Fundación de Historia Natural Félix de Azara Departamento de Ciencias Naturales y Antropología CEBBAD - Instituto Superior de Investigaciones - Universidad Maimónides Hidalgo 775 P. 7º - Ciudad Autónoma de Buenos Aires (54) 11-4905-1100 int. 1228 / www.fundacionazara.org.ar

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Spikerman, Juan Pedro Elementos de Geología General. 1a ed. - Buenos Aires : Fundación de Historia Natural Félix de Azara ; Universidad Maimónides, 2010. 471 p. : il. ; 29x21 cm.

ISBN 978-987-22121-6-2

1. Geología. I. Título CDD 551

Fecha de catalogación: 26/07/2010 ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 3 13/7/10 13:14:00 Geologi�a corregido 1.indd 4 13/7/10 13:14:00 ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Por Juan Pedro Spikermann

2010

Geologi�a corregido 1.indd 5 13/7/10 13:14:00 A mi esposa, hijos y nietos

RECONOCIMIENTOS

Se agradece a los autores y editoriales cuyas citas bibliográficas han sido elegidas con el fin de enriquecer al lector brindándole un abanico de diferentes pensamientos sobre un determina- do tema. Para ello se ha respetado el espíritu de la ley 11.723 (235) de Propiedad Intelectual en los artículos referidos a textos de carácter docente. También se agradece en las personas de Adrián Giacchino y Claudia Di Leva a la Fundación de Historia Natural Félix de Azara por haberse interesado en la publicación de este libro.

Geologi�a corregido 1.indd 6 13/7/10 13:14:01 Primera parte

Introducción Micro y macrocosmos Sistema Solar Universo Mineralogía

Geologi�a corregido 1.indd 7 13/7/10 13:14:01 Geologi�a corregido 1.indd 8 13/7/10 13:14:01 PRÓLOGO INTRODUCCIÓN

Este libro se dividen en tres partes. sis general las ideas básicas sobre la tectónica La primera se refiere a generalidades sobre de placas que intenta explicar parte de la geo- lo que el hombre entiende qué es la materia, dinámica del planeta. intentando hacer con ello una visita corta al Estos apuntes, que corresponden básicamen- microcosmos, de igual manera, “visitar” su te a los temas que se trataban en el curso de concepción del macrocosmos, pasando por el Introducción a la Geología de la Universidad Sistema Solar, para arribar a la Tierra, viendo de Buenos Aires hasta el año 2004, están diri- sus características generales. Se trata de enten- gidos a alumnos vinculados con el estudio de der con qué herramientas podemos hacer este Ciencias de la Tierra y a toda persona que se reconocimiento y cuáles son las conclusiones interese en ellos. que nos permiten tener una visión lo más com- El curso de Introducción a la Geología fue pleta posible, en