COMPRENSION GLOBAL DE LA TIERRA
Ciencia de la Tierra: cómo se ha formado, de qué está hecha, su historia y los cambios que han tenido lugar sobre ella y en ella.
Especialidades de la geología
Geofísica: Estudio de la física de la tierra: anomalías de gravedad, discontinuidades en la prolongación de ondas sísmicas- sismología, campo magnético de la tierra.
Geoquímica: La distribución de los elementos químicos en distintas partes de la corteza terrestre. Composición química de diferentes rocas y minerales.
Mineralogía: Estudio de los minerales: Estructuras internas de los minerales, composición química, clasificación.
Petrología: Estudio de las rocas, su origen, los procesos de su formación, su composición.
Petrografía: Es un ramo de la petrología, que se ocupa de la descripción de las rocas, de su contenido mineral y de su textura, de la clasificación de las rocas.
Geoquímica: Especialmente se estudia la distribución y la abundancia de los elementos en las distintas partes de la tierra y se trata de explicar la distribución de los elementos en las rocas por medio de procesos geológicos como por ejemplo la cristalización por diferenciación a partir de un magma, por procesos hidrotermales, que han influido la roca, por procesos metamórficos entre otros.
Geología estructural: Análisis e interpretación de las estructuras tectónicas en la corteza terrestre. Conocimiento de las fuerzas en la corteza que producen fracturamiento, plegamiento y montañas. (Fallas-Pliegues-Orogénesis).
Geología Regional: Se estudia la geología de distintas regiones como de América de Sur, de Europa, de Peru, de la región de Arequipa en detalle, es decir la historia geológica, la distribución de las rocas, de los yacimientos, el estilo de deformación de las rocas de la región en cuestión entre otros.
Geología Histórica: Estudio de las épocas geológicas desde la formación de la tierra aproximadamente 4,6 Ga (=4600Ma) atrás hasta hoy día, de cada época se estudia los procesos geológicos importantes, que han ocurrido en la tierra, la composición y estructura de la tierra y de la atmósfera, la posición de los polos y de los continentes, dónde se han formado montañas y cuencas sedimentarias, , el desarrollo de la vida en cada época, cuando aparecieron las distintas formas de la vida. Una herramienta importante de la Geología Histórica es la Geocronología.
Paleontología: Estudio de la vida de épocas geológicas pasadas; estudio de los fósiles: Clasificación, reconocimiento. Mejorar el conocimiento de la evolución.
Estratigrafía: Estudio de las rocas estratificadas, por su naturaleza, su existencia, sus relaciones entre si y su clasificación.
Sedimentología: Estudio de los sedimentos (arena, arenisca, grava, conglomerado) y su formación. Análisis del ambiente de deposición como los propiedades físicas en el agua de un río (velocidad de la corriente y otros).
Mecánica de suelos: Estudio de las propiedades de los suelos para encontrar terreno apto para la construcción, para calcular y evitar riesgos geológicos como por ejemplo deslizamiento de escombres de faldas.
Hidrogeología: Investigaciones de la cantidad y calidad del agua subterránea, cual es el agua presente debajo de la tierra. Se trata de la interacción entre roca, suelo y agua.
Geología Económica: Exploración de yacimientos metálicos o no-metálicos. Evaluación de la economía de un yacimiento o producto mineralico.
Exploración/Prospección: Búsqueda de yacimientos geológicos con valor económico. Por medio de la geofísica, geoquímica, mapeo, fotos aéreas y imágenes satelitales.
Geología Ambiental: Búsqueda de sectores contaminados, formas y procesos de contaminación. Especialmente de agua, agua subterránea y suelos. Investigación de la calidad de agua y suelo.
Relaciones con otras ciencias
La Geología y su relación con las ciencias básicas y ciencias relacionadas:
Para entender los procesos geológicos es necesario conocer algunos principios físicos, químicos, biológicos y matemáticos. Los principios físicos por ejemplo son importantes para entender la destrucción física de rocas en un río, la acumulación de arena y bloques. La química ayuda entender la formación de minerales y de algunas rocas (minerales son compuestos químicos con formula). Conocimiento de la biología actual es muy importante para entender la vida de las épocas pasadas.
