Geología física: Estudia los materiales que componen la tierra y busca comprender los diferentes procesos que actúan debajo y encima de la superficie terrestre.
Geología histórica: Su objetivo es comprender el origen de la Tierra y su evolución a lo largo del tiempo. Procura ordenar cronológicamente los múltiples cambios físicos y biológicos que han ocurrido en el pasado geológico.
Reseñas históricas
Catastrofismo: James Ussher, arzobispo anglicano de Armagh, publicó un importante trabajo. Él construyo una cronología de la historia humana y de la Tierra en la que determinó que la Tierra tenía sólo unos pocos miles de años y que había sido creada en el 4004 a.C. Los catastrofistas creían que los paisajes de la Tierra habían sido formados por grandes catástrofes. Las montañas o los cañones se explicaban como el resultado de desastres súbitos y a escala planetaria, producidos por causas desconocidas que ya no actúan.
Nacimiento de la Geología moderna: Inició en los años finales del siglo XVII, cuando James Hutton publicó su trabajo "Theory of the Earth" (Teoría de la Tierra). En el cual estableció un principio que constituye el pilar de la Gología actual: el uniformismo. Establece simplemente que las leyes físicas, químicas y biológicas que actúan hoy, lo han hecho también en el pasado geológico.
Datación relativa: Los acontecimientos se colocan en su secuencia u orden apropiados sin conocer su edad en años. Se aplica la ley de superposición, que establece que en las capas de rocas sedimentarias o de coladas de lava, la capa más joven se encuentra en la parte superior y la más antigua en la inferior.
Principio de sucesión biótica: Los organismos fósiles se sucedieron unos a otros en un orden definido y determinable, por tanto cualquier período geológico puede reconocerse por su contenido en fósiles.
Magnitud del tiempo geológico
Escala de tiempo geológico. Las cifras indicadas en la escala vertical representan el tiempo en millones de años antes del presente. Estas fechas fueron añadidas mucho después de que se hubiera establecido la escala de tiempo utilizando técnicas de datación relativa. El Precámbrico representa más del 88 por ciento del tiempo geológico. (Datos procedentes de la Sociedad Geológica de América.)
Las cuatros esferas de la Tierra
El medio físico de la Tierra se divide tradicionalmente en tres partes principales: la Tierra sólida; la porción de agua de nuestro planeta, la hidrosfera; y la envuelta gaseosa de la Tierra, la atmósfera. Además, la biósfera, la totalidad de vida sobre la Tierra, interacciona con cada uno de los tres reinos físicos y es igualmente una parte integrante de la Tierra.
- Hidrosfera: Es una masa de agua dinámica que está en movimiento continuo, evaporándose de los océanos a la atmósfera, precipitándose sobre la Tierra y volviendo de nuevo al océano por medio de los ríos. El océano global cubre casi el 71 por ciento de la superficie terrestre hasta una profundidad media de unos 3.800 metros y representa alrededor del 97 por ciento del agua de la Tierra. La hidrosfera incluye también el agua dulce que se encuentra en los torrentes, lagos y glaciares.
- Atmósfera: Capa gaseosa que rodea la Tierra. La atmósfera es delgada y tenue. La mitad se encuentra por debajo de una altitud de 5,6 kilómetros y el 90 por ciento ocupa una franja de tan sólo 16 kilómetros desde la superficie de la tierra. Este delgado manto de aire proporciona el aire que respiramos, nos protege del intenso calor solar y de las radiaciones ultravioletas. Los intercambios de energía que se producen de manera continua entre la atmósfera, la superficie de la Tierra y el espacio, producen los efectos del tiempo y clima.
- Biósfera: Incluye toda la vida en la Tierra. Está concentrada cerca de la superficie en una zona que se extiende desde el suelo oceánico hasta varios kilómetros de la atmósfera. Las plantas y los animales dependen del medio ambiente físico para los procesos básicos de la vida. Las formas de vida ayudan a mantener su medio y lo alteran.