el aspecto geológico, del pla- creado por el Dr. F. González Bonorino en el neta. Esta primera parte finaliza con el tema de año 1959, por entonces Jefe de Departamento la mineralogía, entendiendo que los minerales de Ciencias Geológicas, para dar cumplimiento representan los elementos fundamentales de la al “nuevo” programa de estudios de la Carrera geología y son al geólogo como los átomos al de Ciencias Geológicas de la Universidad de físico o al químico. Buenos Aires quién encargó al Dr. B.J. Quartino La segunda parte se refiere a la petrografía y que iniciara su dictado. petrología, o sea estudia los tipos de agregados La diagramación y contenido temático de minerales que por diversos mecanismos pro- estos capítulos en gran parte son heredados de duce la naturaleza. Estos materiales, las rocas, docentes que estuvieron a cargo o participa- al igual que los minerales son fundamentales, ron de Introducción a la Geología desde 1959 son para el geólogo elementos básicos que y años sucesivos, tales como: B.J. Quartino, distingue en el terreno y los ubica en un mapa J.C.R. Fernández Lima, B. Baldis, C.A. Rinaldi, (mapea); son los materiales que le indican las E. Olivero, R.A. Llorente, F.Medina, G.E. condiciones físico-química de su generación. Turazzini, G.A.Chebli, P. Marshall, H. García, La tercer parte es integradora, en la que se H. Vizán, A. Vrba, entre otros. trata la geología en distintos ítems: las defor- Es claro que la mejor comprensión de la maciones de las rocas (Geología Estructural); naturaleza geológica se obtiene con el contacto las geoformas características que se producen de los objetos geológicos (minerales, rocas, sobre la superficie terrestre por los efectos de fósiles, morfología, estructura, etc.) a través distintos tipos de agentes (Geomorfología); se de viajes de campaña, imprescindibles, donde destaca la importancia del estudio de los fósiles el alumno toma contacto con la naturaleza, en (Paleontología) en su utilidad para determinar este caso la naturaleza geológica y observa en la edad de una unidad geológica y reconstruir ésta los materiales vistos en el gabinete. Ello el paleoambiente donde habitaba dicho orga- es una deuda básica que estos capítulos tienen nismo; la yacencia de minerales de interés eco- con los lectores. nómico para el hombre (Geología Económica); En la corrección del texto y sugerencias de algunas de las distintas ideas sobre la génesis ideas participaron: M.L. Spadoni, el Lic. R.A. de las montañas y finalmente a modo de sínte- Llorente, y los Dres. H.H. Camacho, C.A.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL prólogo 9

