TEMA 5 Geodinámica externa y tiempo geológico.


TEMA 5 GEODINÁMICA EXTERNA
























































GEODINÁMICA EXTERNA

Son dos los agentes geodinámicos externos implicados en el modelado de la superficie terrestre:

Ø   La fuerza gravitatoria.

Ø   La energía procedente del sol

Los agentes geodinámicos externos producen meteorización, transporte y sedimentación.


1. EL PROCESO DE METEORIZACIÓN:

Conjunto de cambios que sufren los materiales de la litosfera en contacto con la atmósfera, hidrosfera o biosfera.

Características: NO implica transporte.

                          El agua es el principal agente causante.


Hay dos tipos: FÍSICA y QUÍMICA


1.1. Meteorización Física: Se produce por esfuerzos compresivos y distensivos, variaciones de temperatura o por seres vivos. Provoca la rotura o fisuración de las rocas.

Puede producirse por varios agentes:

1. Esfuerzos tectónicos: por compresión o distensión, originan fracturas.

2.  Gelifracción: Acción del hielo. El agua penetra en fisuras y al congelarse aumenta de volumen y actúa a modo de cuña.

3. Termoclastía: por aumentos y bajadas bruscas de Tª se forman microfracturas en los granos que permiten la disgregación de la roca.

4. Bioclastía: rotura por la acción de los seres vivos.  Ej. Raíces de los árboles.


1.2 Meteorización Química: procesos que modifican la composición química de las rocas. Los principales agentes que producen estas alteraciones son el agua, el oxígeno y el dióxido de carbono.

     Tipos:

  1. Disolución.
  2. Oxidación-Reducción.
  3. Carbonatación.
  4. Hidrólisis.
  5. Hidratación. 

1.    Disolución: El agente es el agua.  Importante en halita o yesos.
2.    Oxidación-Reducción:

2.1Oxidación: por combinación con el oxígeno. El hierro se transforma en oligisto o limonita. Disminuye su capacidad de ser transportado y precipita, dando suelos rojos.
2.2 Reducción: combinación con hidrógeno.  

Ej. Óxido de hierro (FeO) se transforma en pirita (FeS2).

3. Carbonatación: El agua con CO2  reacciona con compuestos como la caliza que es insoluble produciendo bicarbonato cálcico que es soluble y por tanto puede ser transportado por el agua. Ejemplos:

Ø  Transformación del Carbonato de Calcio en Bicarbonato

          H2O + CO2+ CaCO3  à  Ca (CO3H) 2

Ø  Transformación del Olivino en Bicarbonato magnésico.

                Mg2SiO 4 + H2O + CO2 à Mg (CO3H) 2 + SiO2
4. Hidrólisis:

Rotura de un mineral por la acción del OH- y H+,  ya que estos pueden actuar como ácidos o bases sobre las rocas. Ej. Feldespato que se transforma en arcillas.

Granito que puede llegar a la caolinización.

5. Hidratación:

Modificación de fase mineral al introducir agua en su estructura.  Ej. Expansión de arcillas.

2 EROSIÓN

Consiste en la movilización –por el agua, el hielo o el aire– de los materiales que se producen como consecuencia de la meteorización de las rocas.

EROSIÓN = METEORIZACIÓN + TRANSPORTE

3. EL PROCESO DE  TRANSPORTE

Arrastre de materiales producto de la meteorización por acción del agua, viento, hielo glaciar y gravedad. Los materiales son transportados atendiendo a la fuerza del agente transportador y al peso del material transportado.
Los principales agentes de transporte:
1.Río: Cualquiera de las formas de transporte. Depende de la energía cinética (velocidad), del tamaño y características de las partículas a transportar.

Es el arrastre de materiales producto de la meteorización por acción del agua, viento, hielo glaciar y gravedad. Los materiales son transportados atendiendo a la fuerza del agente transportador y al peso del material transportado.  Formas principales de transporte:

Acción geológica de un río: Cualquiera de las formas de transporte. Depende únicamente

de la energía cinética (velocidad) y del tamaño y características de las partículas a transportar.

2. Los movimientos del agua del mar (olas, corrientes marinas y mareas).

3. El transporte glaciar: es uno de los más espectaculares. Se produce en superficie del terreno o englobándolo. El hielo arranca la roca y la desplaza, tanto en sus zonas laterales como frontales.

4.Viento como agente geológico externo es mucho menos eficaz que el agua, en

todas sus formas. Origina desiertos de piedra y desiertos de arena.

