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Geología de yacimientos - Monografía



 
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Terminología geológica. Biología. Cristalografía. Estratigrafía. Geodinámica externa e interna. Geofísica. Geomorfología. Tectónica. Mineralogía


OBS.:



Todos los términos definidos en esta tarea están exclusivamente relacionados con la geología de yacimientos y fueron extraídos de la Enciclopedia Temática Lafer Volumen 7.

BIOLOGIA:



La biología es la ciencia que estudia la vida. La vida es un concepto difícil de definir; resulta más fácil definir los seres que la poseen en contraposición con aquellos otros que no la poseen. De esta forma, la biología estudiará a los seres vivos en general y a los fenómenos que en ellos se realizan.

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FIG: Célula protocariotica.

CRISTALOGRAFIA:


La Cristalografía estudia las propiedades y leyes que rigen el crecimiento, estructura y forma externa de la materia cristalina. Es una rama de la Mineralogía, ya que los minerales en la mayoría de los casos son sustancias cristalinas. En la actualidad su campo de investigación se extiende a toda materia de composición cristalina, bien sea su procedencia de origen natural como los minerales, o bien artificial como aleaciones, cerámicas, gemas sintéticas, etcétera.

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FIG.: Proyección estereografica de los cristales.

ECONOMIA: GEOLOGÍA ECONÓMICA.


Quizá la aportación más importante de las Ciencias Geológicas sea el conocimiento de las causas que determinan la concentración de las riquezas minerales de la Tierra. Aportación de apoyo a la Minería para localizar las materias primas minerales y energéticas que soportan el desarrollo tecnológico actual.

Se considera criaderos minerales a los ámbitos de la corteza terrestre donde se han producido las acumulaciones naturales de sustancias útiles, con leyes de interés económico; cuando se prescinde del aspecto comercial se suelen denominar yacimientos, depósitos minerales o mineralizaciones.

Estas leyes o grados de concentración dependen del valor de la sustancia de interés, o este valor de las necesidades tecnológicas y de las leyes más frecuentes. Así, para que un yacimiento de hierro sea beneficiable se requieran leyes del 25 al 65 por 100, la bauxita ha de contener un 30 a 35 por 100 de aluminio. Las leyes de uranio o de cobre son del orden 0,05-2 por 100, mientras que las de plomo o cinc son del 3 por 100. El oro es beneficiable con contenidos de unos gramos por tonelada. Estas leyes mínimas de utilidad dependen de los gastos de explotación minera, de concentración o de comercialización de las menas (parte útil de la extracción) y del transporte al centro de consumo.


Las riquezas minerales pueden serlo:



- 1. Por su contenido en determinado elemento químico (Fe, Al, Na, Pb…). Entre éstos se distingue entre elementos metálicos (Fe, Cu, Pb, Zn), y elementos no metálicos. Los primeros tienden a concentrarse en los procesos geológicos del interior de la corteza terrestre; en general se asocian al azufre en forma de sulfuros y constituyen unidades en cierto modo independientes de las rocas, en forma de bolsadas, filones y capas. Los elementos no metálicos (Al, K, Mg, Cl) se concentran en los procesos exógenos por meteorización y extracción de parte de los minerales, dan lugar a suelos residuales, evaporitas, capas en las series sedimentarias, etc.

- 2. Por su contenido energético, son sustancias organógenas o acumulaciones de materia orgánica procedente de animales (principalmente peces) y plantas. Entre estas sustancias tenemos los carbones: antracitas, hullas, lignitos; los petróleos, pizarras bituminosas, arenas petrolíferas y gases naturales. Aparte de su contenido energético estas materias son la base de la industria petroquímica para la obtención de plásticos, cauchos, resinas, fibras textiles, etc.

- 3. Por su contenido mineral o pétreo. Se incluyen las explotaciones de rocas para la construcción (calizas, granitos, mármoles, etc.), materiales cerámicos, suelos arcillosos y los áridos (graveras) para los hormigones, balastos y macadam. Los minerales de interés comercial o industrial tales como: caolín, talco, grafito, cuarzo, feldespato, espato calizo, o como piedras de joyería: diamante, esmeralda, topacio, ónice.

Cuatro aspectos se consideran en la geología minera: localización, evaluación o estimación de las reservas (cubicación x ley), explotación. La explotación puede ser subterránea en forma de minas (pozos y galerías); a cielo abierto, en cantera (rocas suelos), pozos de extracción de sustancias líquidas, petróleo, gases o de minerales disueltos mediante una lixiviación “in situ”. La preparación de la mena (parte útil del mineral extraído); concentración (gravimétrica, manual, flotación, magnética, etc.); por último, comercialización y transporte.

