GEOLOGÍA

El Sistema Tierra y su origen. Métodos de estudio en Geología.

Introducción:

La Tierra es un sistema complejo formado por varios subsistemas que interacciónan entre sí y por tanto, no son independientes. El concepto de sistema nos facilita el estudio separado de sus componentes.

Subsistemas:-Atmósfera: capa gaseosa de la Tierra. Es la más eterna y densa.-Biosfera: conjunto de seres vivos del planeta Tierra y el medio físico que les rodea.-Hidrosfera: formado por todo el agua que se encuentra bajo y sobre la superficie terrestre.-Litosfera: constituye toda la Tierra sólida. En geología, litosfera se refiere solo a lo superficial, ya que es lo que interacciona. Da lugar a los principales procesos geológicos. Interacciona con:

-Atmósfera: produce alteraciones en las rocas (meteorización)-Hidrosfera: produce efectos sobre rocas, hielo, etc.-Biosfera:-Litosfera: formación de rocas, metamorfismo, etc. (Ciclo de las rocas)

El método científico en Geología:

La geología estudia sistemas complejos y heterogéneos de diferentes escalas temporales y espaciales, con frecuencia irrepetibles en el laboratorio.Consta de pocas leyes universales.Se forman teorías o hipótesis basándose en modelos a escala o analógicos, resultando teorías estables que aguantan el paso del tiempo.El método fundamental utilizado en Geología es el Actualismo (interpreta el pasado a través del presente)La Geología actual se basa en el paradigma de la Tectónica de placas (años 60-70)

ACTUALISMO

Actualismo

Interpretamos el registro a través de los procesos vistos en la actualidad. Sin embargo, surgen dificultades como:

Eventos del pasado que han ocurrido y no se ven en el presente (como impactos de meteoritos que causan cráteres -> analógicos)

Hay rocas en el registro que no se forman en la actualidad (como formaciones del hierro bandeado)

Hay rocas que no se forman porque las condiciones no se dan. Los procesos ocurren a grandes profundidades que no podemos estudiar. Los procesos se producen tan lentamente que no lo apreciamos (tiempo

ecológico ≠ tiempo geológico)

Formación de Hierro Bandeado

El origen del Universo:

El universo se expande. El origen de nuestro universo está en una gran explosión: “Big-Bang”. Su edad aproximada es de 13.700 millones de años.

El origen del Sistema Solar:

Deriva seguramente de una nebulosa que empezó a contraerse y a girar (no se sabe el motivo de su rotación) Algunos dicen que depende de factores externos como la explosión de una supernova cercana. Hace unos 5.000 millones de años que comenzó a contraerse y rotar.En el Sistema Solar, los elementos químicos se forman por fusión. Muchos se crean en los primeros minutos, y otros a lo largo del tiempo en las estrellas.En estrellas como el Sol se forman por ejemplo el Helio pero para formar compuestos más pesados o complejos se necesitan supernovas. El hierro podía ser todo primigenio, pero era bastante y por eso se cree que su explosión (ya que se formó en supernovas) produjo la rotación de la nebulosa. La mayoría de la masa formó un protosol en el centro, básicamente de H y el resto (H y He con cantidades más pequeñas de elementos pesados: Si, Fe, Mg, Al, Ca y otros) formó un disco alrededor. Con el tiempo, se enfrió y el gas comenzaría a condensarse, pero la condensación era diferente: primero los elementos más pesados (óxidos de Al y Ca y Fe y Ni. Son minerales muy duros que se forman en condiciones extremas de presión y temperatura: 1800°C) A menos temperatura se forman silicatos comunes. Y a menores se forma el hielo: H20, NH3 y CH4.Los granos minerales condensados se concentrarían en bloques dando lugar a planetesimales, que chocarían entre sí hasta que adquieren orbitales estables, coplanarios y circulares. Es lo que se llamaría acreción.

Diferencia entre planetas:

Cuando el protosol se convirtió en el Sol y empezó la fusión, el viento solar comenzó a ser radiación (partículas ionizadas) y al desplazarse radialmente, arrastró hacia el exterior del Sistema Solar el material no condensado, en su mayor parte H y He, dejando las partículas sólidas en el interior. Mercurio, Venus, Tierra y Marte -> rocosos -> silicatos (la cantidad de Fe condensado depende del tamaño del planeta y lejanía del Sol)Júpiter, Saturno (hidrógeno), Urano y Neptuno (Helio) -> gaseosos (los más exteriores son casi de hielo)Todo el H2O de la Tierra, Venus y Marte -> agua endógenoJúpiter y Saturno suelen atraer todas las partículas gaseosas (arrastradas por el viento solar)

La acreción planetaria:

Cuando los planetas tienen cierto tamaño son bombardeados por meteoritos que caen al Sistema Solar, dejando huellas que dejan estos cráteres de impactos (foto de impacto)

Uno más bombardeado en la cara de fuera

Bombardeos en los satélites de Júpiter

Tiene una atmósfera muy densa pero se sabe que hay algún impacto

Marte tiene dos hemisferios: uno con cráteres de impacto y otro con menos impactos. Los procesos de renovación en Marte fueron contemporáneos al bombardeo y después ha habido más bombardeos.