- Tierra sólida: Se encuentra debajo de la atmósfera y los océanos. Gran parte del estudio de la geología sobre la Tierra sólida se concentra en los accidentes geográficos superficiales más accesibles. Muchos de estos accidentes representan las expresiones externas del comportamiento dinámico de los materiales que se encuentran debajo de la superficie.
El sistema Tierra
Un sistema es un grupo de partes que interactúan y forman un todo complejo. Los sistemas cerrados son aquellos en los que la energía entra y sale libremente, mientras que la materia no entra ni sale del sistema. En un sistema abierto, tanto la energía como la materia entran y salen del sistema. La mayoría de sistemas naturales tiene mecanismos que tienden a intensificar el cambio, llamados mecanismos de realimentación positiva, y otros mecanismos, denominados mecanismos de realimentación negativa, que tienden a resistir el cambio y, así, a estabilizar el sistema.
El sistema Tierra tiene una serie casi infinita de subsistemas en los que la materia se recicla. El sistema Tierra es impulsado por la energía del Sol, la cual impulsa los procesos externos que tienen lugar en la atmósfera, la hidrosfera y la superficie de la tierra. El tiempo y el clima, la circulación oceánica y los procesos erosivos son accionados por la energía del Sol. El interior de la Tierra es la segunda fuente de energía. El calor que queda de cuando se formó nuestro planeta y el calor que está siendo continuamente generado por la desintegración radiactiva impulsan los procesos internos que producen los volcanes, los terremotos y las montañas.
Formación de los planetas en el Sistema Solar
La hipótesis de la nebulosa primitiva describe la formación del Sistema Solar. Los planetas y el Sol empezaron a formarse hace unos 5.000 millones de años a partir de una gran nube de polvo y gases. Conforme la nube se contraía, empezó a rotar y a adoptar una forma de disco. El material que era lanzado gravitacionalmente hacia el centro se convirtió en el protosol. Dentro del disco en rotación, pequeños centros, denominados protoplanetas, absorbían cada vez más cantidad de los restos de la nube. Debido a las elevadas temperaturas cerca del Sol, los planetas interiores fueron incapaces de acumular muchos de los elementos que se evaporan a bajas temperaturas. Debido a las temperaturas muy frías existentes en la lejanía del Sol, los planetas exteriores, grandes, consisten en enormes cantidades de materiales más ligeros. Esas sustancias gaseosas explican los tamaños comparativamente grandes y las bajas densidades de los planetas externos.
Estructura interna de la Tierra
La estructura interna de la Tierra se establece en capas basadas en diferencias de composición química y en los cambios de las propiedades físicas. En cuanto a composición, la Tierra se divide en una corteza externa delgada, un manto rocoso sólido y un núcleo denso.
Capas definidas por su composición
- Corteza: Capa rocosa externa, relativamente fina, se divide en corteza oceánica y corteza continental. La corteza oceánica tiene 7 kilómetros de grosor y está compuesta por rocas ígneas oscuras "basaltos". La corteza continental tiene un grosor medio de entre 35 y 40 kilómetros, pero puede superar los 70 kilómetros. La corteza oceánica tiene una composición química relativamente homogénea, mientras que la corteza continental consta de muchos tipos de rocas. El nivel superior de la corteza continental tiene la composición media de una roca granítica, mientras que la composición de la parte inferior de la corteza continental es parecida al basalto. Las rocas continentales tienen una densidad media de unos 2,7 g/cm3. Las rocas de la corteza oceánica son más jóvenes y más densas (aproximadamente 3,0 g/cm3) que las rocas continentales.
- Manto: Contiene más del 82 por ciento del volumen de la Tierra. Es una envoltura rocosa sólida con una profundidad de 2.900 kilómetros. El tipo de roca dominante en la parte superior del manto es la peridotita, que tiene una densidad de 3,3 g/cm3. A una mayor profundidad, la peridotita cambia y adopta una estructura cristalina más compacta y con mayor densidad.
- Núcleo: La composición del núcleo es una aleación de hierro y níquel con cantidades menores de oxígeno, silicio y azufre, elementos que forman compuestos con el hierro. A la presión extrema del núcleo, este material rico en hierro tiene una densidad media de cerca de 11 g/cm3.
