa), tales como agua, hielo, viento, atmósfera, etc. Las fuerzas internas que dan lugar a las erupciones ígneas hacia el exterior son estudiadas por la vulcanología, mientras que las que desembocan en movimientos sísmicos o terremotos pertenecen a la sismología.

Estratigrafía...
La estratigrafía estudia la disposición, carácter y relación entre los diferentes estratos o capas que componen la corteza terrestre, especialmente desde le punto de vista de su formación y de su clasificación cronológica. Dado que esta rama precisa conocer la antigüedad de los materiales, así como su orden de superposición, recurre a la petrografía y paleontología como apoyo permanente.

Tectónica...
La tectónica es la rama de la geología que estudia las dislocaciones y deformaciones mecánicas de la corteza terrestre, tanto para conocer la estructura y configuración actuales de la misma, como las que pudo tener en épocas remotas, e intenta averiguar los procesos que la han causado.

Petrografía...
La petrografía, también llamada litografía, del griego lithos (piedra), es la rama de la geología que estudia el origen y composición de las rocas, especialmente en sus aspectos descriptivos y clasificatorios. Nació como una rama de la mineralogía en el siglo XVIII, adquiriendo enseguida categoría de ciencia independiente gracias a los trabajos de Werner, Humboldt y otros autores. Recientemente, el análisis químico, la observación microscópica y el empleo de la luz polarizada han permitido establecer la clasificación de las rocas y minerales sobre bases verdaderamente científicas.

Paleontología...
La paleontología es la ciencia que estudia los seres del pasado o las muestras de su actividad que se encuentran fosilizadas en los estratos de la corteza terrestre. Tomó carácter a inicios del s. XIX y en la actualidad se divide en numerosas ramas: paleozoología (animales), paleobotánica (vegetales), paleobiología (seres vivos), paleobiogeografía (distribución geográfica de los seres vivos), paleoecología (relación con el ambiente), micropaleontología (microorganismos fósiles), etc.

Mineralogía...
La mineralogía estudia todas las propiedades de los minerales, es decir, de los componentes químicos no orgánicos de la corteza terrestre. Se centra especialmente en su forma externa, su fina estructura, cualidades físicas y químicas, y sus condiciones de formación. Los minerales presentan generalmente un carácter cristalino, motivo por el cual se desarrolló la cristalografía para el estudio de sus características simétricas u ordenación regular de los átomos; esta rama evolucionó de forma paralela a la mineralogía. Por su parte, las propiedades físicas de los minerales son estudiadas por la física mineralógica; las propiedades químicas por la química mineralógica; y la formación y transformación de los minerales y sus asociaciones por la paragénesis mineral

La geología se complementa con otras ramas que también se ocupan del estudio de la Tierra:

Geología histórica...
Parte de la geología que trata de los sucesos y variaciones de la Tierra en el pasado. Del estudio cuidadoso de las rocas se extraen los datos necesarios para conocer las circunstancias geográficas, climáticas, faunísticas, florísticas, etc., que se han ido sucediendo en el planeta. Divide el tiempo en eras y éstas en períodos, épocas y edades.

Geografía...
Ciencia que trata de describir y analizar las variaciones espaciales en los fenómenos físicos y humanos sobre la superficie terrestre. Tradicionalmente se ha considerado su objeto la descripción de la Tierra en sus diversos aspectos o condiciones, considerada como planeta (geografía astronómica); en su configuración, suelo y clima (fisiografía o geografía física), y como asiento de la vida humana en sus distintas manifestaciones (geografía humana, política, económica, etc.).

Geomorfología...
Ciencia que estudia las formas del relieve terrestre y los factores que lo determinan. Estos factores son: 1) la estructura geológica de los terrenos (fallas, plegamientos, etc.); 2) la naturaleza de las rocas y 3) el régimen climático de la región. Así, un clima tropical produce unos relieves distintos que un clima templado; las rocas blandas tales como la arcilla forman barrancos mientras que, por ejemplo, las calizas dan lugar a cañones y desfiladeros.

Geodesia...
Estudio y determinación de las formas que presenta la superficie terrestre. Actualmente, la geodesia permite calcular las coordenadas exactas de cualquier punto de la Tierra, así como las distancias entre dos de ellos.

Geoquímica...
Estudio de la composición de los materiales.

Geofísica...
Estudio de la estructura y entorno, de los procesos y propiedades físicas: magnetismo, color, densidad, elasticidad, etc, relacionadas con la Tierra.