ORIGEN DEL UNIVERSO: SISTEMA SOLAR, LA TIERRA
Está comúnmente aceptado que el Universo comenzó a formarse hace unos 15.000 millones de años de acuerdo con la teoría del "Big-Bang". La teoría nos dice que toda la materia, el tiempo y el espacio estuvieron originalmente condensados en un punto de altísima densidad desde donde, tras una tremenda explosión, inició su expansión como la superficie de un globo que se hincha.
| |
| Big Bang | Densidad infinita, volumen cero. |
| 10-43 segs. | Fuerzas no diferenciadas |
| 10-34 segs. | Sopa de partículas elementales |
| 10-10 segs. | Se forman protones y neutrones |
| 1 seg. | 10.000.000.000 º. Tamaño Sol |
| 3 minutos | 1.000.000.000 º. Nucleos |
| 30 minutos | 300.000.000 º. Plasma |
| 300.000 años | Átomos. Universo transparente |
| 106 años | Gérmenes de galaxias |
| 108 años | Primeras galaxias |
| 109 años | Estrellas. El resto, se enfría. |
| 5x109 años | Formación de la Vía Láctea |
| 1010 años | Sistema Solar y Tierra |
Es difícil precisar el origen del Sistema Solar. Los científicos creen que puede situarse hace unos 4.600 millones de años, cuando una inmensa nube de gas y polvo se contrajo a causa de la fuerza de la gravedad y comenzó a girar a gran velocidad, probablemente, debido a la explosión de una supernova cercana.
La mayor parte de la materia se acumuló en el centro. La presión era tan elevada que los átomos comenzaron a partirse, liberando energia y formando una estrella. Al mismo tiempo se iban definiendo algunos remolinos que, al crecer, aumentaban su gravedad y recogían más materiales en cada vuelta.
También había muchas colisiones. Millones de objetos se acercaban y se unían o chocaban con violencia y se partían en trozos. Los encuentros constructivos predominaron y, en sólo 100 millones de años, adquirió un aspecto semejante al actual. Después cada cuerpo continuó su propia evolución.
El nacimiento y evolución de las estrellas depende de su masa. Se forman a partir de una nebulosa que se compone de partículas de polvo e hidrógeno gas. La gravedad une este material en glóbulos, cuyos centros se calientan hasta que el hidrógeno comienza a convertirse en helio por reacciones nucleares. Después de decenas de millones de años, la estrella central, con más masa, empieza a agotar su combustible nuclear y explota como una supernova, dejando tras ella un púlsar. Después de unos diez mil millones de años. Una estrella con menos masa, comienza también a llegar al final de su vida. Este núcleo se desploma, formando una nebulosa planetaria.
Los planetas, satélites y otros cuerpos celestes se forman a partir del gas y el polvo que acompaña a las estrellas. Se cree que los sistemas planetarios, como nuestro propio Sistema Solar, se forman junto con sus estrellas a partir de nubes de materia que se contraen por la acción de su propia gravedad. Es imposible que las primeras estrellas, que se formaron a partir del hidrógeno y helio iniciales producidos en la Gran Explosión o Big Bang que dio origen al Universo, tuvieran planetas, porque no existían elementos pesados con los que poder constituirse. Los sistemas planetarios son de segunda generación (o posterior), formados a partir de los restos de estrellas de generaciones anteriores en las que se generaron elementos pesados que más tarde se dispersaron en el espacio por explosiones estelares.
Una gigante roja alcanza su mayor tamaño cuando todo su hidrógeno central se ha convertido en helio. En esta época se expande hasta el punto de devorar los planetas que pudiera haber a su alrededor, si tenia un sistema planetario. Esto es lo que le sucederá a nuestro Sol, cuando se convierta en gigante roja y se trague, al menos, los cuatro primeros planetas, incluida la Tierra.