De estos aspectos, la geología económica aporta básicamente su conocimiento para la localización y estudio de los yacimientos. La localización puede ser fortuita o puede realizarse según una metodología geológica que se denomina prospección mineral. Ésta puede efectuarse mediante la extrapolación de los datos geológicos o condiciones favorables analizadas en una serie de yacimientos a otras zonas donde por darse alguna de estas condiciones se supone que hay yacimientos, en esta zona reservada se efectúan sondeos de localización.

Actualmente se aplican los conocimientos metalogénicos o condiciones de formación, y en cada región se seleccionan las zonas más probables según sea o no posible la concentración de sustancia buscada.

La metalogenia se ocupa de los problemas de génesis, ubicación y prospección de los yacimientos minerales. En esquema hay dos tipos de yacimientos metálicos, los petrogenéticos y los hidrogenéticos.

Los yacimientos petrogenéticos pueden estar relacionados con los procesos geológicos sedimentación, metamórficos o magmáticos. De éstos tienen especial interés los posmagmáticos y los volcánicos, en particular las segregaciones sulfurosas de las rocas volcánicas, denominadas pórfidos o riolitas cupríferas y las formaciones pegmatíticas de las rocas plutónicas y metamórficas que contienen U, Th, tierras raras, Be, etc.

En los procesos hidrogenéticos, los fluidos geológicos o aguas profundas, cuya presión y temperatura pueden ser muy elevadas, en cuyo caso se denominan hidrotermales, lixivian los componentes metálicos existentes en los intersticios de las rocas y después de una etapa de transporte deposita los concentrados en una barrera físico-química o en una trampa o estructura tectónica adecuada. El transporte y la precipitación química pueden tener lugar: en espacios creados por las aguas mineralizantes por disolución de las rocas carbonatadas; en espacios naturales de las rocas como ocurre en las areniscas; a través de fisuras tectónicas producidas en cualquier tipo de roca granitos esquistos; en espacios abiertos como lagunas de evaporación, residuos de meteorización, depósitos estratigráficos o los placeres detríticos.

Los yacimientos se clasifican según el elemento químico beneficiable en: yacimientos de Fe, yacimientos de Co, etc. Según las rocas encajantes: yacimientos en calizas, yacimientos en granitos. Por la forma de las bonanzas o zonas de concentración elevada: yacimientos en filones, yacimientos diseminados, yacimientos metasomáticos o de acuerdo con el origen de las aguas mineralizantes. Estas clasificaciones son más naturales, pero a veces son complejas porque muchos yacimientos se producen cuando interaccionan fluidos de distinto quimismo o diferente presión, temperatura, acidez (pH) o estado de óxido-reducción.

En esquema, se consideran yacimientos en relación:

- Fluidos magmáticos que pueden ser juveniles, procedentes del manto y asociados a rocas básicas (basaltos, peridotitas), suelen dar lugar a yacimientos de Cr, Fe, T, Pt, Ni o regenerados en los procesos de granitización y dar lugar a yacimientos de Sn, W, Mo, Au, Cu, As…

- Fluidos, liberados en los procesos metamórficos, dan lugar a las fisuras de las rocas suprayacentes a yacimientos de Fe, Cu, Pb, H, Zn y Sb.

- Fluidos atrapados en los procesos sedimentarios (aguas connatas o depositados por infiltración de las aguas meteóricas).

En las zonas oxidadas dan lugar a yacimientos de Fe, Cu, Pb, V.. y en las zonas reducidas las mineralizaciones son de U, Cu, Pb, Zn, V.

Los yacimientos asociados a las rocas sedimentarias, tanto los estratigráficos como los de infiltración, adquieren cada día mayor interés, pues aunque suelen ser de leyes bajas, contienen grandes reservas, lo que unido a costos de extracción inferiores, proporcionan mejores beneficios al permitir la construcción de grandes plantas de concentración que pueden amortizarse en muchos años.

