Tema 1 Origen de la Tierra y métodos de estudio - José Santiago Alvarez Gonzalez

Vista previa del material en texto

Geología 2º Bachillerato Origen de la Tierra y métodos de estudio 
 
1 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 
UNIDAD 1. ORIGEN DE LA TIERRA Y MÉTODOS DE ESTUDIO 
 
 
1. INTRODUCCIÓN. 
 
Desde los primeros tiempos de la Humanidad el hombre ha sentido curiosidad e interés por el 
conocimiento de la Tierra. Las primeras etapas del conocimiento geológico reflejadas por escrito 
corresponden a interpretaciones teóricas de algunos hechos naturales como el origen de los fósiles, 
los minerales, los terremotos, etc. Dos hecho principales marcan el desarrollo como ciencia de la 
Geología: 
 
 En 1788 Hutton publicó la Teoría de la Tierra donde desarrolla el Principio del Actualismo o 
Uniformismo, según el cual todos los fenómenos que ocurrieron en el pasado son los mismos 
que actúan en la actualidad, con lo cual el presente es la clave para entender el pasado. Los 
postulados de Hutton fueron difundidos por Lyell en el s. XIX. 
 En la década de los 60 se desarrolla la Teoría de la Tectónica de Placas, que trata de integrar la 
interpretación de la dinámica terrestre y los fenómenos geológicos asociados. 
 
De este modo, la Geología se ha convertido en una ciencia histórica que ha pasado por tres grandes 
fases: 
 
1ª La Geología como ciencia descriptiva (desde la Aristóteles hasta Hutton). 
2ª La Geología como ciencia interpretativa (desde Hutton hasta la Tectónica de Placas). 
3ª La Geología como ciencia predictiva. 
 
Tal vez el concepto más complicado de entender en Geología sea el del tiempo, ya que los sucesos 
geológicos se realizan con extrema lentitud desde el punto de vista humano, lo que ha propiciado 
curiosas controversias a lo largo de la historia de esta disciplina científica. Para Stockes (1960) la idea 
del tiempo geológico es la gran contribución de la Geología al pensamiento general. 
 
Relacionada tradicionalmente con la física, la química, las matemáticas, la historia o incluso la 
filosofía, la Geología también lo está con las ciencias ambientales y con la ingeniería civil o la 
geotecnia. En la actualidad ha incorporado modelos matemáticos predictivos y los principios de la 
teoría general de sistemas para la elaboración de modelos geológicos que faciliten la toma de 
decisiones. 
 
 
2. LA INVESTIGACIÓN GEOLÓGICA Y SUS MÉTODOS. 
 
Al igual que cualquier ciencia, la Geología se basa en el método científico es decir, observación de un 
fenómeno, establecimiento de una hipótesis explicativa y, finalmente, experimentación para verificar 
dicha hipótesis. Podemos distinguir dos tipos de métodos en la investigación geológica: 
 
 Métodos indirectos, deducidos mediante el empleo de técnicas geofísicas. 
 Métodos directos, implican trabajo sobre el terreno o en el laboratorio. 
 
2.1. MÉTODOS INDIRECTOS DE PROSPECCIÓN GEOFÍSICA. 
 
Miden las propiedades físicas de los materiales de la corteza terrestre, que varían con el tipo y 
características de las rocas, la estructura tectónica y la presencia de masas minerales, petróleo, agua, 
etc. Por sí solos no aportan, normalmente, datos significativos y deben ir acompañados de profundos 
Geología 2º Bachillerato Origen de la Tierra y métodos de estudio 
 
2 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 
conocimientos geológicos tanto generales como de la región estudiada. 
 
 
2.1.1. Gravimetría. 
 
La Tierra posee un campo gravitatorio que se expresa mediante una fuerza que en superficie produce 
una aceleración media de 9,78 m/s2, con importantes variaciones locales en función de la latitud, la 
altitud, la aceleración centrífuga, la densidad de los materiales subyacentes, etc. La atracción 
gravitatoria define la superficie del geoide. Las variaciones del campo gravitatorio reciben el nombre 
de anomalías gravimétricas y pueden ser positivas, cuando el valor es superior a la media, o 
negativas, en caso contrario. En muchas zonas el valor de la gravedad medido mediante gravímetros 
es diferente del que se espera por medio de cálculos teóricos, diferencia denominada anomalía 
residual de la gravedad. El estudio de las anomalías gravimétricas sirve para localizar yacimientos 
minerales cuya densidad sea diferente a la densidad de la roca que se encuentra a su alrededor. 
Anomalías positivas indican presencia de minerales metálicos (más densos), mientras que las 
anomalías negativas pueden indicar presencia de rocas menos densas, como domos o diapiros 
salinos. 
 
 
2.1.2. Geomagnetismo y paleomagnetismo. 
 
La Tierra posee un campo magnético débil (0,6 gauss), similar al que produciría un dipolo situado en 
su interior, cuya máxima intensidad se dan en los llamados polos magnéticos. La situación geográfica 
de éstos es variable, pues describen hacia el Oeste trayectorias curvas que rodean los polos 
geográficos, de los que están separados por una distancia máxima de 30º de latitud. Se cree que el 
campo magnético terrestre se debe a que el núcleo externo, de naturaleza fluida y metálica, está en 
continuo movimiento y presenta una rotación diferencial con respecto al núcleo interno, sólido pero 
también metálico. Este método nos proporciona información sobre el subsuelo y la localización de 
minerales magnéticos. 
 
Muchas rocas están formadas por minerales ricos en hierro, como la magnetita. Cuando se calientan 
por encima de una temperatura conocida como el punto de Curie, estos minerales magnéticos 
pierden su magnetismo. Sin embargo, al enfriarse por debajo de su punto Curie (aprox. 580 ºC), se 
magnetizan según una dirección paralela a las líneas de fuerza magnéticas existentes en ese 
momento. Una vez que los minerales se solidifican, el magnetismo que poseen permanecerá 
“congelado” en esa posición. Luego si la roca se mueve o cambia la posición del polo magnético, el 
magnetismo de la roca conservará su alineación original. Se dice entonces que poseen magnetismo 
fósil o paleomagnetismo. Este hecho ha sido determinante para demostrar el desplazamiento de 
los continentes y la expansión de los fondos oceánicos. 
 