Geologi�a corregido 1.indd 9 13/7/10 13:14:01 Cingolani, A. Massabie, S.Poma a quienes parte de las figuras y al Lic. R.Carrillo quién estoy muy agradecido, igualmente al Sr. S. colaboró en la digitalización de las mismas. Falsetti quién dibujó y digitalizó la mayor INTRODUCCIÓN

10 prólogo ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 10 13/7/10 13:14:01 introducción INTRODUCCIÓN

Es inherente a los seres humanos hacer- ¿Cómo actúa el científico? se preguntas, entre otras, tales como: ¿cómo estamos constituidos?, ¿de dónde venimos?, El científico es una persona desapasionada y ¿dónde vamos?, ¿qué es el Universo y como analítica. Se supone que el método científico es se halla constituido? ¿El Universo es finito o monolítico y de máxima eficacia como si una infinito? ¿Si es finito, dentro de qué está? Los sola fórmula pudiera descubrir todos los varia- filósofos y científicos normalmente son los dísimos secretos de la realidad empírica. encargados de dar respuesta a estas y otras El método científico supone un conjunto de cuestiones y siempre no nos terminan de satis- concep­tos y procedimientos donde se incluyen facer, constantemente el hombre elabora nue- la experimentación, cuan­tificación, repetición y vos pensamientos y teorías que creemos (¿o es simplificación de la complejidad consi­derando una ilusión?) que cada vez las explican mejor unas pocas variables que puedan ser contro- o más acabadamente. A medida que el conoci- ladas y mani­puladas. Estos procedimientos miento avanza se plantean nuevas cuestiones son muy efectivos pero no engloban a toda la y ello parecería ser un cuento de nunca acabar. variedad de la naturaleza. Sin embargo tendemos a creer que cada vez ¿Cómo deben operar los científicos cuando conocemos más sobre el Universo y una serie intentan explicar los resultados de tipo histó- de ejemplos (por ejemplo, los avances tecnoló- ricos? resultados complejos que puede que no gicos) nos hacen creer que es así. El avance del ocurran más que una sola vez en su máxima pensamiento, creemos, finalmente nos llevará expresión. al conocimiento total del Universo (¿o siem- Muchos dominios de la física (naturaleza) pre habrá nuevos descubrimientos que vayan tales como cosmología, geología y evolución modificando nuestro conocimiento?). de la vida deben estudiarse con las herra- Hacer ciencia, según Zichichi (1999), quiere mientas de la historia, donde el método decir aprender a leer en el libro de la naturaleza. apropiado se basa en la narración y no en La Ciencia nació con Galilei hace un poco menos la experimentación, como generalmente se de 400 años cuando comenzó a definir el método concibe. científico moderno con el enunciado de uno de O sea que el estereotipo del método científico los pilares de la cinecia que es “la reproducibili- no es apropiado para los hechos históricos. Las dad de un experimento y del rigor en la verifi- leyes de la natura­leza se definen por su inva- cación de los resultados”. Ninguno podrá mejo- riancia en el espacio y en el tiempo. Las técni- rar La Pidad de Miguel Angel ya que la obra es cas del experimento controlado y la reducción una realidad unida al autor, mientras que un de la complejidad natural a un conjunto míni- descubrimiento científico es siempre mejorable, mo de causas generales, presupone que todas por ejemplo, a la relatividad de Galilei que fue las épocas pueden tratarse del mismo modo y el primer hombre que concibió la relatividad del que pueden ser adecuadamente simuladas en movimiento diciendo que jamás un experimento el laboratorio, por ejemplo, el mineral cuarzo de cualquier tipo pondría en evidencia efectos del Período Cámbrico es igual al cuarzo del debido a la velocidad constante, le siguió aquella Cenozoico, o sea si se determinan las caracte- de Einstein a principio del siglo XX. rísticas del cuarzo de las arenas de una playa