ESTRATIGRAFIA:



La definición que refleja más claramente el concepto de estratigrafía es, quizá, la dada por Gabrau: parte inorgánica de la geología histórica, o sea, el desarrollo, a través de las sucesivas edades geológicas, de la litosfera, o armazón rocoso de la Tierra de lo que se deduce que la estratigrafía es la rama de la ciencia geológica a la que conciernen la descripción, la organización y la clasificación de las rocas estratificadas. Pero esta deducción se podría considerar como una Petrología sedimentaria, por lo que se define Estratigrafía como el resultado del estudio de las relaciones areales y temporales de las rocas estratificadas y de la historia que llevan grabadas. La Estratigrafía es el resultado de un elaborado cómputo de varias ciencias y para conseguir sus objetivos se apoya fundamentalmente en la Paleontología. Sedimentología y Petrología.

Entre los principales objetivos de la Estratigrafía están:

- Establecimiento de series locales.
- Correlacionar estas series locales para llegar a tener una serie de conjunto.
- Deducir del registro estratigráfico lo que ha ocurrido en el pasado de la Tierra.
- Elaboración de una precisa escala cronológica.
- Estudio de la geometría y estructura de los cuerpos rocosos estratificados.

Para conseguir estos objetivos, se apoya en unos principios fundamentales:


Ley o principio de la superposición.


Cuando hay varias capas en una columna estratigráfica, las que están abajo serán más antiguas que las situadas arriba. Cuando esto ocurre se puede hablar de una sucesión normal, y las capas aparecerán igual que cuando se han depositado, La ley de superposición es consecuencia de la gravedad, pero no siempre se cumple a escala global sino que es válido a escala de unidad genética; de aquí que se pueda definir al estrato como aquella parte de la columna estratigráfica, para la que es válido el principio de superposición. Un ejemplo en el que no se cumple la ley de superposición son los depósitos cuaternarios.

Ley de la sucesión faunística.



Aceptamos que los fósiles se suceden en las capas siguiendo una determinada ley que viene influenciada por la evolución.

Esta ley se deriva de la coincidencia de dos hechos; por un lado, el de la superposición y por otro, el cambio de la fauna y flora a través del tiempo.

Ley de La continuidad litológica.



A esta ley también se la conoce como falsa ley de la continuidad litológica, pues su campo de validez es mínimo a cualquier escala. Supone que capas con la misma litología tienen igual edad.

Ley del actualismo.



Se basa en la comparación entre lo actual y lo antiguo. “El presente es la clave del pasado”. Al principio de su publicación se admitió que las fuentes energéticas que actuaron en el pasado eran las mismas que las que actúan en el presente, pero esta idea la enmascaró un poco Lyell diciendo que los fenómenos no son los mismos, sino que son análogos en naturaleza e intensidad (Principio de uniformismo).

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FIG: a) Estratificación regular, b) Estratificación Cruzada, c) Estratificación con gradación de tamaño o ganoselección. Y d) Estratificación por corriente deslizante.

FISICA:



La Física es una ciencia esencialmente experimental, puesto que se basa en la observación de la Naturaleza. En unos casos las teorías físicas se deducen de estos experimentos, generalizando, y en otros se parte de una serie de hipótesis, que al desarrollarse originan una teoría cuya validez debe ser confirmada por el hecho experimental. En cualquier caso, el método físico nos lleva a la medida de las magnitudes cuya relación nos interesa conocer. Por esto la Física ha sido llamada también la ciencia de las medidas.

En líneas generales, y para su mejor comprensión, el estudio de la Física se suele estructurar en grandes ramas que consideran los distintos campos de la realidad que, por otra parte, están estrechamente relacionados. Estas ramas son: Mecánica (fuerzas y movimientos), Termologíá (fenómenos caloríficos), Electricidad y Magnetismo (fenómenos electromagnéticos), Óptica (fenómenos luminosos), Física atómica y Nuclear (estructura interna de la materia).

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FIG: Lineasde fuerza del polo norte al sur.

GEODINAMICA EXTERNA:



La morfología de la superficie actual de la Tierra es el resultado de dos operaciones, la denudación destrucción o desgaste y la deposición, sedimentación o formación. La denudación se realiza preferentemente en los continentes y la deposición en el fondo de los mares. Dichos agentes actúan raramente por separado; no obstante, en una determinada área, alguno de ellos predomina sobre el otro. En primer lugar, estudiaremos la meteorización o serie de reacciones que se producen en las rocas, formadas en el interior de la Tierra al ponerse en contacto con la atmósfera.

La cobertura de la roca meteorizada puede permanecer “in situ”, formando el regolito o suelo, o ser transportada por los agentes erosivos. Como agentes erosivos hemos de considerar al aire, agua y hielo en movimiento, es decir, viento, agua de escorrentía, ríos, lagos, mares y glaciares. El predominio de uno de estos agentes depende del clima. Cuando cesa el movimiento de estos agentes, cesa el transporte de los productos de la meteorización y se produce la sedimentación o deposición. El estudio de las características de los sedimentos, tamaño, forma, lugar, nos conduce al establecimiento de las facies de las rocas sedimentarias.