El viento como agente geológico externo es mucho menos eficaz que el agua, en todas sus formas.

6.      La acción de la gravedad: por deslizamiento en relieves con pendiente. Si el deslizamiento es lento se llama “Flujo” y si es por expansión o retracción de partículas superficiales se llama “Creb”.

Las principales formas de transporte:

  1. Disolución: es el transporte de materiales que se disuelven en agua.
  2. Reptación o rodadura: es el arrastre de materiales pesados, sin levantarlos del suelo.
  3. Flotación: los materiales se desplazan sobre   el agente de transporte .
  4. Saltación: el agua o el aire elevan pequeños fragmentos que luego vuelven a caer.
  5. Suspensión: el aire o el agua transportan   partículas muy finas que no se depositan en el suelo.

4. SEDIMENTACIÓN

Se produce cuando los materiales son depositados debido a la disminución de la fuerza transportadora del agente. La gravedad es la fuerza responsable de la sedimentación.

El depósito de materiales se produce en zonas hundidas, llamadas Cuencas Sedimentarias.

Puede producirse por:

1. Deposición: Se depositan los materiales de mayor tamaño que viajan por rodadura, arrastre o saltación. Puede ocurrir cuando el flujo pasa de un régimen turbulento a uno laminar o si disminuye la velocidad de la corriente.

2.Decantación: Los materiales que viajan en suspensión decantan si las fuerzas de gravedad son mayores que las fuerzas electrostáticas y de rozamiento, que tienden a mantener las partículas en el seno del medio de trasporte.

3. Precipitación: Los materiales disueltos precipitan si la concentración del material en disolución supera el límite de solubilidad. Generalmente está causada por la evaporación, o por la actividad metabólica de algunos seres vivos


Modelado del relieve

Intervienen muchos factores procesos geológicos internos y externos, litológica y estructura geológica.

Tipos:

MODELADO CONTINENTAL Dominan los procesos erosivos sobre los sedimentarios.

Los principales son:

1.      Glaciares: desordenados y poco seleccionados con clastos angulosos llamados till. Se depositan en morrenas.

2. Eólicos Abrasión sobre la superficie y deja la roca pulida o corroida. Se originan dunas, loess, rizaduras o rippler.

Las dunas avanzan impulsadas por el viento. El viento va impulsando las partículas de arena por barlovento y al llegar a la cresta caen por gravedad. La forma transporte hace que el perfil longitudinal de la duna sea asimétrico.

3. Fluviales Perfil en forma de V. Sedimento principal detriticos (arenas y  cantos). Forman cascadas, barrancos, meandros, terrazas, abanicos fluviales.

 4. KársticosKársticos: Terreno carbonatado, las aguas ácidas disuelven la roca.
Formas erosivas:                                                              Formas de sedimentación:
Dolina                                                                                                    Estalactita
Galería                                                                                                   Estalagmita
Cueva                                                                                                     Columna
Sumidero
Lapiaz
Cañón
Sima


MODELADO DE ZONAS DE TRANSICIÓN  El límite entre el mar y el continente.

  1. Playas: arenas procedentes del continente y conchas del mar. Son removidos por mareas, olas y corrientes. Formación de barras arenosas, cordones litorales y dunas.

2. Acantilados: pendiente o vertical  abrupta.

3. Estuarios: desembocadura en el mar de un río amplio y profundo, e intercambia con este agua salada y agua dulce, debido a las mareas.


4. Albuferas: llanuras lacustres, con materiales finos, separadas del mar por una barra.


5. Deltas: depósitos en la desembocadura de los ríos que se acumulan ya que el mar no tiene fuerza suficiente para eliminarlos. Se intercalan depósitos fluviales (arenas) y marinos (restos calcáreos).



MODELADO MARINO  Durante la formación del modelado marino domina la sedimentación sobre la erosión.  Se clasifican en:
  • Zonas de plataforma:
    Se acumulan materiales calcáreos que engloban arcillas, junto a otros del continente. Relieve poco acusado y pendientes suaves, no llegan detríticos del continente: Se depositan esqueletos de seres vivos o carbonatos que han precipitado.
    1. Arrecifes: Esqueletos de pólipos (calcáreos).  Aguas cálidas, oxigenadas y limpias.

    2. Talud entre plataforma continental y fondos oceánicos, con pendiente acusada formada por sedimentos depositados en la plataforma. Se observan cañones, surcos submarinos por corrientes de contacto.

