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Master de Profesor de Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanzas de Idioma

(Módulo Específico de Biología y Geología)

Complementos de Geología

Ángel Carmelo Prieto Colorado

Física de la Materia Condensada, Cristalografía y Mineralogía

Facultad de Ciencias

Universidad de Valladolid

Complementos de GeologíaTema 1. Introducción a las Ciencias de la Tierra

Evolución del conocimiento científico en relación a la Geología.Métodos de estudio.Introducción al ciclo geológico.Papel de la Geología en la sociedad.

© A. del Valle y A.C. PrietoUVa

Evolución del conocimiento científico en relación a la Geología

La Geología trata de responder a cuestiones como: ¿como se producen las montañas?

Cordillera del Himalaya


¿porque se producen los terremotos?

Ciudadela de Bam, Irak 2003


¿como se formó el yacimiento de Hg de Almadén?

Cinabrio (SHg) Almaden


¿como fue el periodo glacial?

Islandia, ©National Geographic


¿podemos encontrar H2O bajo este suelo?

Prospección de acuíferos en Kenia, 2012


¿es posible encontrar petróleo aquí?

Plataforma petrolífera del Mar del Norte


¿es rentable esta explotación a cielo abierto?

Explotación de Cu en Bingham Canyon, Utah (Φ:4Km, h:0.9Km)


Las ciencias de la naturaleza son cuatro: física, química, biología y geología.

Estas ciencias nos ayudan a conocer el mundo en que vivimos y a comprender nuestro entorno, así como, los avances científicos y tecnológicos que han tenido lugar.

Es importante señalar que las ciencias de la naturaleza deben mostrarse de forma integrada y coordinada, junto con las aportaciones de las mat emá t i ca s y d e l a f í s i ca , q u e r e s u lt a n imprescindibles para todos los científicos.

“La ciencia es la verdadera escuela moral; ella enseña al hombre el amor y el respeto a la verdad, sin el cual toda esperanza es

quimérica” Pierre E. M. Berthelot (1827-1907)


Es necesario proporcionar a la sociedad una formación c ient í f i ca bás i ca , con concep tos imprescindibles para interpretar hechos y comprender los avances técnicos y científicos, principalmente los de uso en la vida cotidiana.

Por ello, en deben impartirse los contenidos científicos necesarios para alcanzar los fines citados y para que formen parte de la cultura básica de la sociedad.

De este modo la población podrá alcanzar una cultura medioambiental, sanitaria, técnica y científica que permitirá desarrollar actitudes positivas y, en algunos casos, también activas que permitan la incorporación de personas al mundo de la ciencia.


Definiciones de Geología

Es la ciencia que estudia la Tierra, su composición, su estructura, propiedades físicas, historia y la variedad de procesos que la forman o la afectan.

Es la parte de las Ciencias Naturales que estudia las características físicas de la Tierra, su forma, constitución y origen, abarcando numerosas especialidades.

Es la ciencia que estudia la constitución y origen de la Tierra y de los materiales que la componen interior y exteriormente.


GeologíaAnaliza y describe los materiales que constituyen la Tierra.

Discute el origen de dichos materiales.

Busca el origen y el efecto de las fuerzas que han actuado sobre los materiales terrestres, en relación con la energía de la propia Tierra, del sol y de otros cuerpos celestes.

Estudia la disposición de los materiales (minerales, rocas,...) en las partes accesibles de la Tierra.

Intenta interpretar los ambientes existentes en tiempos pasados, englobando tanto a los seres vivos, como a la disposición de los continentes.


La Geología es la Ciencia que estudia la Tierra

https://www.youtube.com/watch?v=V26CNEsSw-M


Podemos decir que un geólogo es un científico que conoce la estructura y la composición de la Tierra.

También conoce la distribución de las rocas en el espacio y en el tiempo.

Con estos conocimientos el geólogo podrá:

Encontrar yacimientos de minerales metálicos, industriales, energéticos, estratégicos, etc.

Intervenir en obras públicas y de ingeniería civil.

Estudiar y prevenir riesgos naturales.


Las rocas son el material básico del geólogo. En zonas accesibles de la corteza terrestre existen:

Calizas Areniscas Granitos Pizarras Arcillas Carbones Petróleos, etc.