 
2.1.3. Geotermia. 
 
Mediante sondeos se ha comprobado la existencia de un flujo calórico interno y se ha establecido un 
gradiente geotérmico cuyo valor medio es de 1º C por cada 33 metros de profundidad, aunque esto 
varía en función de la conductividad de las rocas y del flujo de calor en sí mismo. El aumento 
señalado se cumple para los primeros 30-50 Km de profundidad; a partir de ahí el incremento es 
menor de tal manera que en el interior del planeta se estima una temperatura de unos 6.500 ºC. El 
flujo más intenso se ha observado en las dorsales oceánicas y en zonas de orógenos recientes. Esto 
ha permitido establecer un mapa de zonas activas de la corteza terrestre. Además, los estudios 
sobre energía geotérmica tienen una aplicación industrial para la generación de energía eléctrica, 
Geología 2º Bachillerato Origen de la Tierra y métodos de estudio 
 
3 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 
en sistemas de calefacción, aprovechamiento directo del calor y refrigeración por absorción. 
 
 
2.1.4. El método eléctrico. 
 
Se basa en los cambios de conductividad eléctrica de las rocas. El más empleado es el basado en 
medidas de resistividad (magnitud inversa a la conductividad) y consiste en crear un campo eléctrico 
con una fuerte diferencia de potencial. Este método es muy utilizado para la prospección de aguas 
subterráneas (Hidrogeología), que suelen almacenarse en rocas poco conductoras, y de 
yacimientos metálicos. También tiene aplicación en Geotecnia. 
 
 
2.1.5. El método sísmico y tomografía sísmica. 
 
La sismología estudia los terremotos, sus causas y efectos, pero 
también la estructura del interior terrestre a partir de los datos que 
proporcionan las ondas sísmicas. Otras veces se estudian las ondasproducidas mediante explosiones provocadas. Los sismógrafos 
registran las ondas sísmicas en unas gráficas llamadas sismogramas. 
También se utilizan unos aparatos llamados geófonos que convierten 
las vibraciones del suelo en señales eléctricas. 
 
El método sísmico de refracción analiza el comportamiento de las 
ondas sísmicas refractadas. Cuando las ondas sísmicas viajan por un 
medio y pasan a otro diferente sufren refracciones, propagándose con 
una velocidad diferente. Las refracciones generan "zonas de sombra" 
que permiten saber a qué profundidad se produce el cambio de 
material. Por tanto, las ondas sísmicas pueden proporcionarnos una 
“radiografía” del interior terrestre. El análisis de las gráficas de 
velocidad ha permitido establecer modelos sobre la estructura interna de nuestro planeta. 
 
Pero no sólo las ondas refractadas proporcionan información, también las ondas reflejadas los hacen. 
Si el ángulo de incidencia de las ondas sísmicas al pasar de un medio a otro sobrepasa cierto valor 
conocido como ángulo crítico, las ondas se reflejan, propagándose por el mismo medio aunque con 
una velocidad diferente. Así, el método sísmico de reflexión, es una de las técnicas de prospección 
geofísica que suministra datos de geología del subsuelo con mayor precisión, permitiendo 
determinar la profundidad de los niveles reflectantes que una veces se corresponden con límites 
entre rocas de distinta velocidad de propagación de las ondas; otras veces se corresponden con 
superficies de estratificación; y otras con fracturas y límites entre rocas ígneas. Este método tiene 
una gran aplicación en la prospección petrolífera pues permite localizar con precisión la forma y 
profundidad de las posibles “trampas” petrolíferas. 
 
Otra variante del método sísmico es la tomografía sísmica, un método para cartografiar las partes 
frías y calientes del interior de la Tierra con la ayuda de las ondas sísmicas desarrollado en los últimos 
25 años. Es una técnica similar a la utilizada en medicina, pero empleando ondas sísmicas. Se basa en 
el conocimiento de que las ondas sísmicas presentan velocidades más altas al atravesar una roca fría 
que en otra caliente del mismo tipo. Así, en las partes del manto más frías las ondas sísmicas tendrán 
mayores velocidades que en las partes más calientes. Combinando los registros de ondas sísmicas, 
recogidas por diferentes estaciones sísmicas, después de varios seísmos se ha conseguido 
cartografiar las variaciones térmicas del manto con bastante exactitud. 
 
Geología 2º Bachillerato Origen de la Tierra y métodos de estudio 
 
4 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 
 
2.1.6. Otros métodos. 
 
 El método radiométrico es de especial interés en la localización de minerales radiactivos por 
cuanto la presencia de éstos implica un aumento de la radiactividad del suelo. 
 El método sónar se basa en la emisión de ultrasonidos y es utilizado para calcular distancias y 
cartografiar el relieve submarino. 
 Telemetría láser: para calcular distancias. Utilizada en construcción, topografía, ordenación del 
territorio… 
 
 
2.2. GEOLOGÍA DE CAMPO. 
 
Estudiamos fundamentalmente con estos sistemas el resultado de los agentes de la geodinámica 
externa: cursos de agua, régimen, accidentes geofísicos, topografía, superficies de erosión y otras 
formas de relieve, depósitos, etc. En el campo de la Petrología se estudia los diferentes 
afloramientos rocosos de una región. La Estratigrafía, Paleozoología y Paleobotánica estudian las 
rocas sedimentarias, su estratificación, los fósiles, cambios de facies y discordancias. La Tectónica 
estudia las medidas de los buzamientos, dirección de estratos, tipos de pliegues y fracturas, etc. 
 
Instrumentos básicos de la geología de campo son el martillo de geólogo, brújula 
geológica con clinómetro para medir la inclinación de los estratos, reactivos químicos para 
determinaciones inmediatas previas al laboratorio, cuadernos de campo para anotación 
de datos y realización de esquemas, cortes, etc. Se completa el estudio con la recogida de 
muestras cuidadosamente identificadas y clasificadas para saber su procedencia, 
orientación y disposición en el estrato, roca de la que se han extraído, etc. 
 