    3. Cañones submarinos Valle de laderas inclinadas en el talud continental y cuya formación está relacionada con un río en el continente colindante, como si se tratara de una prolongación de ese río precursor. Se forman abanicos sedimentarios de gran potencia con alternancias de barros arcillosos y calcáreos.
  • Zonas de fondos oceánicos
  1. Fondos oceánicos: pocos sedimentos sólo marinos de potencia decreciente a medida que nos alejamos de la costa.

LA DIAGÉNESIS

Es el conjunto de transformaciones físicas, químicas y biológicas que sufren los sedimentos hasta convertirse en rocas sedimentarias a bajas presiones y temperaturas.

Los cambios se producen en las partículas minerales y en los espacios intersticiales por la presión que soportan los sedimentos, debido al aumento de temperatura no muy elevado, a la actividad metabólica de los seres vivos, las modificaciones en el pH o en el potencial de oxidación-reducción. Al compactarse, la roca reduce su volumen sin perder masa y aumenta su densidad.

Se diferencian 3 elementos en las rocas sedimentarias:

1. Esqueleto: conjunto de partículas o granos de mayor tamaño que componen el armazón de la roca.

2. Matriz: constituida por las partículas más finas que rellenan parcial o totalmente los poros existentes entre las partículas del esqueleto.

3. Cemento: material que precipita entre los granos a partir de compuestos químicos disueltos en el agua intersticial, puede hacer desaparecer la porosidad.

Las características principales de una roca sedimentaria son la estratificación, la estructura, la textura y la composición.

Tipos de estructuras sedimentarias:

  1. Estructura interna.
  2. Estructura en la superficie de estratificación.
  3.  Estructura de deformación.
  4.  Estructura orgánica.

Las características principales de una roca sedimentaria son la estratificación, la estructura, la textura y la composición.

Estrato: Cuerpo tabular que se ha formado en una cuenca sedimentaria dispuesto horizontalmente. Están limitados por una superficie superior o techo y otra inferior o base.

Clasificación de las rocas sedimentarias

1. Rocas sedimentarias detríticas: Acumulación de fragmentos rocosos.

Clasifican según tamaño:

1.1. Conglomerados: Diámetro 216-2 mm.

Redondeadas: Pudingas.

Angulosas: Brechas.

1.2. Areniscas: Diámetro 2- 1/16 mm.

Alto % arcilla: Grauwacas.

Cuarzo-arcilla-feldespato: Arcosa.

1.3. Lutitas: Diámetro menor de 1/16 mm.

Grano mayor tamaño: Limonitas.

Grano menor tamaño: Arcillitas.

2. Rocas sedimentarias organógenas:

Restos orgánicos y actividad metabólica de seres vivos.

2.1. Petróleo: Mezcla de hidrocarburos, se forma a partir de plancton marino enterrado por una capa de sedimentos, que se transforma por bacterias aerobias a lo largo de mucho tiempo . Las bacterias  enriquecien el producto en carbono e hidrógeno a la vez que lo empobrecen en oxígeno y nitrógeno. Los hidrocarburos formados migran a través de rocas permeables hasta las rocas almacén y trampas petrolíferas debido a las diferencias de presión que existen, ya que son poco densos y con capacidad para moverse a través de los poros y fracturas.

2.2 Carbón: Se forma a partir de vegetales enterrados con rapidez que han sufrido un proceso de transformación bacteriana en condiciones reductoras. Las bacterias descomponen moléculas orgánicas como la celulosa o la lignina aumentando la proporción de carbono.


3. Rocas sedimentarias químicas o bioquímicas:

Formadas por precipitación química o actividad metabólica de seres vivos.

Tipos: Fosfatadas, silíceas, evaporitas, carbonatadas, ferruginosas y alumínicas.

Fosforita                   silex                      Yeso

Silvina                       Caliza                    Bauxita


EL TIEMPO GEOLÓGICO

El sistema Tierra, tal y como lo conocemos en la actualidad, es el resultado de la interacción de la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera y la geosfera.

La topografía de la superficie terrestre es el resultado de la interacción de los procesos geológicos internos y externos.

Se trata de un ciclo de formación de nuevas cordilleras y erosión de las actuales.

Mientras el planeta siga activo, habrá cambios climáticos y todos estos procesos geológicos seguirán actuando.

La Tierra: Un sistema en continuo cambio

Métodos de datación del Tiempo Geológico

Cronología relativa: Agrupa todos los métodos que establecen un orden relativo de los sucesos geológicos.