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL INTRODUCCIÓN 11

Geologi�a corregido 1.indd 11 13/7/10 13:14:01 actual uno puede interpretar los sedimentos de Si estuviéramos limitados solo a estos expe- playa de un afloramiento­ precámbrico. rimentos de segundo nivel, jamás habríamos Pero cuando uno quiere saber porque se descubierto los neutrones y no podríamos extinguieron los dinosaurios, o exactamente imaginarnos la existencia de estrellas hechas como se forman las cordilleras, no se pueden con partículas tan peculiares como son los neu- usar analogías. Se pueden aplicar conocimien- trones. No es todo. Cuando un ciclo de eventos tos actuales­ para poder entender esos fenóme- se reproduce pocas veces, es mejor estar aten- nos pero las técnicas propias del método cien- tos. No teniendo los astrofísicos la posibilidad INTRODUCCIÓN tífico no pueden ser aplicadas con precisión. de tener una estrella en el laboratorio para De acuerdo con Gould, la resolución histórica repetir el experimento que están observando, está relacionada con la reconstrucción de los el segundo nivel de seguridad científica es más mismos acontecimientos del pasado, basa- creíble cuando más numerosos son los casos dos en evidencias narrativas de fenómenos observados de fenómenos idénticos. únicos que les son propios (¿cuantas veces Un fenómeno que se observa una sola vez desaparecieron los dinosaurios?). Ninguna pertenece al tercer nivel de seguridad cien- ley garantiza la extinción de los dinosaurios tífica. El ejemplo más grande es el Universo. pero seguro que algún complejo conjunto de Los astrofísicos dicen que se formó con el Big acontecimientos conspiró para llegar a ese Bang hace unos 15.000 millones de años. Y que resultado que el método geológico puede llegó hasta nosotros después de una fantástica llegar a explicar, por fortuna, estudiando el serie de fenómenos expansivos y enfriamiento. registro geológico, aunque lleno de hiatus, Hasta que este ciclo de eventos pueda repetirse con sus suficientes pruebas. Por ejemplo hasta sería necesario otro Universo. Pero universo hace unos 20 años no se supo que la extinción hay uno solo o sea que no podemos reproducir de los dinosaurios en el Cretácico superior ni observar –ni siquiera una sola vez– la repe- correspondió con el impacto de uno o varios tición del mismo fenómeno. No es casualidad meteoritos, aunque las pruebas de esos rastros que en estos últimos años hayan florecido habían existido en las rocas adecuadas. tantos modelos con una propiedad en común: el Big bang no es el orígen. Se estudian fenóme- De acuerdo con Zichichi (p 86-87, 1999) los nos vinculados a la física del pre Big bang. Nos niveles de la seguridad científica son tres: encontramos siempre en el tercer nivel: falta el El primero pertenece a aquellos experimen- banco de prueba de la reproducibilidad directa tos en los que el hombre posee un control com- o indirecta. A lo sumo se puede llegar al estu- pleto y los puede repetir siempre. Por ejemplo, dio de algunas consecuencias. Un ejemplo es la dice Zichichi, quién no crea en el hecho de que, ceniza del Big bang, en términos científicos lla- un protón con energía de hasta 60 millones de mada radiación a 2,7 ºK o luz fría del Cosmos, eV (electrón volt) al chocar contra otro pro- y los cambios causados sobre esta ceniza por tón no se rompen, tendría que repetir toda la lo que ocurrió durante el pre Big bang. Otro compleja serie de experimentos hechas por mi ejemplo son los campos magnéticos galácticos (Zichichi), junto a un grupo de mis colabora- que tendrían finalmente su explicación en la dores, usando el acelerador ISR del CERN en física del pre Big bang. Ginebra. Ello se encuentra escrito con todos los Como decía uno de los padres de la Física detalles en nuestras publicaciones científicas. Moderna, Niels Bohr, no existen teorías bellas El segundo nivel se tiene cuando no es posible o teorías feas. Solamente existen teorías verda- intervenir directamente sobre un fenómeno, pero deras o teorías falsas. sí observarlo. Por ejemplo en el cielo. Los astró- nomos y astrofísicos escrutan, observan y miden Existe contraste entre la geología y otras lo que ocurre en aquel gran laboratorio que es cien­cias, entre lo histórico y lo no histórico, por el Cosmos. En un ángulo del cielo explota una ejemplo, los procesos exógenos y la erosión supernova. En otro, gira vertiginosamente una son inmutables de donde no son históricos. estrella de neutrones, y continúa así. Uniendo El Cañón del río Atuel o el valle del río Negro todas estas observaciones se puede reconstruir son únicos (singulares) y a medida que pasa como se transforman ciertas estrellas. el tiempo van cambiando cons­tantemente a