 
2.3. TÉCNICAS DE LABORATORIO. 
 
En el laboratorio se analizan las muestras utilizando técnicas físicas y químicas: 
 
A. Métodos físicos. 
 
 Microscopio petrográfico: permite identificar minerales por sus propiedades ópticas, así 
como observar microtexturas, microfósiles… 
 
 Microscopio electrónico: el más utilizado es el de barrido (MEB) y permite una ampliación de 
hasta 200.000 aumentos. Se estudian microtexturas. 
 
 Difracción de rayos X: al atravesar la materia mineral los rayos X 
difractados son recogidos en una película fotográfica obteniéndose 
una figura geométrica o lauegrama en honor a Von Laue pionera de 
esta técnica en 1912. basada en la técnica anterior, el método del 
polvo cristalino permite reconocer especies minerales en roca 
pulverizada cuando no se dispone de cristales. 
 
 Bancos de pruebas de procesos geodinámicos externos e internos 
(modelos a escala reducida)... 
 
 
Geología 2º Bachillerato Origen de la Tierra y métodos de estudio 
 
5 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 
B. Métodos químicos: 
 
 Análisis volumétricos y gravimétricos. 
 
 Espectroscopías. Se basan en la cantidad de radiación que absorben o emiten diferentes 
moléculas al ser irradiadas con un determinado tipo de radiación. Los más utilizados son la 
espectrometría de fluorescencia de rayos X y la espectrometría de absorción atómica. 
 
 
2.4. SONDEOS. 
 
Un sondeo es una perforación efectuada en la superficie de la Tierra o en el fondo 
marino que permite obtener muestras en niveles profundos y, en algunos casos, acceder 
a posibles yacimientos. Existen diferentes tipos de sondeos. La profundidad es variable, 
desde unos pocos metros hasta más de 10.000. Son métodos complementarios de la 
cartografía y del estudio superficial del terreno. Permiten comprobar los cambios de 
litología en profundidad, pliegues bajo el terreno, permeabilidades, resistencia de 
materiales, etc. Gracias a ellos se trazan mapas geológicos a diversas profundidades, se 
comprueba el espesor de los estratos atravesados... Incluso algunos de ellos han servido 
para avanzar en el conocimiento del interior terrestre. 
 
 
2.5. NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LA INVESTIGACIÓN GEOLÓGICA Y DEL MEDIO AMBIENTE. 
 
2.5.1. La fotografía aérea: fotogeología. 
 
La fotogeología comprende el proceso de interpretación de fotografías aéreas mediante la 
identificación de los rasgos geológicos o geomorfológicos de un área particular. Esto se realiza a 
través del análisis de objetos exhibidos o reflejados por la superficie terrestre y fielmente 
reproducidos en la imagen fotográfica. Permite obtener imágenes de la superficie del planeta 
utilizando plataformas aéreas (aviones, helicópteros, satélite). Su empleo es cada día más frecuente 
para el estudio de la geología de regiones inexploradas, la localización y descripción de afloramientos 
geológicos, ordenación del territorio… Sirve para elaborar mapas topográficos a partir de fotografías 
aéreas directamente (fotogrametría) y cartografía geológica. 
 
En fotogeología aérea se trabaja con fotos tomadas en oblicuo o en vertical. 
En la fotografía aérea oblicua el eje óptico no está situado perpendicular a 
la superficie terrestre. La ventaja es que se obtiene una visión panorámica y 
tridimensional de los objetos. El inconveniente es que algunos quedan 
ocultos por otros más grandes y las distancias son imprecisas. En la 
fotografía aérea vertical el eje es perpendicular a la superficie terrestre. La 
ventaja es que la escala es constante y los objetos no se ocultan unos a 
otros. La desventaja es que no se apreciael relieve ni la altura. 
 
Un tipo especial de fotografía vertical es la fotografía estereoscópica. En la 
actualidad, con los métodos de navegación, su desviación es inferior al 2%. 
La toma se hace seleccionando la zona a fotografiar desde la vertical y 
realizando un barrido de la misma en bandas. En cada banda se toman 
varias fotos, que se superpondrán en un 60% para una buena visión 
estereoscópica. A su vez, las fotos de dos bandas adyacentes se solapan en 
un 25%. 
Geología 2º Bachillerato Origen de la Tierra y métodos de estudio 
 
6 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 
 
El estudio geológico de la foto aérea permite una importante labor previa al trabajo de campo del 
geólogo, pues el terreno puede observarse mediante el empleo de pares de fotos que se superponen 
en parte, y un instrumento: el estereoscopio, que crea una visión tridimensional. 
 
 
2.5.2. Los modelos de relieve digital (MDT) 
 
Los MDT son conjuntos de datos cada uno de los cuales se corresponde con un punto del terreno. 
Cada dato está compuesto de longitud, latitud y altitud, lo que permite crear una superficie irregular 
que representa la superficie del terreno. A mayor número de puntos, mayor precisión del modelo de 
relieve. Para elaborarlo actualmente se utilizan imágenes tomadas por instrumentos de rádar 
específicos llamados Radar de Apertura Sintética (InSAR) que pueden obtener la altitud de cada píxel 
de las fotografías. 
 
 
2.5.3. Sistemas de posicionamiento por satélite (GPS). 
 
Permiten determinar la posición concreta de un objeto 
sobre la superficie de la Tierra. El más conocido es el 
Global Positioning System (GPS), un sistema global de 
navegación por satélite que permite conocer la posición de 
cualquier lugar del planeta mediante sencillos cálculos 
trigonométricos (triangulación esférica), utilizando un 
aparato receptor que recoge las señales emitidas por tres o 
cuatro de los 27 satélites que a tal fin existen en posición 
geoestacionaria a 20.200 km de altura. Desarrollado 
inicialmente con fines militares, es propiedad del 
Departamento de Defensa de Estados Unidos. Al ser de uso 
militar su precisión para uso civil puede verse intencionadamente alterada. Existen tres sitemas GPS 
siendo el de mayor exactitud en las mediciones el GPS diferencial (DGPS), sistema que proporciona 
a los receptores de GPS correcciones de los datos recibidos de los satélites, con el fin de proporcionar 
una mayor precisión en la posición calculada. En la actualidad la Federación Rusa tiene un sistema 
similar llamado GLONASS, con una flota de 24 satélites y la Unión Europea en colaboración con la 
ESA (Agencia Espacial Europea) puso en marcha en 2016 el proyecto Galileo, de uso exclusivamente 
civil, dotado de 30 satélites cuyo margen de error será sólo de 4 metros. 
 