Cronología absoluta: Tratan de fijar fechas lo más exactas posible para los fenómenos geológicos.


Cronología relativa:
  • Métodos estratigráficos
      • Discontinuidades estratigráficas
      • Principios Geológicos
      • Criterios de polaridad
      • Análisis de varvas glaciares
  • Métodos biológicos
      • Fósiles
    • Métodos estructurales

      Cronología absoluta:

Métodos radiométricos

1. Métodos estratigráficos: Se basan en el análisis de la secuencia de deposición de los estratos y la relación que existe entre ellos.

1.1 Discontinuidades estratigráficas Interrupciones en la secuencia estratigráfica que
representan acontecimientos geológicos significativos en la historia de la Tierra.

El principio de la superposición de los estratos establece que en una serie de sedimentos no tectonizados (es decir, que no hayan sido deformados previamente por una orogenia y, por tanto, no se hayan alterado las relaciones originales entre ellos) el orden de sucesión desde el más antiguo hasta el más moderno se establece de abajo arriba; de este modo, los estratos inferiores son los más antiguos y los superiores son los más modernos.

1.2 Criterios de polaridad de los estratos
- Forma de los estratos
- Estructuras sedimentarias internas
-Estructuras sedimentarias de la superficie de sedimentación.

1.3 Análisis de las varvas glaciares
Las varvas glaciares son pares de estratos que se producen cada año, especialmente en los lagos glaciares, debido a los cambios estacionales
Establecer cronología relativa y permiten deducir el medio sedimentario y el clima en el que se formaron los estratos.
Las varvas glaciares son pares de estratos que se producen cada año, en los lagos glaciares, debido a los cambios estacionales
Constan de una capa limosa o arenosa de color claro (producida en época estival, cuando la superficie del lago no está helada y recibe mayor aporte de sedimentos) y de una capa arcillosa oscura, (producida en invierno, cuando el hielo superficial solo permite que se depositen finas partículas arcillosas que permanecen en suspensión).

2. Métodos biológicos

FÓSILES: Se basan en el contenido fósil presente en los estratos de las rocas sedimentarias, así como las huellas de la actividad de los seres vivos.
Están presentes en los estratos de las rocas sedimentarias y las huellas de la actividad de los seres vivos, son las herramientas más utilizada para datar las formaciones geológicas, suministra información sobre: La  paleoclimatología (características climáticas de la Tierra a lo largo de su historia), biocronoestratigrafía (distribución en espacio y tiempo de distintas especies) y reconstruir la posición paleogeográfica de las placas en épocas pasadas.
El contenido fósil de los estratos suministra información sobre:

La paleogeografía: tiene como objetivo la reconstrucción de las condiciones geográficas existentes en la superficie terrestre a lo largo de los tirmpos geológicos.

Biocronoestratigrafía: La distribución en el espacio y tiempo de distintas especies.

Paleoecología: el medio sedimentario en el que se produjo la sedimentación.
Permiten establecer la cronología relativa de rocas de una misma serie estratigráfica.
Realizar correlaciones de series estratigráficas que no tienen continuidad física.

Fósil-guía
Es una especie fósil delimitada a un intervalo corto de tiempo.
Permite establecer una datación estratigráfica.
Ha de tener las siguientes características:

  • Gran dispersión geográfica
  • Proceso evolutivo muy rápido
  • Gran tolerancia ecológica
  • Fáciles de reconocer y de interpretar

Dendrocronología Estudia los anillos de crecimiento anual de los árboles.

Relojes Moleculares La acumulación de mutaciones en el material genético de dos especies a partir de su divergencia evolutiva ha permitido establecer relojes de ADN y relojes proteínicos.
Otro principio básico de la geología, es el principio de sucesión faunística, en cada intervalo de tiempo (conjunto de estratos), los organismos que vivieron y  pudieron fosilizar, fueron diferentes y no repetibles en el tiempo (evolución biológica). Este principio permite establecer comparaciones en el tiempo.

3. Métodos estructurales
Se basan en establecer relaciones de cronología relativa.
Se apoyan en  los principios básicos de la geología.
      Principio de la superposición de los estratos,
      Principio de la continuidad lateral
      Principio de intersección
      Inclusiones
      Relaciones intrusivas y de intersección

4. Métodos radiométricos
Se basa en la desintegración espontánea de elementos radiactivos que son inestables y se transforman en otros isótopos, elementos hijos, hasta convertirse en un elemento estable no radiactivo.
Cada isótopo radiactivo se desintegra completamente en un tiempo fijo que no depende de ninguna variable física.