GEODINAMICA INTERNA:



La actividad sísmica de la corteza, la existencia de volcanes activos, así como el afloramiento superficial de los granitos, rocas formadas a gran profundidad, son datos evidentes de la Geodinámica interna del globo.

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FIG: Corte Esquematico de la Tierra.

Dentro de esta actividad se observan zonas, que varían con el tiempo, en las que se percibe una concentración de estos fenómenos. Se las denomina zonas móviles de la corteza o cinturones, frente a zonas de movilidad limitada o áreas estables.

GEOFISICA:



Parte de la geología que trata de la física terrestre. La Geofísica, en particular la Sismología, permite conocer el riesgo sísmico o probabilidad de que se produzca un terremoto de una determinada magnitud, y de acuerdo con la aceleración sísmica se proyectan edificaciones capaces de soportar las vibraciones del subsuelo. La investigación de la composición y las estructuras geológicas mediante la determinación de las propiedades físicas inherentes a uno de estos aspectos constituye el dominio de la prospección geofísica. Existen dos técnicas geofísicas. En una se miden los fenómenos naturales como la gravedad, el campo magnético, la radiactividad, la temperatura, etc. En otra se estimulan las respuestas induciendo tales campos, provocando explosiones artificiales y estudiando las ondas sísmicas generadas, creando campos eléctricos, activando con neutrones y radiaciones gamma y determinando la radiactividad o fluorescencia.

Las mediciones geofísicas se efectúan en la superficie terrestre, desde el aire por medio de aviones, o en el subsuelo, para lo cual se construyen pozos, galerías u orificios taladrados a grandes profundidades, de acuerdo con la escala de trabajo a que estudie la región. Son muchos los métodos empleados. Los más generalizados son:

- Prospección gravimétrica (diferencias locales de densidad). Permiten localizar estructuras petrolíferas y rocas básicas cupríferas.
- Prospección magnética (anomalías magnéticas). Selecciona rocas con minerales de diferente susceptibilidad magnética y minerales de Fe.
- Prospección eléctrica conductividad eléctrica, polarización espontánea). Característica de cada roca, muy empleado en el estudio de masas de sulfuros y localización de acuíferos.
- Prospección sísmica (refracción y reflexión de ondas sísmicas). Determinación de estructuras de acuerdo con la velocidad de propagación de ondas.
- Prospección radiactiva (contenido en elementos radiactivos naturales o por activación). Distribución de rocas caracterizadas por su contenido en Th, U y K. Localización de yacimientos de U y Th.



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- FIG: Esquema del comportamiento de los parámetros físicos y ondas sísmicas en profundidad.

GEOGRAFIA:

Ciencia que trata de la descripción de la Tierra


GEOLOGIA APLICADA:



Comprende la aplicación de los conocimientos de la Geología a la resolución de los problemas que plantean los proyectos, la construcción y la conservación de las obras de ingeniería civil. (Puertos, autopistas, canales, presas, centrales nucleares, grandes edificios).

En mayor o menor grado, todas las ramas de la Geología aportan datos para la mejor solución de los problemas, especialmente:

- La Geología de superficie nos proporciona un conocimiento de los materiales donde se deben construir las cimentaciones. Materiales que en último término han de absorber todos los esfuerzos (presiones de la obra civil).
- La Petrografía nos facilita el comportamiento mecánico, tanto del basamento de la edificación como de los materiales rocosos empleados en su construcción.
- La Hidrogeología permite delimitar la acción de las aguas subterráneas, de gran importancia en la plasticidad y consistencia de los terrenos.
- La Geofísica, en particular la Sismología, permite conocer el riesgo sísmico o probabilidad de que se produzca un terremoto de una determinada magnitud, y de acuerdo con la aceleración sísmica se proyectan edificaciones capaces de soportar las vibraciones del subsuelo.
- Especial interés tienen los estudios geotécnicos. Esto es, el aporte de los elementos de la ingeniería para resolver los problemas que el medio natural plantea a una construcción; en particular, estudio mediante técnicas de cimentación, el comportamiento mecánico del subsuelo y la edificación.