Dos galaxias espirales en colisión. La galaxia más grande se cataloga como NGC 2207, la menor es CI 2163. Cuando las galaxias colisionan, los choques directos entre estrellas son muy raros, pero las colisiones entre las enormes nubes de gas de las galaxias provocan un crecimiento en la tasa de natalidad estelar. Las estrellas masivas recién nacidas evolucionan rápidamente en unos pocos millones de años y explotan como supernovas. Los elementos pesados fabricados en estas estrellas son expulsados por las explosiones y enriquecen el gas que las rodea a lo largo de miles de años luz.
La Nebulosa Eta Carina (o Gran Nebulosa Carina) es una enorme nebulosa difusa, mucho más grande que la famosa Nebulosa de Orión. Destaca en esta constelación la estrella Eta Carinae, una estrella variable que fue observada por Edmund Halley en 1677. Alrededor de esta estrella se encuentra una nebulosa muy fácil de observar, incluso con prismáticos. Una buena muestra de los materiales dispersos por el universo.
CONSTITUCION DE LA ATMOSFERA, LITOSFERA E HIDROSFERA
Atmosfera
La atmósfera, ese océano de aire que nos rodea, para efectos prácticos y de estudio, se ha dividido en diversas zonas o capas en relación con la altitud y sus funciones. Estas divisiones y nomenclatura de las mismas son bien dispares, según los científicos y países que las han establecido. La composición y la temperatura de la atmósfera varía con la altura. La tendencia general observada es que el aire se va haciendo menos denso en la medida que aumenta la altura, hasta llegar a ser imperceptible. De acuerdo con las últimas investigaciones realizadas y tomando en cuenta la variación vertical de la temperatura, en la atmósfera se pueden distinguir seis capas: tropósfera, estratósfera, quimiósfera, mesósfera, termósfera (que incluye la ionósfera) y exósfera.
| ALTURA | CAPAS | FENÓMENOS |
| De 120 a 1.000 km | Exósfera | Vacío casi absoluto. Zona de circulación de satélites geofísicos. |
| De 65 a 120 km. | Ionosfera | Producción de iones. Capas electrizadas. Reflejan ondas radio. Auroras y bólidos. |
| De 12 a 65 km. | Estratósfera | Aire prácticamente en calma. Nubes irisadas. |
| De 0 a 12 km. | Tropósfera | Fenómenos meteorológicos: nubes, vientos, lluvia, etc. |
Tropósfera
Es la capa de aire que está en contacto con la superficie terrestre, por lo que es las más densa, pues se concentra en ella el 90 % del peso de la atmósfera. Contiene todos los gases y la mayor parte del vapor de agua y en ella se producen todos los cambios climáticos. Debido a sus características, es que en esta capa se desarrolla la vida.
Al ascender por la tropósfera, el aire se va enfriando cada vez más. Se ha calculado que la temperatura disminuye unos 6° C por cada kilómetro de altura (0,6º C. por cada cien metros de altitud), alcanzando temperaturas extremadamente bajas, inferiores a 0° C, en la zona final de esta capa. Estas diferencias provocan la formación de vientos, nubes y precipitaciones, los cuales determinan el estado del tiempo en un lugar y hacen que esta capa sea la más importante para la meteorología, ya que es en la tropósfera donde tienen lugar todos los fenómenos del clima; de ahí que su nombre "tropósfera" (del griego tropos: cambio) signifique "esfera de cambios".
La altura de la tropósfera es de más o menos 12 km, y su frontera con la capa superior se denomina tropopausa. No obstante, el confín de la tropósfera no es muy conocido, especialmente en el hemisferio sur. En el ecuador parece llegar a una altitud de 16 a 17 km, mientras que en los polos sólo mide entre seis y ocho km.
Estratósfera
Encima de la tropopausa, pasada la región de los vientos helados, se encuentra la estratósfera, que llega hasta una altitud de alrededor de 56 km. Esta capa se halla constituida, en general, por estratos de aire con poco movimiento vertical, aunque sí lo tienen horizontal. En esta zona, el aire está casi siempre en perfecta calma por lo que es ideal para el transporte aéreo. En ella prácticamente no existe el clima, aunque algunas veces se encuentran unas ligeras nubes denominadas irisadas, por presentar sus bordes los colores del iris.