Al estudiar las rocas hay que tener en cuenta el contexto regional en el que se encuentran, ya que, rocas de similares características pueden ser de diferente edad o haber sufrido procesos diferentes en su formación o posteriores a su formación.


Áreas de especialidadEn Geología se definen dos grandes áreas:

GEOLOGIA FÍSICA: Estudia los materiales de la Tierra (minerales, y rocas), así como los procesos que operan en el interior del planeta y sobre la superficie terrestre.

GEOLOGIA HISTÓRICA: Estudia el origen y la evolución de la Tierra, los continentes, océanos, atmósfera y biosfera.

Debido a la la gran amplitud de conocimientos que abarca, la Geología se divide en especialidades que se relacionan con otras ciencias y ramas del saber.


ESPECIALIDAD DEDICACION RELACIONES

Geocronología Tiempo e historia de la TierraAstronomía

Geología Planetaria Geologia de los Planetas

Paleontología Estudio de los fósiles Biología

Geología Económica Recursos minerales estratégicos, industriales y energéticos

Química

Geología Ambiental Estudios Medioambientales

Geoquímica Química de la Tierra y del Universo

Hidrogeología Estudio de los recursos Acuíferos

Mineralogía Estudio de Minerales, Gemas, química mineral y CristalografíaPetrología Estudio de las rocas

Geofísica Estudio del interior de la Tierra

FísicaSismología Estudio y prevención de Terremotos

Vulcanología Estudio de volcanes y su actividad

Geología Estructural Análisis y estudio de la deformación de las rocas

Meteorología Estudio de la Atmósfera y su dinámica

Geomorfología Estudio de las formas y relieve de la Tierra

GeografíaOceanografía Estudio de oceanos y mares

Paleografía Características y ubicaciones geográficas antiguas

Estratigrafía Disposición de rocas y sedimentos en estratos, Sedimentología


La evolución del conocimiento científico respecto a la Geología, debe analizar sus principales hitos, como los recogidos en “Historia de la Geología”.

La evolución de la Geología se resume en 3 etapas:

Observación: Alcanza hasta el s. XIX, muestra un gran interés por los recurso minerales. La religión y mitología dominan las corrientes del pensamiento, las teorías catastrofistas son un ejemplo de ellos, con Werner como principal exponente. Al final de esta etapa surge el Uniformismo de Hutton.

Lógica: durante todo el s. XX la Geología es ya una autentica ciencia. Las aportaciones más destacables son las de Suess y Wegener, con la Deriva Continental.


Experimental: Se introducen experimentos y ensayos de laboratorio que ayudan a resolver problemas geológicos, principalmente en áreas como:

Deformación de rocas.

Comportamiento de materiales.

Comportamiento de acuíferos.

Simulación de procesos de erosión.

Te o r í a d e S í n t e s i s a p ar t i r d e d ato s experimentales.


Métodos de estudioLa Geología, como las demás Ciencias, se basa en el Método Científico:

Observación Formulación de hipótesis Experimentación Conclusión (reafirmación de la hipótesis o reformulación de una nueva hipótesis)


Técnicas de ObservaciónDirectas

En el exterior de la Tierra Trabajo de campo: sobre el terreno; Obtención de muestras Técnicas de laboratorio: en el laboratorio; Estudio y análisis de las muestras obtenidas en el trabajo de campo

En el interior de la Tierra Observación de materiales volcánicos Sondeos geológicos Estudio de rocas profundas (minas)

Indirectas En el interior de la Tierra

Estudio sísmico Magnético Térmico Eléctrico


Trabajo de Campo (Toma de Muestras)

Observaciones

Geomorfológicos → estudio de las formas del relieve (cauces de ríos, relieve,…)

Petrológicas → estudio de afloramientos rocosos (disposición y naturaleza).

Estratigráficos → estudio de la secuencia y el contenido de los estratos.

Paleontológicas → estudio de restos fósiles.

Tectónicas → estudio de estructuras tectónicas (pliegues, fallas,…)


Herramientas

Mapa Topográfico → representación parcial del relieve de la superficie terrestre a escala definida, cuyos principales elementos son:

Escala: relación existente entre las dimensiones representadas y las dimensiones reales (ej. 1:50.000, 1:25.000).

Planimetría: permite localizar con exactitud cualquier punto del mapa; se utilizan coordenadas geográficas (longitud-latitud; UTM= sistema de coordenadas Universal Transversal de Mercator).