Desde el punto de vista geológico los sistemas de posicionamiento global desempeñan un 
importante papel en la recogida de datos cartográficos, en materia de predicción de riesgos, el 
control de retroceso de glaciares, los estudios sobre la separación 
de los continentes, seguimiento de icebergs, posicionamiento 
submarino, etc. 
 
 
2.5.4. La teledetección. Aplicaciones de la teledetección. 
 
Geología 2º Bachillerato Origen de la Tierra y métodos de estudio 
 
7 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 
El término Teledetección (percepción remota) abarca cualquier 
técnica para tomar datos a distancia mediante diversos 
instrumentos, aunque se aplica generalmente a la observación de 
la superficie terrestre. Los adelantos tecnológicos de los últimos 30 
años han permitido observar la Tierra desde ángulos 
sorprendentes y muchos de los descubrimientos más recientes 
derivan directamente de la presencia en el espacio de satélites 
artificiales, naves y observatorios astronómicos revolucionarios. La 
teledetección permite obtener imágenes del planeta a través de 
diferentes sensores situados en plataformas aerotransportadas 
(aviones) o espaciales (satélites) los cuales transportan los 
aparatos necesarios para captar, almacenar y transmitir imágenes 
a distancia. En función de su distancia al suelo podemos distinguir 
diferentes tipos de plataformas, desde grúas y vehículos que 
transportan radiómetros o aparatos fotográficos hasta los satélites 
automáticos de teledetección o la Estación Espacial Internacional. 
 
La teledetección aporta, frente a la fotografía aérea, las siguientes ventajas: 
 
 Cobertura global y periódica de la superficie terrestre. Gracias al uso de satélites se pueden 
obtener imágenes repetitivas de la mayor parte de la Tierra, incluso de áreas inaccesibles por 
otros medios (zonas polares o desérticas) 
 Visión panorámica: una sola imagen del satélite NOAA abarca 9 millones de kilómetros 
cuadrados. 
 Homogeneidad en la toma de datos. Una gran superficie se detecta por el mismo sensor y en una 
fracción muy pequeña de tiempo. 
 Información sobre regiones no visibles del espectro. Los sensores de teledetección facilitan 
imágenes sobre áreas no accesibles con la fotografía convencional: bandas infrarrojas térmicas, 
etc. Estas bandas del espectro proporcionan una valiosa información para estudios 
medioambientales. 
 El formato digital de las imágenes (píxel) agiliza su tratamiento y permite integrar los resultados 
con otro tipo de datos en los Sistemas de Información Geográfica (SIG). 
 
 
Algunas aplicaciones de la teledetección. 
 
La detección por satélite presenta multitud de aplicaciones no sólo en al ámbito de la Geología sino 
también en el campo de las Ciencias Ambientales (la investigación científica, la realización de 
cartografías temáticas, la búsqueda de recursos, la evolución de la temperatura de los mares y la 
atmósfera, la productividad de las aguas oceánicas, la concentración de ozono estratosférico, la 
erosión y desertización, el seguimiento de incendios, son algunos ejemplos). La influencia del hombre 
sobre el medio ambiente es una preocupación constante para la sociedad y los gobiernos, pues 
muchas de nuestras actividades empiezan a influir en el equilibrio de los ecosistemas del planeta. 
Muchas veces los satélites, que tienen una visión general de la Tierra y pueden captar datos de 
lugares remotos, son los únicos instrumentos susceptibles de recibir información adecuada que nos 
permita comprender la razón de estos cambios. 
 
 
 
 
 
Geología 2º Bachillerato Origen de la Tierra y métodos de estudio 
 
8 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 
2.5.5. Los sistemas de información geográfica (SIG). 
 
Son sistemas informáticos que gestionan bases de datos de 
diversa índole (clima, vegetación, usos del suelo…) en los que la 
información es representada sobre una base cartográfica. La 
cartografía puede constar bien de mapas, bien de fotografías 
aéreas o de satélite. Sobre dicha cartografía se añaden capas cada 
una de las cuales contiene un tipo de información. Tiene 
aplicación en el campo medioambiental, recursos naturales, 
contaminación, riesgos, paisaje, impacto ambiental… 
 
Los SIG están conectados a servidores de Internet y en ocasiones 
poseen aplicaciones informáticas para obtener o añadir 
información de distinto tipo. Google Earth o Google Maps son 
aplicaciones informáticas que acceden a sistemas de información 
geográfica. Otro ejemplo es el SIGPAC del Ministerio de Medio 
Ambiente, o el SIGEOF (Sistema de Información Geofísico 
dependiente del Instituto Geológico y minero de España IGME), 
una aplicación que proporciona visualización, acceso y descarga 
de datos geofísicos obtenidos en el territorio nacional español. 
 
 
3. IMPORTANCIA DE LA GEOLOGÍA EN LA BÚSQUEDA DE RECURSOS Y EN LAS OBRAS 
PÚBLICAS. 
 
La importancia de la geología puede contemplarse desdedos perspectivas. Por un lado en cuanto al 
aprovechamiento de materias primas y recursos, tales como rocas industriales, minerales, carbón, 
petróleo... De otro lado, como paso previo a trabajos de construcción de obras públicas, edificios, 
hidrogeología... 
 
 
3.1. APLICACIÓN A LA OBTENCIÓN DE RECURSOS MINEROS. 
 
La población del planeta ha ido creciendo continuamente por lo que el consumo de recursos también 
lo ha hecho. Algunos recursos son renovables, si su demanda no es superior a su reposición. Otros 
recursos, sin embargo no son renovables o se renuevan a un ritmo menor que el consumo que la 
humanidad hace de ellos. Este es un problema al que debemos hacer frente. Se impone, pues, una 
doble política: el estudios del ritmo de gasto de estos recursos y la evaluación de los mismos. Aquí 
entra en juego el papel de la Geología. 
 