Debido a la radiación solar, que alcanza directamente la estratósfera, esta capa presenta mayor temperatura que los últimos estratos de la tropósfera. El límite de esta capa se llama estratopausa. Las antiguas nomenclaturas fijaban la altura de la estratósfera hasta los 65 km, en donde empieza la ionosfera.
Ionósfera
La ionosfea sería la tercera capa de la atmósfera de la Tierra,va desde los 65 hasta los 120 kilómetros. A esta altura, el aire es muy tenue y la temperatura cambia con la actividad solar. Si el sol está activo, las temperaturas en la termósfera pueden llegar a 1,500° C y ¡hasta más altas! La termósfera de la Tierra también incluye la región llamada ionósfera.
Los gases que aún quedan en la parte externa de esta capa, se intercambian continuamente con los del espacio exterior. La diferencia que tiene con las capas inferiores, es que está formada casi totalmente por partículas cargadas o ionizadas que se producen por la radiación ultravioleta al arrancar electrones a las moléculas gaseosas. Debido a esta naturaleza eléctrica, la temperatura de la ionósfera tiende a aumentar hasta una altura aproximada de unos 500 kilómetros, donde alcanza unos 1.500 grados centígrados. Una propiedad importante de la ionósfera en el ámbito de las radiocomunicaciones, es que los iones presentes en esta capa pueden reflejar (o hacer "rebotar") las ondas de radio, permitiendo la comunicación entre los distintos lugares del globo terrestre.
Exósfera
Se encuentra a partir de los 120 kilómetros de altura desde el nivel del mar y en ella los gases atmosféricos como el oxígeno y el nitrógeno casi no existen y apenas hay moléculas de materia. Es la capa más extensa de la atmósfera y es la región que exploran los satélites artificiales y no tiene la menor influencia sobre los fenómenos meteorológicos.
La composición de la exósfera se forma principalmente por los gases livianos como el hidrógeno y el helio; éstos son gases tan ligeros que tienden a escaparse del campo gravitacional de la Tierra dispersándose en el espacio. Debido a la densidad extremadamente baja de esta capa es decir, el escaso número de moléculas por unidad de volumen, es que la temperatura de la exósfera es una propiedad difícil de analizar en este nivel. No olvides que la temperatura depende del movimiento de las partículas, y para el caso de la atmósfera se trata además de moléculas de diferentes gases.
Geosfera
La geósfera corresponde a la porción sólida del planeta. Técnicamente, la geósfera sería la Tierra misma (sin considerar la hidrósfera ni la atmósfera). De modo práctico y sencillo, diremos que la geósfera está formada por tres grandes zonas diferentes que son:
Corteza terrestre: porción en la cual se encuentra un lecho rocoso y duro, constituido por distintos tipos de rocas. Su espesor varía entre 6 y 70 kilómetros. En ella se distinguen la corteza continental (que corresponde a los continentes y montañas) y la corteza oceánica (que es la tierra cubierta por los mares y océanos). La corteza está formada por SIAL que es silicio y aluminio.
Manto terrestre: está inmediatamente después de la corteza oceánica, su espesor es de unos 2.800 kilómetros. Las rocas que lo forman pueden desplazarse lentamente una sobre otra. El manto o SIMA está formado por silicio y magnesio.
Núcleo terrestre: parte más profunda de la geósfera, en la que se distingue el núcleo externo, parcialmente fundido, de unos 2.000 kilómetros de espesor. Su temperatura es altísima, y se cree que estaría formado por hierro.
También se distingue el núcleo sólido interno, que tiene un espesor de 1.500 kilómetros. Se piensa que este estaría constituido por hierro con otros metales y no metales. El magnetismo de la Tierra estaría asociado al núcleo interno.