12 INTRODUCCIÓN ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 12 13/7/10 13:14:01 otra configuración única y no periódica, estos visión fijista, como un cuerpo inmutable y cambios son históricos y los procesos que los estable, la Tierra se la interpretara con una producen no lo son. visión movilista de masas terrestres y cuencas oceánicas a la deriva. De acuerdo con F. Anguita Virella (1988) el De acuerdo con Alfven (Alfven H., físico método científico se aplica a la geología en sueco, premio Nobel de la Física en 1970, dos formas complementarias: Una reduc- investigó sobre el plasma) mucha gente piensa cionista donde se reducen los procesos que el objetivo de la ciencia es principalmente INTRODUCCIÓN geológicos a procesos físicos y químicos el progreso tecnológico y que la tarea de la y otra trata los procesos geológicos en su ciencia debería ser producir mejores compu- evolución con el tiempo. tadoras, equipos electrónicos, autos y bombas atómicas más eficaces. Según este autor: El objetivo de las ciencias naturales, de acuer- ­–Los procesos geológicos se caracterizan do con este autor, consiste primero y princi- por ser únicos en el espacio e irrepetibles palmente en satisfacer la curiosidad humana, en el tiempo. Por ello la geología no tiene descubriendo cual es el aspecto real del mundo leyes. que nos rodea e introduciendo orden en el caos –El estudio de los fenómenos geológicos se de nuestras observaciones y experiencias. Es encara mediante reduccionismo y el histo- cierto de que lo que aprendemos respecto de ricismo. El primero plantea los problemas la naturaleza hace posible de que la utilice- bajo el punto de vista físico y químico, mos y dominemos, pero esto no es el objetivo mientras que el historicismo los individua- principal de la ciencia. El motor que impulsa liza y los ubica en el tiempo. al hombre a viajar a la Luna no es para buscar –El concepto geológico varió con el tiempo diamantes o establecer bases militares sino para desde el direccionalismo o fijismo en el satisfacer su curiosidad, luego las bases milita- siglo XIX que postulaba una Tierra rígida res o diamantes pueden llegar a tener interés. y estática y desde la mitad del siglo XX el La magnitud alcanzada por el trabajo cientí- movilismo que postula una Tierra esen- fico ha hecho necesaria una radical especializa- cialmente plástica y móvil. ción. Esta especialización dio, en lo fundamen- tal, tres tipos de científicos: La investigación científica incluye distintos tipos de trabajos; como mínimo se requieren 1) Aquellos recolectores de muestras y siste- dos procesos: matizadotes. ­–la acumulación de datos mediante la expe- 2) Los ingenieros de la ciencia, cuya tarea es rimentación y la observación, y inventar y construir los instrumentos cada vez –el análisis y la elaboración teórica de estos más complicados que la ciencia requiere. datos. 3) y aquellos teóricos cuya función es elabo- Según Uyeda (1980) estos dos aspectos crean rar los resultados obtenidos por los integrantes distintos nichos: experimentación, observa- de los otros dos grupos, procediendo a presen- ción, análisis y teoría. El investigador debe evi- tarlos en forma tan clara y precisa como sea tar quedar encerrado en uno solo de ellos por posible. Elaboran una teoría. medio de la especialización. En realidad una buena investigación requiere una comprensión profunda del alcance de los problemas básicos ¿CuÁl es la función de las y un alto grado de percepción entrenada. Un ciencias naturales? investigador debe tener perspicacia o sea la capacidad para seleccionar la idea buena y La función de las ciencias naturales, de para desarrollarla en una teoría o en un con- acuerdo con Alfven, consiste en describir y junto de predicciones que pueden ser verifica- coordinar sucesos más que explicarlos. La das por medio de la experimentación (cuando ciencia trata de relacionar entre sí fenómenos se puede). distintos a fin de demostrar que todos ellos son La perspicacia humana hizo que desde una en realidad aspectos distintos de una misma