Dataciones radiométricas
  • Características de algunos métodos de datación radiométrica
Elemento padre
Elemento hijo
Vida media (años)
Observaciones
Samario-147
Neodimio-143
106 000 105
El mejor método en rocas metamórficas muy antiguas.
Rubidio-87
Estroncio-87
47 000 105
Utilizable en cualquier tipo de roca.
Uranio-238
Plomo-206
4 510 105
El método más preciso.       
Potasio-40
Argón-40
1 300 105
El método más común.        
Uranio-235
Plomo-207
713 105
Igual que el uranio 238/plomo 206.
Berilio-10
Boro-10
1,5 106
Muy útil en rocas sedimentarias.
Torio-230
Radio-226
75 000
Útiles en sedimentos marinos de menos de 1·105 años.
Protactinio-231
Actinio-227
34 300
Útiles en sedimentos marinos de menos de 1·105 años.
Carbono-14
Nitrógeno-14
5 730
Útil en material de origen biológico.
Argón-39
Potasio-39
269
Para edades de agua o hielo inferiores a 1 000 años.
Tritio
Helio-3
12,43
Para edades de agua o hielo de solo unas décadas.

División del tiempo geológico

Se utiliza como marco de referencia temporal absoluta, la escala cronoestratigráfica.
En ella los lapsos de tiempo tienen un alcance planetario y se miden en dos tipos de unidades: unidades litoestratigráficas y unidades bioestratigráficas.

Equivalencia entre divisiones estratigráficas y cronológicas
Unidades cronoestratigráficas
Unidades geocronológicas
Eonotema
Eón
Eratema
Era
Sistema
Período
Serie
Época
Piso
Edad



Grandes cambios ocurridos en la Tierra


Precámbrico (4 550-570 Ma)

Precámbrico
Arcaico
Proterozoico
Primeros estromatolitos.
Primeros protoctistas Primeros eucariotas



Paleozoico o era Primaria (570-250 Ma)

Paleozoico
Cámbrico
Ordovícico
Silúrico
Devónico
Carbonífero
Pérmico
Invertebrados diversificados
Primeros vertebrados
Vegetales
terrestres
Primeros anfibios.
Grandes
bosques
Gran
extinción

Los acontecimientos ocurridos en esta era fueron los siguientes:

Evolución geológica: durante este tiempo tuvo lugar un ciclo de Wilson casi completo, que comenzó con la división de Rodinia y finalizó con la formación de otro supercontinente denominado Pangea.

Evolución biológica: En el período Cámbrico la vida pluricelular se diversificó  enormemente (fenómeno conocido como explosión cámbrica); aparecieron casi todos los filos animales actuales, incluidos los vertebrados.



Mesozoico o era Secundaria (250-65 Ma) 

Mesozoico
Triásico
Jurásico
Cretácico
Mamíferos no placentados
Grandes reptiles
Primeras angiospermas



Evolución geológica: Los continentes se unieron, Pangea. La distribución de tierras y mares sufre importantes cambios, se fractura y los nuevos continentes se separan progresivamente

Evolución biológica: Una gran diversificación de la fauna marina ( moluscos, equinodermos, crustáceos y corales).

Los reptiles alcanzan un gran desarrollo y diversificación. Colonizan el medio aéreo (reptiles voladores o pterosaurios), el acuático (ictiosaurios) y el terrestre.



Cenozoico  (65-0 Ma

Cenozoico
Terciario
Cuaternario
Gran diversificación de la flora y la fauna
Aparición del Homo sapiens

Terciario: Continúa la separación de los continentes iniciada en el Mesozoico y la apertura del océano Atlántico. Se inicia la orogenia alpina. Los mamíferos se multiplican rápidamente y llenan los nichos ecológicos que dejaron los reptiles.



Cuaternario: los continentes adquieren su posición actual y destaca el gran desarrollo que adquieren los mamíferos, tanto en número de especies como en el tamaño.


Mapa topográfico

Es una representación gráfica, plana y a escala de la superficie terrestre. Se divide en hojas numeradas que llevan el nombre de la población con mayor número de habitantes que aparezca en el mapa.



El mapa geológico

Es una representación gráfica, plana y a escala, sobre una base topográfica, de la información geológica de una región.










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