Edafología...
Estudio de los suelos o capa superficial de la corteza terrestre, concretamente los procesos de formación y evolución, así como los fenómenos biofisicoquímicos que tienen lugar en ellos, en relación con los seres vivos, especialmente los microorganismos y las plantas.

Geotecnia...
Ciencia aplicada de la geología en la industria de extracción de minerales, agua, etc.

LA GEOLOGIA COMO CIENCIA

Ciencia que estudia el origen, la composición, la estructura y la historia de la Tierra, junto con los procesos que la han conducido a su estado actual. A pesar de la importancia que tiene la observación directa, el método fundamental de la geología es más histórico que experimental, debido a la dilatada escala temporal de los fenómenos geológicos y a la dificultad de emular el factor tiempo en el laboratorio. Por otra parte, y al margen de la investigación pura, la geología tiene cada vez más una importante vertiente aplicada, especialmente en el campo de la ingeniería civil y grandes obras públicas y en el de la prospección de recursos naturales.
El término geología se utilizó ya a mediados del siglo XVII pero, frenada por la influencia de la Iglesia, reacia a las explicaciones científicas del origen y la evolución de la Tierra, no fue hasta el siglo XIX cuando la disciplina comenzó a configurarse y a ser estructurada. Sin embargo, a finales del siglo XVIII habían avanzado notablemente los estudios de cristalografía con las aportaciones de Romé de l'Isle (1736-1790) y René-Just Haüy (1742-1822) y paleontología con los trabajos de Buffon (1707-1788) entre otros. También por aquella época se inició la cartografía geológica y se enunciaron las primeras teorías, como las «neptunistas» de A.G. Werner (1750-1817), según las cuales los fósiles revelan que las rocas se forman en el mar, y las «plutonistas» de J. Hutton (1726-1797) quién, basándose en rocas como el granito y el basalto, afirmaba el origen magmático. En 1820, F. Mohs (1773-1838) propuso una escala de dureza y más tarde se plantearon sistemas clasificatorios de los minerales y de las rocas.
La progresiva aceptación de las teorías evolucionistas de Charles Darwin y las investigaciones de la estratigrafía dieron lugar al establecimiento de escalas cronológicas, permitiendo las primeras síntesis generales en geología. Ya en el siglo XX, se iniciaron estudios sobre la estructura interna de la Tierra, a la vez que A.L. Wegener formulaba la controvertida hipótesis de la deriva continental, punto de partida de lo que, a final de la década de los sesenta y gracias a las modernas prospecciones de los fondos oceánicos, acabaría constituyendo la importante teoría de la tectónica de placas. Actualmente, el avance en las investigaciones sobre paleomagnetismo, en conocimiento de materiales procedentes de otros planetas y el desarrollo de técnicas sofisticadas de análisis y teledetección están abriendo grandes perspectivas a la investigación geológica.
La geología se considera dividida hoy en numerosos campos de desigual desarrollo y nivel de especialización. La mineralogía se dedica al estudio y clasificación de los minerales, y una rama de ella, la cristalografía, describe las propiedades geométricas de los cristales que componen la mayoría de minerales.
La petrografía estudia las rocas, que son la forma natural que presentan los minerales combinados y aglutinados. La sedimentología estudia los sedimentos y, a través de ellos, las características del medio en que se formaron, concediendo cada vez mayor importancia al clima. Pero la vertiente más histórica de la geología se fundamenta principalmente en la paleontología y en la estratigrafía. La estratigrafía permite deducir la antigüedad de las rocas y sus avatares a través del orden y disposición actual de los estratos, mientras la paleontología basa sus hipótesis de datación y cronologías en el estudio de los restos fósiles acumulados.
La geología estructural, llamada geotectónica, se ocupe de las causas y los mecanismos de los movimientos, deformaciones, pliegues y fallas de las capas. La teoría de la tectónica de placas ha supuesto, en este sentido, una propuesta verdaderamente explicativa e integradora de la llamada geología dinámica, que estudia los procesos que afectan a la corteza terrestre y subdivide sus investigaciones entre la geodinámica interna, que incluye la orogenia, el vulcanismo y la sismología, y la geodinámica externa, dedicada a los procesos morfogenéticos, es decir, la erosión con sus distintas fases de alteración, transporte y sedimentación.
Algunas ramas de la geología son compartidas por otras disciplinas, como ocurre con la geomorfología, especializada en las formas del relieve, estudiadas principalmente por la geografía o la edafología, dedicada a los suelos y difícil de situar ya que éstos suponen un puente interface entre la geología y la biología.