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL INTRODUCCIÓN 13

Geologi�a corregido 1.indd 13 13/7/10 13:14:02 cosa, pero esto no equivale exactamente a la historia pasada. Se debe recurrir a una serie “comprensión” de tales fenómenos. de hipótesis y aceptar su constante cuestiona- Supongamos, dice este autor, que se encuen- miento. tra la “ley última” de la naturaleza, de manera Muchos problemas básicos de las ciencias que podamos decir “así es como está construi- de la Tierra no pueden obtener respuesta por do el mundo”. De inmediato surge una nueva medio de la experiencia directa. Por ejemplo pregunta, ¿Qué hay más allá de esta ley? ¿Por no se puede conocer en forma directa la dis- qué está el mundo construido así? Este por qué tribución de la temperatura en el interior del INTRODUCCIÓN nos lleva más allá de los límites de la ciencia planeta, lo único que se puede hacer es dedu- introduciéndonos en el campo de la metafísica cirla indirectamente a partir de otros datos. La o de la religión. geología, como se dijo, es una ciencia eminen- temente histórica, las cosas ya sucedieron y mucho de los fenómenos geológicos son úni- La geología cos, no se repiten, por lo tanto no se puede acu- mular experiencia­ (¿cuantas cordilleras de los El conocimiento de la naturaleza se suele Andes hubo?, la existencia de los dinosaurios dividir en distintas disciplinas denominadas es reconocida a través de los fósiles hallados en ciencias naturales tales como la física, química, las rocas sedimentarias de edad Mesozoica y biología, geología, meteorología, etc. todas se extinguieron a fines del período Cretácico, ¿ ellas apoyadas en las matemáticas, cuando es pueden llegar a aparecer de nuevo? y ¿y con la posible. misma evolución que tuvieron?, es muy poco Vamos a intentar desarrollar, en estos apun- probable que ello ocurra). Hay fenómenos tes, aspectos de la geología entendiendo que se que se repiten en ciertos lugares de la Tierra trata de una ciencia fundamentalmente histó- pero su formación dura millones de años. No rica. El método geológico no es esencialmente disponemos de tiempo suficiente ni espacio experimental, es histórico. La actitud de un de laboratorio como para poder reproducirlos geólogo es parecida a la de un médico quién (p.e. la formación de batolitos). debe fundar su diagnóstico sobre un conjunto La variable del tiempo en geología es muy de datos y sólo operar una vez seguro, evitan- amplia y no puede ser reproducida, en general, do los experimentos con el paciente (Aubouin, en laboratorio. De tal manera que la dificultad et al., 1980). Es claro que los procesos geológi- de la verificación directa es casi inherente a cos cumplen con las leyes físicas y químicas las ciencias de la Tierra, por eso la verifica­ción enunciadas por el hombre. El denominado, por indirecta es corriente y nos acerca progresiva- los geólogos, ciclo exógeno, está constituido mente al entendimiento del planeta. En geolo- por distintas etapas tales como: meteorización, gía son raras las leyes generales, esto es porque erosión, transporte, depositación y diagéne- ¿no las hay? o ¿hay que descubrirlas aún? sis o litificación. Cada una de estas etapas es La combinación del trabajo de campo básico afectada por la gravitación tal cual la describió con los conceptos más abstractos de la física y Newton, pero en si se tratan de procesos geo- la química es el método para avanzar y parece lógicos, como se va a ver en la segunda parte ser el método adecuado para tratar de explicar de estos apuntes, que guardan su propia iden- el origen de la Tierra, la convección del manto, tidad y características y que le son al geólogo el origen del campo magnético y los terremotos de mucha utilidad, por ejemplo para definir de focos profundos, entre otras muchas cosas. el ambiente de sedimentación, o sea el lugar y Para comprender las bases de la geología hay sus distintas características donde se produjo dos principios que uno no debe desconocer: la sedimentación. De acuerdo con Jappart (Jappart, 2000) la 1) la ley de la superposición o Principio de Tierra es una máquina que está en constante Steno: en una sucesión normal el estrato supe- cambio desde su creación hace unos 4600 rior es más moderno que el inferior. Esta ley millones de años. Dicha evolución es lenta, nos permite establecer las relaciones cronológi- irreversible y deja pocas huellas. Es imposible cas de las rocas estratificadas de una localidad. razonar geológicamente sin tener en cuenta la 2) la ley de la asociación faunística de Cuvier