Capas definidas por sus propiedades físicas
- Litosfera: Comportamiento rígido, es frío y resistente. Esta capa tiene un grosor medio de unos 100 kilómetros pero puede alcanzar 250 kilómetros de grosor debajo de las porciones más antiguas de los continentes. Dentro de las cuencas oceánicas, la litosfera tiene un grosor de tan sólo unos pocos kilómetros debajo de las dorsales oceánicas pero aumenta hasta 100 kilómetros en regiones donde hay corteza más antigua y fría.
- Astenosfera: Es una capa blanda, comparativamente plástica, la cual se encuentra debajo de la litosfera en el manto superior a una profundidad de 660 kilómetros. Tiene unas condiciones de temperatura y presión que permiten la existencia de una porción de roca fundida.
- Mesosfera ó Manto inferior: Capa rígida con una profundidad de entre 660 kilómetros y 2,900 kilómetros. A pesar de su resistencia, las rocas de la mesosfera están todavía muy calientes y son capaces de fluir de una manera muy gradual.
- Núcleo: Compuesto principalmente por una aleación de hierro y níquel, se divide en dos regiones que muestran resistencias mecánicas muy distintas.
- Núcleo externo: Capa líquida de 2.270 kilómetros de grosor. Las corrientes convectivas del hierro metálico en esta zona son las que generan el campo magnético de la Tierra.
- Núcleo interno: Esfera con un radio de 1.216 kilómetros. A pesar de su temperatura más elevada, el material del núcleo interno es más resistente que el del núcleo externo debido a la enorme presión y se comporta como un sólido.
Superficie de la Tierra
Las dos divisiones principales de la superficie terrestre son los continentes y las cuencas oceánicas. Las diferencias de elevación entre los continentes y las cuencas oceánicas son consecuencia principalmente de diferencias entre sus densidades y grosores respectivos.
Características de los continentes
Las estructuras más grandes de los continentes pueden dividirse en dos categorías: los cinturones montañosos y el interior estable.
Cinturones montañosos: Los rasgos topográficos más prominentes de los continentes son los cinturones montañosos lineales. El cinturón del Pacífico incluye las montañas del oeste del continente americano y continúa en el Pacífico occidental en forma de arcos de islas volcánicas. Los arcos insulares son regiones montañosas activas compuestas en gran parte de rocas volcánicas y rocas sedimentarias deformadas. Las islas Aleutianas, Japón, Filipinas y Nueva Guinea son ejemplos de arcos insulares. El otro cinturón montañoso importante se extiende hacia el este desde los Alpes a través de Irán y el Himalaya y luego baja al sur y entra en Indonesia. También se encuentran montañas más antiguas en los continentes. Son ejemplos de ello los Apalaches, al este de Estados Unidos, y los Urales, en Rusia.
Interior estable: A los interiores de los continentes se les denomina cratones, los cuales han permanecido estables durante los últimos 600 millones de años. Los escudos son zonas que se encuentran dentro de los interiores estables, los cuales son regiones extensas y llanas compuestas por reocas cristalinas deformadas. Las plataformas estables son zonas cratónicas en las que rocas muy deformadas están cubiertas por una capa fina de rocas sedimentarias. Las rocas sedimentarias de las plataformas estables son casi horizontales.
Cinturones montañosos: Los rasgos topográficos más prominentes de los continentes son los cinturones montañosos lineales. El cinturón del Pacífico incluye las montañas del oeste del continente americano y continúa en el Pacífico occidental en forma de arcos de islas volcánicas. Los arcos insulares son regiones montañosas activas compuestas en gran parte de rocas volcánicas y rocas sedimentarias deformadas. Las islas Aleutianas, Japón, Filipinas y Nueva Guinea son ejemplos de arcos insulares. El otro cinturón montañoso importante se extiende hacia el este desde los Alpes a través de Irán y el Himalaya y luego baja al sur y entra en Indonesia. También se encuentran montañas más antiguas en los continentes. Son ejemplos de ello los Apalaches, al este de Estados Unidos, y los Urales, en Rusia.