En general, al núcleo lo componen materiales muy densos, con noventa por ciento de hierro y el resto de níquel. De ahí que también se le denomine NIFE (es decir, abreviatura de Níquel-Hierro, que son sus componentes). La densidad del núcleo es aproximadamente de 10.
División estructural
Ahora, si hacemos una división estructural de la geósfera en capas (o niveles) atendiendo a la rigidez de las rocas, en orden de profundidad, serían las siguientes:
Litósfera: Los cien primeros kilómetros comprenden toda la corteza más la parte más externa y sólida del manto. Esta capa se llama litósfera, y es una capa de comportamiento rígido, puesto que, si se somete a mucha fuerza, se rompe. Por extensión del concepto, se identifica a la litósfera con la corteza terrestre, llegando a ser casi sinónimos.
Astenósfera: Se caracteriza por la plasticidad de los materiales y su fluidez (capacidad para desplazarse). Se encuentra por debajo de la litósfera hasta unos 700 km. de profundidad desde la superficie.
Mesósfera: Bajo la astenósfera se encuentra la mesósfera hasta unos 2.700 km. de profundidad. Es una capa sólida de la que no se conoce su estado de rigidez. La astenósfera y la mesósfera formarían parte del manto. La parte menos sólida del manto está constituida por el magma, que es una mezcla de rocas en estado de fusión y la que produce la inestabilidad de la corteza. Los volcanes en erupción expulsan grandes cantidades de magma hacia el exterior.
Endósfera: Corresponde a unos 200 km del manto (su parte más profunda) y a la totalidad del núcleo. El núcleo (externo e interno), que es el centro de la esfera, está compuesto de metales pesados como el hierro y el níquel. Entonces, parte del manto y el núcleo, en su conjunto, forman la llamada endósfera. (Ver Cuadro sinóptico sobre la geósfera).
Hidrosfera
Formación del agua
Cuando la Tierra se fue formando, hace unos 4.600 millones de años, las altas temperaturas hacían que toda el agua estuviera en forma de vapor. Al enfriarse por debajo del punto de ebullición del agua, gigantescas precipitaciones llenaron de agua las partes más bajas de la superficie formando los océanos. Se calcula que unas decenas o cientos de millones de años después de su formación ya existirían los océanos.
Distribución del agua en la Tierra.
Casi la totalidad del agua se encuentra en los mares y océanos en forma de agua salada. De las aguas dulces la mayor parte está en forma de hielo y en aguas subterráneas. El agua situada sobre los continentes y la que está en la atmósfera son las cantidades proporcionalmente menores, aunque su importancia biológica es grande.
| Distribución del agua | |
| Agua líquida oceánica | 1322 x 106 km3 |
| Agua sólida oceánica | 26 x 106 km3 |
| Epicontinentales1 | 225.000 km3 |
| En la atmósfera | 12 000 km3 |
| Aguas subterráneas2 | 2-8 x 106 km3 |
Ciclo del agua
El agua permanece en constante movimiento. El vapor de agua de la atmósfera se condensa y cae sobre continentes y océanos en forma de lluvia o nieve. El agua que cae en los continentes va descendiendo de las montañas en ríos, o se infiltra en el terreno acumulándose en forma de aguas subterráneas. Gran parte de las aguas continentales acaban en los océanos, o son evaporadas o transpiradas por las plantas volviendo de nuevo de nuevo a la atmósfera. También de los mares y océanos está evaporándose agua constantemente. La energía del sol mantiene este ciclo en funcionamiento continuo.
El ciclo de las rocas
El ciclo geológico
En general existen cuatro grupos de rocas: Sedimentos, rocas sedimentarias, rocas ígneas o magmáticas y rocas metamórficas. Cada de los cuatro grupos principales contiene sus subdivisiones como en el caso de rocas intrusivas y rocas extrusivas cuales son adentro del grupo de rocas magmáticas. Una roca puede transferirse a un otro tipo de rocas a causa de cambios físicos y/o químicos como la meteorización / erosión que puede afectar una roca ígnea para formar un sedimento
BIBLIOGRAFIA