En ingeniería se distinguen dos tipos de materiales: las rocas y los suelos. Son rocas los materiales compactos y resistentes que se comportan como sólidos elásticos, Se consideran suelos a los materiales deleznables producidos por la descomposición meteórica de las rocas. Los suelos son materiales sueltos, no compactos, que se comportan como fluidos espesos y pueden deslizarse como un flujo plástico.

GEOLOGIA HISTORICA:



La Geología histórica estudia los procesos evolutivos que ha sufrido la corteza de la Tierra desde su formación hasta adquirir su estado actual. Los procesos anteriores a la formación de la corteza incumben a la ciencia denominada Geocosmogonía, que estudia el origen de la Tierra como planeta. La edad de la Tierra es superior a los 5.000 millones de años y su determinación compete a la Geocronología, que aplica diversos métodos para calcular la edad de los materiales rocosos y, en consecuencia, la duración de las eras en las que sucesivamente se formaron éstos. Se utiliza el cron como unidad de medida, cuya equivalencia es igual a un millón de años. Entre los métodos habitualmente empleados para determinar la edad de los materiales, los más destacados son los radiactivos, los biológicos y estratigráficos.

La evolución geológica de la Tierra comprende cinco grandes etapas o eras, en las que se ha observado una duración decreciente.

- Era Arcaica, Arqueozoica o Precámbrica;
- Era Primaria o Paleozoica;
- Era Secundaria o Mesozoica;
- Era Terciaria o Cenozoica;
- Era Cuaternaria o Neozoica.

Cada era se subdivide en períodos o sistemas; los períodos, en épocas o series, y éstos, en edades o pisos.

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FIG: FAUNA DE LA ERA SECUNDARIA; A) Rudista molusco pelicipodo cretacico, B) Micraster equinodermo cretacico, C) Ceratites ammonoideo triasico, D) Belemnites molusco coeloideo jurásico, E) Braquiopolos del jurásico; 1. - Rhynchonella, 2. - Terebratula.

GEOMORFOLOGÍA:



Del análisis de las formas de relieve de una región se deduce que éstas son el resultado de un conjunto de factores, litología, estructura y clima.

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FIG: TIPOS DE RELIEVE; A) Relieve normal o jurásico, B) Relieve invertido o subalpino.

GEOQUIMICA:



Estudio de la distribución, proporción y asociación de los elementos químicos de la corteza terrestre, y de las leyes que las condicionan. Sobre este análisis fundamentalmente estructural, característico de la Geología, la propia Geología se ha interesado en conocer la distribución de los elementos químicos y las razones por las cuales las diferentes unidades de la corteza terrestre tienen composiciones características. Este conjunto de análisis es el objeto de las Ciencias geoquímicas, que estudian las leyes que gobiernan la distribución de los elementos químicos y sus isótopos en las distintas capas de la Tierra, litosfera, hidrosfera, atmósfera y biosfera. Especial interés ha despertado la Geoquímica de los yacimientos metálicos, como metodología de prospección, así como la Biogeoquímica, que especula con las modificaciones que los seres vivos imponen en la distribución inorgánica de los elementos químicos.
La interpretación de las anomalías de composición química de los suelos, aguas, rocas, se agrupa como prospección geoquímica y se aplica para la localización de yacimientos metálicos y caracterización de indicios petrolíferos. Especial interés está adquiriendo la geoquímica isotópica que permite distinguir en las anomalías la distribución de los diferentes isótopos de los elementos de origen e importancia de los indicios.

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HIDROGEOLOGÍA.:



Comprende el estudio y aplicación de los conocimientos geológicos al aprovechamiento de las aguas naturales. Es de las aguas circulantes por los continentes, arroyos, ríos, glaciares, aguas freáticas, aguas vadosas. La Hidrogeología atendería frecuente dividir la problemática de la Hidrosfera en Hidrología, Hidrogeología, Oceanografía y Meteorología. La Hidrología se ocuparía principalmente al estudio y captación de las aguas subterráneas. La Oceanografía, de las aguas marinas, y la Meteorología, al análisis de las precipitaciones atmosféricas, características climáticas y distribución regional de estos aspectos.

El agua al caer sobre la superficie terrestre se distribuye en tres caminos, una parte se evapora del suelo y rocas, o es transpirada por animales y plantas, otra escurre por la superficie y en forma de arroyos y ríos es devuelta al océano, el resto se infiltra en el suelo y las rocas hasta alcanzar la zona de saturación marcada por el nivel hidráulico subterráneo.