14 INTRODUCCIÓN ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 14 13/7/10 13:14:02 y Brongniart: los estratos que contienen los parte de estos apuntes, son los átomos del geó- mismos fósiles se formaron en el mismo tiem- logo, son los elementos básicos con que están po. Esta ley nos permite ubicar temporalmente constituidas las rocas que conforman los terre- estratos dispersos por el mundo. nos geológicos. Son cerca de 5000 especies de las cuales los más comunes son una veintena. La vida apareció hace unos 3800 Ma (millo- Las rocas, se verán en la segunda parte de nes de años) y fue evolucionando de formas estos apuntes, son asignadas por el hombre a simples a más complejas y variadas. Este tres grandes categorías: ígneas, sedimentarias INTRODUCCIÓN sentido único de la evolución, de lo simple y metamórficas. El reconocimiento de cada una a lo complejo, nos permite identificar la cro- de ellas caracteriza fisicoquimicamente, con nología de los estratos mediante los fósiles bastante precisión, el ambiente donde se formó. (paleontología). La paleontología presenta De acuerdo al tipo de roca el geólogo puede dos problemas: saber si se formó en el interior del planeta (por procesos endógenos) o en la parte externa del a) Los fósiles son útiles hasta los últimos 600 planeta (por procesos exógenos). Si la roca es Ma, más atrás en el tiempo no son tan abun- endógena se puede saber por sus características dantes ni tan diferenciados. texturales si corresponde a una roca ígnea plu- b) Los fósiles nos dan una edad relativa. Nos tónica (en el proceso hubo fusión) o a una roca dicen que esta capa sedimentaria es más anti- metamórfica (en el proceso no hubo fusión). Si gua que aquella pero no cuanto tiempo. es exógena se trata de una roca sedimentaria que por sus características texturales y eventual Ambos problemas han sido superados, como contenido paleontológico (fósiles) puede infor- veremos más adelante, con la datación radi- mar al geólogo de que es una roca formada en métrica (método geofísico) ya que su determi- ambiente marino o continental, etcétera. Si se nación nos puede remontar a los orígenes del trata de una roca piroclástica (caracterizada por planeta y, además, nos permiten tener el orden su textura, estructura y composición) el geólogo de la cantidad de tiempo en que ha ocurrido sabe que su origen es ígneo pero que fue arroja- cierto evento geológico (p.e. la edad en que se da por un volcán y su modo de depositación es produjo un derrame lávico o el tiempo transcu- similar al del resto de las rocas sedimentarias, rrido desde que una masa rocosa sedimentaria de tal manera que es una roca de origen ígneo, se transformó en metamórfica). pero por su modo de depositarse posee tam- Para muchos geólogos el Principio del bién características de rocas sedimentarias, por Actualismo (“El presente es la llave del pasa- ejemplo, poseen estratificación. do”), es de primordial importancia ya que le Los fósiles se estudian dentro de un capítulo permite al naturalista suponer como actuó la de la geología que se denomina paleontología. naturaleza en el pasado geológico, presupo- Son de mucha importancia tanto para la bio- niendo que su accionar en la actualidad es logía como para la geología. A los biólogos no similar al del pasado. Este principio, en forma solo les indica la diversidad de formas de vida más o menos manifiesta, el geólogo lo tiene que se fueron desarrollando en el transcurso presente en sus deducciones y le ayuda hacer del tiempo geológico sino que les permitió la reconstrucción paleogeográfica (reconstruc- mejorar el concepto evolutivo de la vida enun- ción de la geografía de la zona antigua geoló- ciado por Darwin. A los geólogos y a los bió- gicamente) de la zona estudiada. logos les permite conocer el tiempo relativo en Los elementos básicos con que se maneja un que se formó una roca y deducir junto a otras geólogo son: evidencias el ambiente de formación (marino o continental, marino de aguas someras o Minerales profundas, ambiente costanero de rompiente Rocas de olas, comparar unidades geológicas a dis- Fósiles tancia, etcétera. mapas Los mapas son ideogramas donde se repre- sentan a escala en un plano (dos dimensiones) Los minerales, los veremos en la primera la topografía y geología de una región del país