 
3.1.1. Rocas industriales y canteras. 
 
Las rocas presentan una gran variedad de usos, tanto directos como indirectos. Para aceras y 
adoquines se utilizan granitos, basaltos y cuarcitas. Para ornamentación, mármoles, ágata, sienita, 
granito rosa... Y para construcción encontramos la cal de las calizas, el yeso proporciona escayola y 
“yeso comercial”, el cemento se elabora con margas, calizas y arcillas, el hormigón con grava y 
arenas, la cerámica con arcillas, la porcelana con caolín, el vidrio con arenas de cuarzo, para fabricar 
dinamita se utiliza el trípoli, etc. 
 
 
Geología 2º Bachillerato Origen de la Tierra y métodos de estudio 
 
9 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 
3.1.2. Prospección mineralógica. 
 
Aspecto fundamental de la geología aplicada. Mediante métodos de prospección geoquímica como 
el análisis de suelos y aguas superficiales, se dan los primeros pasos para encontrar yacimientos 
buscando indicios superficiales que hagan pensar en su posibilidad. A veces el estudio de los 
caracteres geológicos de una región (litología, tectónica, estratigrafía...) es suficiente para presumir 
con cierto grado de seguridad la presencia de determinados minerales. Los métodos geofísicos de 
prospección como el gravimétrico y el magnético se utilizan en la detección de menas metálicas; el 
método radiométrico en la detección de minerales radiactivos como el uranio. 
 
 
3.1.3. Hidrogeología. 
 
La escasez de agua es hoy en día un problema en 
muchos lugares del planeta y lo será en un plazo breve 
en muchos otros dada la tasa de crecimiento de 
población. Aunque hoy día la potabilización del agua del 
mar (97% del total) se está realizando en numerosos 
países, su canalización hacia lugares donde se necesita 
no siempre es posible ni rentable. Tampoco estamos en 
condiciones de utilizar el agua de los glaciares (casi el 
70% del agua dulce), el futuro está en la búsqueda, 
evaluación y explotación racional del agua subterránea 
(30% del agua dulce) teniendo en cuenta que no se 
puede extraer más de la que entra en los acuíferos por 
precipitación. Otro factor importante al evaluar los recursos hídricos es su contaminación. Si el uso 
inadecuado de aguas fluviales o marinas al utilizarlos como vertederos continúa aumentando, pronto 
dejarán de ser utilizables muchos de ellos. 
 
El trabajo en Hidrogeología debe seguir varias fases para descubrir y explotar un acuífero: 
1º. Establecer el balance hídrico de una zona es decir, el régimen de lluvias y nevadas, la red 
hidrográfica, caudales, variaciones estacionales, evapotranspiración vegetal, etc. 
2º. Realización del estudio geológico de la región: tipo de rocas, permeabilidad, disposición 
estratigráfica, estudios tectónicos, etc. 
3º. Prospección geofísica, utilizando el método eléctrico. 
4º. Control mediante pozo-testigo, para ver como influye la explotación en otros vecinos o en los 
ecosistemas adyacentes. 
5º. Análisis químicos y/o bacteriológicos en función del uso al que vaya destinada el agua. 
 
 
3.2. APLICACIÓN A LA OBTENCIÓN DE RECURSOS ENERGÉTICOS. 
 
El hombre ha venido utilizando para su calefacción, mover sus motores o sus procesos industriales 
recursos minerales cuyo futuro agotamiento plantea la búsqueda de nuevas fuentes. La localización 
de nuevas reservas y su evaluación entran en el campo de actuación de la Geología. 
 
3.2.1. El carbón. 
 
Se forma por la acumulación de restos vegetales en zonas pantanosas, continentales o costeras. 
Sobre estos restos actúan bacterias que producen la concentración de carbono al descomponer los 
hidratos de carbono en CO2 y CH4, quedando carbono libre en el sedimento. Posteriormente 
Geología 2º Bachillerato Origen de la Tierra y métodos de estudio 
 
10 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 
sobreviene el recubrimiento con sedimentos detríticos y la litificación. El carbón fue el primer 
recurso energético que el hombre extrajo de la Tierra. La investigación geológica para determinar se 
realiza localizando los ciclotemas que son formaciones rocosas asociadas al carbón, y luego 
estudiando la geometría de las capas para conocer su posición en profundidad. 
 
 
3.2.2. Prospección petrolífera. 
 
El petróleo es una roca sedimentaria, líquida, originada en cuencas marinas por acúmulos de restos 
de plancton y otros organismos. En ausencia de oxígeno bacterias anaerobias transformaron estos 
restos orgánicos primero en sapropel y luego en hidrocarburos. Se ha formado desde la era Primaria 
hasta el Cuaternario. Los estuarios, cuencas marinas, etc. suelen ser lugares propicios para 
localizarlo. 
 
Cuando los sedimentos de hidrocarburos son sometidos a presión se desplazan hacia zonas de 
mínima presión. A veces quedan retenidos por rocas impermeables (rocas de cobertura) y se 
acumula en rocas subyacentes (rocas almacén) porosas y permeables como areniscas, calizas 
detríticas o recifales, etc. Determinadas estructuras como pliegues, fallas, diapiros salinos,… 
constituyen “trampas” que detienen el petróleo en su migración. Éste se encuentra asociado muchas 
veces a gas y agua salada procedente del mar. El gas ejerce una elevada presión y es el responsable 
de la salida inicial en forma de surtidor. A veces sólo se encuentra gas debido a que el petróleo se ha 
transformado en sulfuro de hidrógeno y carbonato cálcico por la acción de aguas con yeso en 
disolución. 
 
Como en casos anteriores, la búsqueda de petróleo y gas natural requiere una serie de fases 
sucesivas: 
 
1) Reconocimiento geológico, seleccionando 
zonas sedimentarias con poca orogenia frente 
a regiones ígneas o metamórficas con fuertes 
orogenias. Búsqueda de indicios de 
hidrocarburos en superficie, como filtraciones, 
afloramiento de rocas impregnadas... El 
estudio estratigráfico es fundamental, 
analizando la serie sedimentaria y 
comparándola con otras series petrológicas de 
regiones próximas; determinando la edad de 
las rocas por estudios de micropaleontología 
(caparazones de foraminíferos); investigación 
de la existencia de rocas madre, rocas almacén y rocas de cobertura. 
2) Estudio geofísico: utilizando el método gravimétrico para localizar diapiros salinos (una de las 
principales “trampas” petrolíferas; el método magnético; el método sísmico, más exacto pero 
más caro, aunque revela con gran detalle la estructura del subsuelo. 
3) Sondeos: es la última etapa. Confirmación de datos y obtención de muestras. 
 