La cantidad de agua de evapo-transpiración depende de la vegetación existente y de la temperatura; en España se cifra en un 40 por 100 del agua precipitada y el agua de escorrentía en un 13 por 100. De estas cifras se deduce la gran importancia que tienen los estudios de las aguas que circulan por el interior de la superficie y de las cuales prácticamente consumen la mayor parte de la población.

En los terrenos geológicos, el agua es retenida en forma higroscópica por las sales formando una película de absorción alrededor de los granos de los minerales; este agua sólo se puede eliminar por calcinación. Cuando los granos están algo separados el agua es retenida por capilaridad en forma de lámina aislada o formando una banda continua donde los granos están flotando. Si el tamaño de los intergranos aumenta, parte de esta agua no es retenida por capilaridad y se encuentra libre para moverse por la acción de un campo gravitacional; es decir, por una diferencia de presión hidrostática.

En un perfil ideal encontraríamos:

- a) Zona de no-transpiración, comprende suelo vegetal.
- b) Zona de retención capilar, semisaturada que hace de almacén para suplir en las épocas de estiaje las pérdidas por evapo-transpiración constituyen las llamadas aguas vadosas.
- c) Zona de saturación, por aguas capilares o por aguas libres, según sea la porosidad de las rocas.

Las zonas a y b se denominan zona de infiltración o de aguas suspendidas, aireadas, cuyo movimiento es en sentido vertical y ocasionalmente en rocas porosas en sentido horizontal según las corrientes de superficie en las llamadas aguas subálveas. Entre la zona de infiltración se define el nivel hidráulico subterráneo, que separa las llamadas aguas de superficie de las aguas profundas. Debajo de la zona de saturación se encuentra el basamento impermeable, granito, rocas metamórficas, que únicamente contienen el agua que entra a formar parte de las moléculas minerales y que en la evolución geológica puede ser eliminada por los procesos de cristalización. A estas aguas se les suele denominar aguas minerales, aguas juveniles, aunque este último término debería reservarse para las aguas procedentes del manto ligadas a fenómenos volcánicos.

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Fig: Aguas Subterráneas; A) Manantial de estratos, B) Manantial de valle; C) Rambla seca con corriente subterránea.

HISTORIA: HISTORIA DE LA GEOLOGÍA.



La preocupación del hombre por conocer y entender los fenómenos y causas que originaron los accidentes que manifiesta la Tierra sobre la que vive y extrae las materias primas, base de su civilización, se remonta hasta los más antiguos vestigios del saber humano. Los egipcios, tres mil años a. de J. C., conocían técnicas muy avanzadas para la perforación de rocas y explotación de las canteras. Los chinos aplicaron ya un sistema de perforación a percusión para abrir pozos. En Grecia, a Pitágoras, Demócrito, Platón y Aristóteles les preocupaba el origen de las fuentes y especulaban sobre el significado de los fósiles, etc. En Roma, Plinio el Joven, testigo ocular desde un barco de la erupción del Vesubio, que sepultó las ciudades de Pompeya y Herculano, es el primero que describe un fenómeno geológico. Muchas de las originarias explotaciones mineras de los romanos se han continuado hasta nuestros días. En la Edad Media, en el siglo XIII destacan los Lapidarios de Alfonso X el Sabio y San Alberto Magno, en los que se recopila todo el conocimiento sobre Mineralogía y Minería de los árabes. Leonardo da Vinci, en el siglo XV, también se interesó por la Geología. Georgius Agrícola es autor de un importantísimo tratado de Mineralogía y Metalurgia, llamado De re Metalica, publicado hacia 1530.

En el siglo XVII, Stenon (1638-1686) consigue mediciones de cristales, enunciando la Ley de la constancia de los ángulos diedros en las formas análogas o Ley de Slenon (1660), con lo que contribuye a un notable avance en la cristalografía. Posteriormente (1669) realizó estudios generales sobre Geología, en Toscana (Italia), enunciando el Principio de Superposición, principio básico en el desarrollo de la Estratigrafía.

Es en el siglo XVIII cuando la Geología alcanza un mayor desarrollo. Romé de Lisle (1772) confirma la Ley de Stenon. Berzelius (1779-1848) estudia la composición química de los minerales. Haüy (1783) enuncia la Ley fundamental de la crislalografía geométrica. Esta ley es enunciada de distinto modo por Weis (1804), y la equivalencia de ambas leyes es demostrada por Neuman en el año 1823. Lister, a finales del XVII y principios del XVIII, sienta una de las bases para establecer el principio de correlación. Los estudios de Hooke permiten el inicio de la Paleontología. Smith (1769-1839) enuncia, en 1799, la Ley de sucesión faunística. Hutton (1795), con la aportación de sus estudios va a sentar las bases para el Principio del actualismo.