Altimetría: representa el relieve mediante curvas de nivel (une puntos de igual altitud sobre el nivel del mar).


Mapa Geológico → representación de los diferentes materiales geológicos que afloran en la superficie terrestre (Tipos de rocas, edades de los estratos, geomorfología, restos de fósiles, recursos mineros, etc.).

Brújula con clinómetro Dirección: ángulo que forma la línea horizontal perpendicular a la línea de máxima pendiente (LMP) con el norte geográfico (en sentido horario). Buzamiento: ángulo que forma la LMP con la horizontal

Cuaderno de campo → anotaciones y dibujos

Lupa

Martillo

Cámara fotográfica


Técnicas Físicas de LaboratorioDureza (dificultad para rayar; escala de Mohs). Densidad Conductividad térmica Conductividad eléctrica. Permeabilidad. Granulometría. Exfoliación (capacidad que tienen algunos minerales de romperse dando lugar a caras; planos de exfoliación) Modelos a escala y ensayos. Microscopía óptica de polarización. Microscopía electrónica de barrido y de transmisión, SEM, TEM. Microscopía de fuerza atómica, AFM, Difracción de rayos X. Difracción de electrones y de neutrones. Catodoluminiscencia, CL. Espectroscopía de plasma inducido por láser, LIBS.


Métodos Químicos de LaboratorioVolumetría. Gravimetría Análisis Térmicos, TG, DTG. Análisis Calorimétricos, DSC. Espectrometría de fluorescencia de rayos X, XFR Espectroscopía de absorción atómica, AAS. Resonancia magnética nuclear, RMN. Espectroscopia de emisión atómica, ICP. Espectroscopia de emisión atómica acoplada, ICP-AES, ICP-MS. Espectroscopia de masas con acelerador, AMS (Tandétron de Saclay, Francia). Sondas iónicas, SHIMP (Universidad Nacional de Camberra, Australia) y SHRIMP II e IMS (CRPG, Nancy, Francia). Sonda nuclear PIGE y PIXE (emisión de rayos X por inducción de partículas, Sonda Pierre Süe de Saclay, Francia. Análisis instrumental por activación neutrónica, INAA (Saclay, Francia) Análisis radioquímico por activación de neutrones, RNAA (Sonda Pierre Süe de Saclay, Francia) Espectroscopías UV, IR y Raman


TIC en GeologíaSistema de posicionamiento global “GPS”

Permite localizar un objeto (receptor) por las señales recogidas por un mínimo de 3 satélites, mediante cálculos trigonométricos (triangulación). EEUU: 32 satélites de localización (4 auxiliares) Europa: proyecto Galileo; Puesta en órbita de 30 satélites Rusia: GLONASS (21 satélites y 3 auxiliares)


Teledetección Técnica de obtención de imágenes a través de la captación de las radiaciones emitidas por los objetos de la superficie terrestre y recogidas por un sensor localizado en un satélite y posteriormente procesada digitalmente (pixelado). Con diferentes resoluciones espaciales, espectrales y temporales Tipos de satélites: Meteorológicos (Meteosat). Geoestacionarios. 36000 Km. Medioambientales (Landsat, Envisat). Heliosíncronos. 800 Km.


Fotografía Aérea Proporciona imágenes reales de la superficie terrestre mediante el empleo de cámaras fotográficas instaladas a bordo de aviones. Las imágenes solapadas 2/3, dan lugar a una visión estereoscópica (capacidad de integrar 2 imágenes en una única imagen por medio del cerebro; da lugar a una imagen tridimensional). En Geología se utiliza para confecc ionar mapas topográficos y geológicos (ya que permiten diferenciar estructuras geológicas d e m a n e r a m u y definida; Ej. Distintas tonalidades o texturas del terreno)


Sistema de información geográfica “SIG” Sistemas informáticos que gestionan gran cantidad de información cartográfica (vías de comunicación, núcleos de población, utilización de suelos, etc.) y los trata de forma digital para poder consultarlos de forma independiente o conjunta como mapas que se superponen (mapas temáticos). Ejemplos: Google Maps, Google Earth.

Ángel Carmelo Prieto Colorado

Física de la Materia Condensada, Cristalografía y Mineralogía

Facultad de Ciencias

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