Hemisferio con impactos

En la Tierra también hay cráteres de meteoritos pero no tantos en otros planetas, debido a que tiene procesos de renovación litosférica. Este proceso también ocurre en Venus y Marte.

Cráter en la Tierra

Historia de la Luna:

Se formó como consecuencia del impacto de un cuerpo del tamaño de Marte. Los fragmentos resultantes de la colisión formaron la Luna sin los elementos más pesados (Fe) ni los más ligeros (H20, CO2, etc.)Se distinguen dos zonas:-Highlands: zonas más antiguas (> 4.400 m.a) Son zonas claras (feldespatos)-Maria: zonas más modernas (3.500-3.800 m.a) Zonas oscuras.

Historia de la Tierra:

El gran bombardeo meteorítico provocó un aumento de la temperatura y una fusión parcial en las zonas superficiales de los planetas interiores. Además, se produjo una fusión profunda provocada por la gran cantidad de desintegraciones radioactivas. Las otra fuente de calor tiene su origen en la decantación por densidades (el hierro fue al fondo para formar el núcleo. Las más densas formaron el manto, y las más ligeras contribuyen a la formación de la corteza)

Origen de las capas fluidas:

La liberación de una cantidad de gases y volátiles formaron la protoatmósfera. Al enfriarse se produce la condensación del agua en grandes masas, formando océanos. Hay rocas en la corteza (algunas de probable origen marino) de hace 3.800 m.a.Una vez formadas estas capas fluidas, comienzan los procesos geológicos propiamente dichos. Venus no tiene océanos porque no se condensó, la temperatura no descendió lo suficiente. En Marte seguramente se formaría un océano incluso antes que en la Tierra. Al ser tan pequeño, se fue evaporando y perdiendo.

Origen de la vida:

En la Tierra, la vida aparece muy pronto (3.000-3.500 m.a)Cuando se estabiliza en la Tierra la atmósfera, la hidrosfera y la vida, comienza la Tierra geológica.

Composición de la Tierra:

La Tierra sólida está estructurada en minerales.

La curva cósmica relata la abundancia de elementos químicos en el universo. Los más abundantes son los más ligeros. El zig-zag en la curva tiene que ver con la estabilidad

de los elementos (los números pares son más estables que los impares) La mayor parte de los minerales están formados por los ocho elementos químicos (Fe, O, Si, Mg, Ca, Al, Na y K. Los ocho fantásticos) Son los más abundantes. El H se encuentra fundamentalmente en las estrellas y el He en Júpiter y en el Sol. El helio es abundante en el universo pero no el la Tierra. El carbono y nitrógeno son escasos en la Tierra. Se encuentran formando el hielo del sistema solar (NH3, CH4 y H20)El hierro en la corteza no es tan abundante, ya que está prácticamente en el núcleo, al igual que el níquel (la mayor parte de este último procede de los meteoritos) El más abundante es el oxígeno.

¿Qué es un mineral?

- Es un sólido homogéneo- Natural- Sustancia inórganica- Posee una estructura atómica ordenada- Tiene una composición química definida o que varía entre límites establecidos:

Olivino -> SiO4 (Mg, Fe)2

- Se forman por unión de elementos que siguen las reglas de la química. Existen distintos tipos de enlace: iónico, metálico y fuerzas de Van der Waals.

Estructura atómica:

La materia es cristalina. Casi todas las sustancias sólidas tienden a ordenarse, formando estructuras cristalinas con ángulos y medidas determinadas. La estructura condiciona las propiedades de los minerales.Ejemplos: la estructura cúbica condicionará a que se rompa por las zonas más débiles formando cubos. (Como el grafito, de fácil exfoliación por las fuerzas de Van der Waals o el diamante con igual composición pero más duro debido a los enlaces covalentes)

Dureza:

Silicatos:

Elementos más abundantes de la corteza terrestre. La mayor parte de la tierra, excluyendo el núcleo, son silicatos.