En el siglo XIX la Geología tiende a individualizarse como ciencia, separándose de la Física y de la Química, ampliando el campo de la investigación geológica; en 1838 aparece la Geoquímica totalmente diferenciada. Cabe destacar autores como Lyell (1798-1885), que siguiendo las teorías de Hutton enuncia el Principio del actualismo.

La Paleontología empieza a tomar mayor auge con autores como Cuvier, y basándose en los estudios de la evolución orgánica de Lamarck (1809) y el Principio de la selección natural, de Darwin (1859). Cabe destacar a Frankenhein, Bravais, Shönke que establecen las bases de la Cristalografía actual. Otros autores también importantes son Fiódorov, Bárlov, Suess y Davis.

En el siglo XX, todo el gran desarrollo del siglo anterior apoyado en el aumento de los conocimientos de las demás ciencias, de una mayor tecnología y una mayor relación entre los investigadores mediante frecuentes congresos, han permitido dar un enfoque nuevo a la Geología, creando nuevos campos de investigación y ampliando considerablemente los ya existentes, lo que ha contribuido a un mejor conocimiento de la Tierra y a un mayor aprovechamiento de las fuentes de energía.

INGENIERIA:



Arte de aplicar los conocimientos científicos a la técnica industrial en todas sus manifestaciones. En ingeniería, se denomina suelo a las acumulaciones sólidas que pueden ser trabajadas con pala, tanto los depósitos de sedimentos geológicos como los suelos agrícolas. En general, se distinguen entre suelos ligeros, en los cuales dominan los tamaños granulares sin cohesión, y los suelos pesados, coherentes, formados por minerales arcillosos. Los términos pesado y ligero no implican densidad, sino facilidad de trabajo con la pala o los instrumentos agrícolas.

MINERALOGIA:


El objetivo de la Mineralogía son los minerales, esto es, las porciones homogéneas naturales que se encuentran en la corteza con exclusión de las sustancias procedentes de animales y plantas, como: el carbón, el petróleo, el ámbar, los fósiles.

Los minerales pueden ser sólidos, fluidos (líquidos y gases) y coloidales (los amorfos son líquidos condensados). La diferencia fundamental radica en la rigidez de la composición química de los minerales sólidos, mientras que en los minerales fluidos la composición es diferente en cada ambiente geológico. Así, el agua líquida (es un mineral porque es una porción homogénea) tiene distinta composición (sales disueltas) en cada manantial, río, mar, lago, pero el hielo o agua cristalina siempre es agua pura.

La mineralogía convencional únicamente se ocupa de los minerales sólidos, es decir, ordenados estructuralmente y con una estequiometría constante (análisis químicos). De este modo se independiza, hasta cierto punto, de la Geología ambiental y se pueden aplicar metodologías de análisis específicos: Cristalometría, rayos X, óptica de polarización, etc.

Sin embargo, cada especie mineral tiene una variabilidad estructural y estequiométrica dentro de unos límites difíciles de precisar; si variamos lentamente la composición se mantiene la estructura interna hasta un límite, pasado el cual se modifica bruscamente la estructura y se transforma en otra especie mineral. Por otro lado, hemos de recordar los casos de polimorfismo, cuando un conjunto químico puede tener dos formas cristalinas (el carbono, por ejemplo, existe como diamante blanco transparente, cúbico duro, y como grafito, negro, opaco, blando, hexagonal), y de isomorfismo, cuando dos sustancias tienen la misma estructura (como, por ejemplo, la fluorita, CaF2 y la uramita UO2).

Por otro lado, se suelen considerar como variedades a las especies minerales que, por su estado de pureza, por imperfecciones estructurales o de composición, tienen propiedades físicas o químicas diferentes a las generales de la especie mineral. Así, por ejemplo, la esmeralda es una variedad verde transparente del berilo; el espato de Islandia es una calcita hialina; el cuarzo ahumado es un cuarzo con imperfecciones reticulares debidas a una activación radiactiva. La esfalerita es una variedad negra ferrífera de la blenda acaramelada típica. Otras variedades se refieren al estado de coloide cristalino del mineral, como puede ser la calcedonia del cuarzo (SiO2), la melnicovita (FeS2) o la pechblenda de la uraninita (U308).

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FIG:Asociación de minerales Blenda-Galena.