Interior estable: A los interiores de los continentes se les denomina cratones, los cuales han permanecido estables durante los últimos 600 millones de años. Los escudos son zonas que se encuentran dentro de los interiores estables, los cuales son regiones extensas y llanas compuestas por reocas cristalinas deformadas. Las plataformas estables son zonas cratónicas en las que rocas muy deformadas están cubiertas por una capa fina de rocas sedimentarias. Las rocas sedimentarias de las plataformas estables son casi horizontales.
Características del fondo oceánico
El fondo oceánico se divide en tres grandes unidades topográficas: los márgenes continentales, las cuencas oceánicas profundas y las dorsales oceánicas.
Márgenes continentales: Es la porción de fondo oceánico adyacente a las principales masas continentales. Puede incluir la plataforma continental, el talud continental y el pie de talud.
La plataforma continental esta compuesta de un material suavemente inclinado que se extiende en dirección al mar desde la costa. Se considera una extensión inundada de los continentes. El talud continental es una estructura empinada que se extiende desde la superficie exterior de la plataforma continental hasta el fondo oceánico profundo y es donde se encuentra el límite netre los contienentes y las cuencas oceánicas profundas. En regiones donde no existen fosas, el empinado talud continental pasa a tener una inclinación más gradual, conocida como pie de talud. El pie de talud está formado por un grueso cúmulo de sedimentos que se movieron pendiente abajo desde la plataforma continental hacia los fondos oceánicos profundos.
Cuencas oceánicas profundas: Se encuentran entre los márgenes continentales y las dorsales oceánicas. Una parte de esta región consiste en estructuras increíblemente llanas denominadas llanuras abisales. Los suelos oceánicos están repletos de estructuras volcánicas sumergidas llamadas montes submarinos, que a veces forman cadenas estrechas y largas.
Dorsales oceánicas: La dorsal Centroatlántica y la dorsal del Pacífico oriental son partes de este sistema. Esta estructura ancha y larga forma un cinturón continuo que serpentea a lo largo de más de 70.000 kilómetros alrededor del planeta. El sistema de dorsales oceánicas consta de capas superpuestas de rocas ígneas fracturadas y elevadas.
Tipos de rocas
Los geólogos dividen las rocas en tres grandes grupos: ígneas, sedimentarias y metamórficas.
Rocas ígneas: Se forman cuando la roca fundida "magma" se enfría y se solidifica. El magma es roca fundida que se puede formar a varios niveles de profundidad en el interior de la corteza de la Tierra y el manto superior. A medida que se enfría el magma, se van formando y creciendo los cristales de varios minerales.
Rocas sedimentarias: Los sedimentos son la materia prima de las rocas sedimentarias, se acumulan en capas en la superficie de la Tierra. Son materiales que se forman a partir de rocas preexistentes por los procesos de meteorización. Algunos de estos procesos fragmentan físicamente la roca en piezas más pequeñas sin modificar su composición. Otros procesos de meteorización descomponen la roca, es decir, modifican químicamente los minerales en otros nuevos y en sustancias fácilmente solubles en agua.
Rocas metamórficas: Las rocas metamórficas se producen a partir de rocas ígneas, sedimentarias u otras rocas metamórficas. Cada roca metamórfica tiene una roca madre, la roca a partir de la que se ha formado. Se le denomina Metamórfico porque su significado literal es cambiar la forma. La mayoría de cambios tienen lugar a temperaturas y presiones elevadas que se dan en la profundidad de la corteza terrestre y el manto superior.
Ciclo de las rocas
Bibliografía:
Tarbuck, E. J.; Lutgens, F. K., & Tasa, D.. (2005). CIENCIAS DE LA TIERRA. Madrid: Pearson Educación S. A.
Amante, C. and B.W. Eakins, 2009. ETOPO1 1 Arc-Minute Global Relief Model: Procedures, Data Sources and Analysis. NOAA Technical Memorandum NESDIS NGDC-24. National Geophysical Data Center, NOAA. doi:10.7289/V5C8276M