 
3.2.3. Minerales radiactivos. 
 
Ante la futura escasez del carbón y petróleo la prospección de materiales radiactivos, principalmente 
torio y uranio se hace necesaria con vistas a su utilización cono recurso energético. La desintegración 
controlada de estos elementos químicos libera una gran cantidad de calor que, aplicándolo a la 
Geología 2º Bachillerato Origen de la Tierra y métodos de estudio 
 
11 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albaceteproducción de vapor, permite generar energía eléctrica. Para su prospección se utilizan contadores 
Geiger, escintilómetros, etc., que determinan la presencia de radiaciones alfa (núcleos de Helio), beta 
(electrones) y gamma, producidas por la desintegración natural de estos minerales. 
 
 
3.2.4. Energía geotérmica. 
 
El aprovechamiento del calor interno del planeta es para 
muchos el recurso energético del futuro. En cualquier caso es 
una fuente energética inagotable, renovable por tanto. 
 
Como el gradiente geotérmico terrestre es de 1º cada 33 m. la 
inyección de agua hasta la profundidad necesaria y su 
posterior extracción en forma líquida o vapor puede servir 
para calentar viviendas o mover turbinas de centrales 
eléctricas. También se puede extraer agua caliente 
directamente del subsuelo para su aprovechamiento. 
 
 
3.3. APLICACIÓN EN OBRAS PÚBLICAS Y EDIFICACIÓN. 
 
La geología tiene cada día un mayor papel en la ejecución de prácticamente todas las obras públicas 
tales como edificaciones, carreteras, presas, túneles, etc. Cada día estas obras son más perfectas, de 
mayor tamaño y abordan mayores retos. 
 
El reconocimiento geológico del terreno, tanto superficial como con sondeos, es una labor previa al 
inicio de la construcción de obras públicas o edificaciones. La resistencia de las rocas, plasticidad, 
porosidad, permeabilidad, fallas, etc. Hay que conocer todo esto para evitar riesgos como 
deslizamientos (solifluxión), deformación de terrenos poco consistentes (arcillosos, arenosos), 
filtraciones de agua (fallas). En regiones montañosas hay que considerar los efectos de las heladas, 
aludes de nieve, coladas de barro y avalanchas de canchales. En zonas áridas, la posibilidad de 
inundaciones por ramblas y torrentes. En puertos marinos ha de estudiarse el régimen de mareas, 
corrientes y oleaje. 
 
 Geología aplicada a la construcción de carreteras y ferrocarriles: la información geológica es 
necesaria tanto sobre la zona donde transcurrirá la carretera como sobre las zonas de las que se 
extraerá las materias primas para la misma, con el objeto de acercarlas lo más para reducir 
costes de construcción. En la construcción de túneles se precisa disponer de información metro 
a metro de la zona a perforar: su estructura, permeabilidad, acuíferos, dureza de las distintas 
unidades, etc. 
 
 Geología aplicada a la construcción de embalses. Tres son los aspectos fundamentales que 
deben contemplarse: la geología del cierre de la presa, que ha de soportar la presión del agua 
embalsada, conociendo sus propiedades elásticas y su posible fracturación; la geología del vaso 
propiamente dicho para evitar filtraciones que provocarían pérdidas de agua y la circulación bajo 
el cierre, lo que perjudicaría a la solidez y estabilidad de la presa al debilitarse el terreno; 
finalmente, la geología de la cuenca hidrográfica, para evitar que el arrastre de materiales 
detríticos por los afluentes provoquen la colmatación de la presa. 
 
 Geología aplicada a la edificación: la edificación urbana precisa de informes geológicos que 
garantice la resistencia del suelo, determinando así el tipo de cimentación, lo que es 
Geología 2º Bachillerato Origen de la Tierra y métodos de estudio 
 
12 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 
particularmente importante en zonas sísmicas además de utilizar técnicas constructivas 
antisísmicas. 
 
 
3.4. OTRAS APLICACIONES DE LA GEOLOGÍA. 
 
En agricultura, estudios de edafología y de suelos de labor. Estudios sobre erosión y lluvias 
(climáticos). En materia de ordenación del territorio. En materia de prevención de riesgos y 
catástrofes, mediante estudios sísmicos preventivos, de vulcanología (midiendo movimientos del 
magma, controlando la Tª del subsuelo, analizando los gases desprendidos) o elaborando mapas de 
riesgo. El estudio de la Luna y los planetas (astrogeología), analizando las rocas lunares estudiando 
la atmósfera y morfología de los planetas gracias a sondas espaciales. 
 
 
4. LA FORMACIÓN DEL SISTEMA SOLAR. EL ORIGEN DE LA TIERRA. 
 
4.1. LA CUNA DE LAS ESTRELLAS. 
 
La teoría que mejor explica los rasgos del Sistema Solar es la teoría nebular. Sus raíces históricas hay 
que buscarlas en 1796, cuando el matemático francés Pierre-Simon, Marqués de Laplace (1749-
1827), intentó formular cuantitativamente una idea expuesta en 1755 por el filósofo alemán 
Immanuel Kant (1724-1804), quien a su vez se inspiró en un trabajo del teólogo sueco Emanuel 
Swedenborg (1688- 1772). Desde entonces la teoría ha sido puesta al día, y se han formulado en su 
seno varias hipótesis y modelos que compiten para explicar detalles concretos. De acuerdo con la 
teoría nebular actualizada, las estrellas como el Sol forman parte de un ciclo: 
 
● Cada generación de estrellas enriquece el medio interestelar —formado principalmente por 
hidrógeno y helio primordiales— con elementos más pesados que expulsan las estrellas a lo largo 
de su vida o, si estallan como supernovas, al final de la misma. Estos elementos componen un gas 
muy diluido, aunque en las regiones más frías una parte se condensa en un polvo formado por 
partículas sólidas de agua helada, silicatos, carbono y hierro, algo más finas que las partículas del 
humo de un cigarrillo. 
● El gas del medio interestelar se enfría por emisión de radiación infrarroja hasta temperaturas de 
unos 10 K (–263 ºC) y se coagula en nubes moleculares gigantes de decenas de años-luz, igual 
que el vapor de agua de la atmósfera se condensa en nubes. Al enfriarse, las nubes moleculares 
adquieren mayor densidad y bloquean la destructiva radiación ultravioleta de la galaxia; ello 
facilita la combinación de átomos en moléculas, como hidrógeno (H2), monóxido de carbono 
(CO), amoniaco (NH3) e incluso compuestos orgánicos, como metanol (CH OH) o hidrocarburos. 
● Los núcleos densos, o regiones más concentradas de las nubes, pueden colapsar- se bajo su 
propio peso, volviéndose cada vez más calientes hasta que desencadenan procesos de fusión 
nuclear y dan origen a una nueva generación de estrellas; estas, a su vez, volverán a enriquecer 
el medio interestelar y cerrarán el ciclo. 
 