PALEONTOLOGIA:

La Paleontología es la ciencia que estudia a los seres orgánicos que vivieron en épocas anteriores sobre la Tierra, bajo todos sus aspectos y muy especialmente busca sus posibles relaciones mutuas, o con el medio ambiente en que se desarrollaron, y su ordenación en el tiempo.

Este estudio es posible gracias a los restos de los organismos, que han llegado a nosotros formando parte de las rocas sedimentarias y se han conservado en el transcurso de los tiempos geológicos; es decir, los fósiles. Luego podremos definir la Paleontología como la ciencia que estudia los fósiles.

No es, pues, una ciencia meramente descriptiva, pues pretende llegar a un conocimiento total de los seres vivos primitivos, por lo que hay que tener en cuenta su relación con la Paleobiología, Paleoecología, Paleoetología, Paleofisiología, etcétera.

Podemos dividir a la Paleontología en:

- Micropaleontología (estudio de fósiles microscópicos);
- Paleozología (paleontología animal);
- Paleobotánica (paleontología vegetal);
- Palinología (estudio del polen fósil);

Paleoicnología (estudio de huellas o pistas fósiles).

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FIG: Etapas por la que pasa un yacimiento fósil según Bermudo Melendez.

PETROLOGIA:



La Petrología es la rama de la Geología que estudia las rocas, los materiales que componen la corteza terrestre. Una roca es un sistema termodinámico de fases mineralógicas. En un espacio determinado existe una serie de elementos y, en un campo de presión, temperatura, número de moles, etc., se formará una serie de minerales con determinada composición química que se encuentran en equilibrio: esta serie de minerales en equilibrio forman una roca.

La Petrología estudia las rocas teniendo en cuenta tres factores: el ámbito generador, transporte y ámbito de constitución de la roca. A partir de este estudio se puede dividir la Petrología en Petrología de rocas exógenas, con presión y temperatura ambientes (superficie), y Petrología endógena, en profundidad, con cambios de presión y temperatura.

Los objetivos que persigue la Petrología están apoyados en:

1. Petrografía:

Conocimiento de la composición (mineral y química), haciendo estudios de la textura - análisis del grano individual - y de la estructura - estudio de los rasgos macroscópicos -, es decir, el conjunto de granos.

2. Petrogénesis:

Comparación de modelos a los que, añadiendo los datos petrográficos y bibliográficos, dará un sentido interpretativo al estudio.

En relación con su origen, las rocas se clasifican en:

Las rocas ígneas son las formadas en el interior de la corteza terrestre por una serie de procesos magmáticos y orogénicos. A su vez, éstas se subdividen en plutónicas y volcánicas, habiendo un tipo intermedio, las rocas filonianas.

Las rocas metamórficas se forman en profundidad, partiendo de rocas ígneas o sedimentarias, debido a una serie de reajustes físico-químicos denominados metamorfismo.

Las rocas sedimentarias se forman en superficie como consecuencia de fenómenos de dinámica externa.

Podemos hablar del ciclo petrológico, que es la relación posible entre los tipos de rocas antes citados. A partir de una roca sedimentaria se forma, por aumento de presión y temperatura, una roca metamórfica y ésta, por fusión y posterior solidificación, se transforma en ígnea que, a su vez, por meteorización y erosión, dará lugar a una roca sedimentaria.

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FIG: Clasificación de las rocas

QUIMICA:



Las transformaciones de unas sustancias en otras y la forma de provocar estas transformaciones son conocida por el hombre desde muy antiguo. Basta pensar que la división de la Prehistoria en edades se establece basándose en los conocimientos para la extracción de metales o aleaciones a partir de minerales naturales. Otras técnicas primitivas, como la conservación de cadáveres, el teñido de tejidos o la fabricación de cerámicas, demuestran que, desde los primeros momentos de su evolución, la Humanidad empezó a ocuparse de lo que hoy se llaman reacciones químicas. En un principio, todos estos conocimientos no pasaban de ser técnicas aisladas, sin ninguna relación entre sí. Fue necesario esperar al desarrollo de la filosofía griega para que el hombre empezara a elaborar, si no una verdadera ciencia en el sentido que hoy se da a esta palabra, sí, al menos, un conjunto coherente de conocimientos ordenados a un fin.

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FIG: Enlace Ionico.

TECTONICA:

Parte de la geología que estudia la estructura de la corteza terrestre.

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FIG: Los cinturones móviles de la corteza terrestre.

Autor:

Victor Barraza





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