Una sola nube molecular puede dar lugar a un enjambre de miles de estrellas, apiñadas en un 
espacio de pocos años-luz, es decir, a un cúmulo estelar. Por esta razón, las nubes moleculares 
gigantes se llaman también criaderos de estrellas. 
 
 
4.2 EL NACIMIENTO DEL SISTEMAS SOLAR. 
 
En realidad, no es fácil que un núcleo denso de una nube molecular gigante se contraiga para formar 
Geología 2º Bachillerato Origen de la Tierra y métodos de estudio 
 
13 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 
estrellas. Ello se debe, entre otras razones, a que se halla en rotación, por lo que sus partículas 
poseen una velocidad que contrarresta el desplome gravitatorio. Es necesario, pues, que se rompa 
este equilibrio a favor de la gravedad. El detonante de tal desequilibrio es a menudo una estrella 
masiva (con 15 a 20 masas solares) formada en las primeras etapas del cúmulo estelar. Este tipo de 
estrellas, hacia el final de su efímera vida, pierden cada año una masa equivalente a la de tres 
planetas como la Tierra debido a que emiten un fortísimo viento estelar, con velocidades de hasta 1 
500 km s–1. Forman así “burbujas” en la nube molecular que avanzan como ondas de choque y 
alcanzan a los núcleos densos cercanos, comprimiéndolos. 
 
Hace 4 568 millones de años una onda de choque provocó la inestabilidad gravitatoria de un núcleo 
denso llamado nebulosa protosolar. El gas que se compactaba en su centro llegó a adquirir la presión 
y temperatura precisas para iniciar la fusión nuclear del hidrógeno. Así nació el Sol. El resto de la 
nebulosa protosolar no cayó al Sol, ya que su lenta rotación inicial fue aumentando según se 
contraía, comoun patinador que gira más deprisa si recoge sus brazos. El incremento de la velocidad 
de giro aplanó la nube y, en un plazo de 100 000 años, formó un remolino de gas y polvo llamado 
disco protoplanetario, el doble de grande que el actual Sistema Solar. 
 
 
4.3. LA FORMACIÓN DE LOS PLANETAS. 
 
Tal situación, sin embargo, no duró mucho tiempo, porque la intensa radiación ultravioleta emitida 
por la moribunda estrella masiva “erosionó” el disco protoplanetario y redujo su tamaño a la mitad. 
Finalmente, entre 2 y 3 millones de años más tarde, la estrella sufrió una explosión de supernova e 
inyectó en el naciente Sistema Solar átomos radiactivos, como aluminio-26 (26Al) y hierro-60 (60Fe); 
el calor que generaron propiciaría la diferenciación geológica de los primeros cuerpos rocosos en 
formarse. Entretanto, en el interior del disco protoplanetario se sucedieron una serie de 
acontecimientos que desembocaron en la configuración actual del Sistema Solar: 
 
● Génesis de planetesimales. El polvo doméstico, zarandeado por corrientes aleatorias de aire, se 
une y forma pelusas. Análogamente, los granos de polvo del disco protoplanetario, agitados por 
el gas en movimiento, chocaron entre sí, se agruparon y crecieron. El gas arrastró los granos 
pequeños, pero los mayores de unos milímetros empezaron a caer en espiral hacia el Sol y se 
calentaron. Cuando los granos atravesaron la llamada línea de hielo, situada entre las actuales 
órbitas de Marte y Júpiter, su temperatura superó los 150 K. El agua y otras sustancias volátiles 
que contenían se evaporaron y se acumularon en dicha línea, frenando la caída de los granos 
hacia el Sol. A medida que fueron llegando más granos, la línea de hielo se convirtió en una 
región densa donde los granos chocaban con facilidad y se agrupaban formando objetos de 
varios kilómetros: los planetesimales. 
 
● Crecimiento de embriones planetarios. Miles de millones de planetesimales, formados durante 
el primer millón de años del Sistema Solar, chocaron con frecuencia entre sí, fusionándose a 
veces en cuerpos de creciente tamaño; este proceso se llama acreción. A mayor tamaño de un 
cuerpo, mayor atracción gravitatoria ejercerá sobre los más pequeños, de modo que crecerá 
hasta que haya atrapado a casi todos los planetesimales cercanos a su órbita, formando un 
embrión planetario. Con la distancia al Sol aumenta la longitud de la órbita de un embrión y, por 
lo tanto, la cantidad de planetesimales que puede atrapar. Así, los embriones formados a 1 ua 
del Sol alcanzaron una masa como la de la Luna, y a 5 ua adquirieron cuatro veces la masa de la 
Tierra. Cerca de la línea de hielo, endonde se amontonaban planetesimales, los embriones 
pudieron crecer aún más, hasta el punto de que uno de ellos acabó convertido en el mayor 
planea de todos: Júpiter. 
 
Geología 2º Bachillerato Origen de la Tierra y métodos de estudio 
 
14 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 
 
● Nacimiento de los planetas gigantes. Cuando el embrión de Júpiter adquirió una masa diez veces 
superior a la de la Tierra, su gravedad empezó a capturar cantidades crecientes de gas. La caída 
del gas generó calor; al emitirlo en forma de radiación (hasta el punto de que Júpiter llegó a 
brillar más que el Sol) se enfrió, su atmósfera se contrajo y dejó espacio para atrapar aún más 
gas. El crecimiento de Júpiter cesó cuando su gravedad adquirió tal proporción que modificó la 
órbita del gas en el disco, alejándolo del planeta en ambos sentidos. Así, se abrió un hueco en el 
disco, que actuó a la manera de foso: el material que fluía desde el exterior no pudo cruzarlo y se 
acumuló en su borde, donde en el plazo de 2 a 10 millones de años se formaron los demás 
planetas gigantes. 
 
● Ensamblaje de los planetas terrestres. Estos planetas se formaron en el interior de la línea de 
hielo —razón por la cual están hechos sobre todo de hierro y silicatos— a partir de embriones 
planetarios del tamaño de la Luna. Su crecimiento no se debió a que capturaran gas, sino a que 
chocaron entre ellos y se fusionaron. Quizá para ello fue determinante la desestabilización 
gravitatoria inducida por Júpiter, que pudo perturbar las órbitas de los embriones y hacer que se 
cruzaran. 
 
● Reajustes en el joven Sistema Solar. Entre 50 y 100 millones de años tras formarse el Sol, el 
Sistema Solar contaba ya con sus componentes característicos, si bien sufrieron algunos ajustes 
en los siguientes centenares de millones de años. 
 
 
4.4. LA DIFERENCIACIÓN DE LA TIERRA. 
 
4.4.1. Formación del núcleo terrestre 
 
Hace 4.540 millones de años la Tierra tenía quizá ya el 90 % de su masa actual y aún seguía 
acumulando materiales de planetesimales, aunque muy lentamente. Pero 4 480 millones de años 
atrás, un acontecimiento crítico alteró su ritmo de acreción: Theia, un embrión del tamaño de Marte, 
colisionó con la Tierra, añadiendo súbitamente el último 10 % de la masa de nuestro planeta y 
generando un anillo de vapor y escombros fundidos, parte del cual se condensó y formó la Luna 
(véase la ilustración inferior). 
 
 
El impacto con Theia causó la inclinación del eje de la Tierra responsable de las estaciones del año, 
alteró su velocidad de rotación y liberó tal cantidad de energía que el planeta debió quedar fundido 
casi en su totalidad. Pudo completarse entonces un proceso que se había iniciado mucho antes: la 
diferenciación por densidades. 
 
Hasta hace poco se admitía que el embrión de la Tierra creció inicialmente hasta formar un globo de 
Geología 2º Bachillerato Origen de la Tierra y métodos de estudio 
 
15 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 
composición más o menos uniforme (una mezcla homogénea de silicatos y metales). Luego, la 
desintegración radiactiva de uranio, torio y potasio calentó el globo durante cientos de millones de 
años hasta fundir el hierro y el níquel. Densas gotas de metal se habrían hundido y formado el 
núcleo, desplazando hacia la superficie a los silicatos, más ligeros, y generando el campo magnético 
terrestre. 
 
Sin embargo, el estudio de meteoritos ha permitido concluir que una diferenciación similar ocurrió 
también en planetesimales poco masivos que carecían de cantidades significativas de uranio, torio y 
potasio, pero que contenían aluminio y hierro radiactivos liberados por la supernova del inicio del 
Sistema Solar. Por tanto, la formación del núcleo terrestre debió comenzar cuando el planeta era aún 
un embrión y continuó a medida que crecía, hasta que el núcleo de Theia se hundió en el de la Tierra 
y se mezcló con él. Ello explicaría, además, el reducido tamaño del núcleo de la Luna, cuya masa 
procedería casi en su totalidad del manto de Theia y de parte del de la Tierra. 
 
4.4.2. Formación del manto y de la corteza 
 
Tras el choque con Theia, la corteza o cualquier estructura que con anterioridad pudiera haberse 
formado en el manto debió ser destruida. Presumiblemente, el planeta quedó cubierto por un 
océano de magma derivado del manto fundido; la atmósfera, constituida en gran parte por roca 
vaporizada, estaría coronada por nubes de silicatos con temperaturas de hasta 3000 ºC. 
 
 Por lo general, se ha admitido que este ambiente infernal se mantuvo unos 500 a 700 millones de 
años, período de tiempo que ha recibido el nombre de Hádico (por Hades, el dios griego del 
infierno). Pero el hallazgo de cristales de circón de 4 400 millones de años de edad que solo pudieron 
haberse formado en un entorno con agua líquida indica que el enfriamiento fue bastante rápido; de 
acuerdo con algunos modelos, en solo 2 millones de años el océano de magma se solidificó por 
completo, habiéndose diferenciado por entonces en un manto más denso y una corteza ligera. 
 
No obstante, la convección en el manto debió ser aún muy vigorosa, y la corteza se reciclaría a granvelocidad. Por esta razón no ha llegado ninguna muestra de ella hasta nuestros días. Probablemente 
a esta situación contribuyó también el gran bombardeo terminal que tuvo lugar a finales del Hádico: 
la migración de los planetas gigantes ha- cia el cinturón de Kuiper dispersó a muchos de sus 
componentes, y los que llegaron al Sistema Solar interior acribillaron la Luna y los planetas terrestres. 
Cada pocos miles de años la Tierra debió recibir impactos capaces de fundir rocas y vaporizar 
océanos. Pero después de este episodio la corteza no volvió a ser seriamente dañada. 
 
4.4. 3. Formación de la atmósfera y de la hidrosfera 
 
A medida que la superficie de la Tierra se enfriaba, las nubes de silicatos se condensaron y 
precipitaron. La “lluvia de silicatos” dejó tras de sí una atmósfera formada principalmente por CO2, 
vapor de agua y nitrógeno, todos ellos gases disueltos en el magma y liberados durante su 
solidificación. Una cantidad adicional de vapor de agua provino de impactos de cometas —formados 
esencialmente por hielo— o, más probablemente, de asteroides dispersados desde la zona externa 
del cinturón principal. 
 
Cuando el vapor de agua se condensó y precipitó, formando los océanos, el CO2 quedó como el 
principal componente de la atmósfera: una atmósfera blanquecina, densa, con una presión tan 
elevada que impedía el oleaje, y un océano acidificado al disolver el CO2 y convertirlo en ácido 
carbónico (H2CO3). En este ambiente hostil surgió la vida, y desde entonces la imagen de nuestro 
joven planeta cambió radicalmente.