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL INTRODUCCIÓN 15

Geologi�a corregido 1.indd 15 13/7/10 13:14:02 (tres dimensiones). Es de mucha utilidad al en una cámara magmática, etc.). En biología geólogo ya que rápidamente le informa como quizás también se utilice esa unidad ya que es la topografía y geología de una zona. Pero la vida se inició con los procariotas hace unos para ello el geólogo se entrenó previamente 3800 Ma y recién hace unos 600 Ma comienza (estudió) como hacer la interpretación y llegar a la explosión de diversidad de vida que lleva al imaginar en tres dimensiones lo que está en dos desarrollo conocido actualmente, de acuerdo (mapa). Todo mapa debe de estar orientado al con el registro paleontológico. norte y poseer una escala que indique cuantas El objetivo de la geología es tratar de com- INTRODUCCIÓN veces más pequeño es respecto de la realidad prender la constitución y el funcionamiento del representada en él. Los mapas se realizan con planeta que se trata de un sistema natural com- ayuda matemática usando diversas formas de plejo que evoluciona bajo la acción combinada representación, una de ellas es el método con de muchos fenómenos. Es muy heterogéneo y curvas de nivel (curvas que unen puntos topo- las grandes variaciones de presión y tempera- gráficos de igual altura). El método matemático tura provocan importantes variaciones de las permite mantener las proporciones entre la propiedades fundamentales como la viscosidad realidad y el ideograma de tal manera que y la densidad. Para ello distintos capítulos cómodamente, en su laboratorio, un geólogo de la geología son los que tratan de dilucidar puede hacer mediciones sobre el plano (dis- el problema, por ejemplo: la Mineralogía, la tancias, superficies, diferencias de alturas, etc.). Petrografía, la Paleontología, la Bioestratigrafía, Por eso un mapa geológico es para el geólogo la Geomorfología, la Geología Estructural, la un resumen de la realidad geológica. Geofísica, la Geoquímica, etcétera. El geólogo se halla habituado al medir el Todo lo enunciado en los párrafos anterio- tiempo de los grandes procesos geológicos res hace ineludible no darse cuenta del valor (p.e. como es la aparición o desaparición de que posee el conocimiento geológico para una las cordilleras) en millones de años (Ma) de tal sociedad. Cada nación, cada provincia, debe manera que se puede decir que la unidad de tener una oficina con profesionales capaces tiempo en geología es el millón de años. Sin de valorar los recursos naturales geológicos, embargo existen numerosos procesos geológi- para ayudar a desarrollar las políticas corres- cos que pueden desarrollarse en lapsos meno- pondientes de medio ambiente y provisión de res (p.e. la cristalización de minerales ígneos materias primas y energía.

16 INTRODUCCIÓN ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 16 13/7/10 13:14:02 1 micro y macro cosmos MICRO Y MACRO COSMOS Es interesante tener conocimientos básicos do, según ellos, por dos partículas elementales, sobre lo que el hombre actual entiende que el protón y el electrón. Doce años después es la materia. Ello ayuda a tener una mejor Chadwick descubre en el interior del núcleo comprensión de cómo se ubica la geología (en una partícula neutra (neutrón). Bastante des- realidad cualquier disciplina de la naturaleza) pués, en 1964 Murray Gell-Mann y G. Zweig dentro del micro y macro universo conocido. elaboran en forma independiente el concepto Para ello es conveniente hacer un breve reco- de quarks que son los constituyentes elementa- rrido sobre el pensamiento que de éste tema les de los protones y neutrones (¿acaso seguirá posee: el descubrimiento de la elementalidad? Hay científicos que dicen que ya no se encontrarán partículas de menor rango). Microcosmos Las partículas elementales, para los físicos teóricos, ya no se tratan de un punto material La búsqueda de lo elemental es preocupa- sino de un campo cuántico definido para un ción de filósofos y científicos desde hace mas cierto tipo de interacción, concepto que suele de 2500 años. Leucipio de Mileto fue el prime- escapar al sentido común. ro en definir el átomo como la partícula más elemental, posteriormente Demócrito elevó este mismo pensamiento. Durante la Edad Conformación de los átomos Media privó el pensamiento aristotélico que daba una visión del mundo constituida por Por medio de los aceleradores y colisiona- cuatro elementos (el fuego, el frío, lo húmedo dores de partículas, cada vez más potentes, y lo seco). En 1913 el francés J. Perrin publica se puede conocer en su intimidad a la mate- el libro “Los átomos” donde se afirma la teoría ria. Los aceleradores aceleran partículas que atómica, pero previamente se comenzaron a chocan sobre un blanco fijo, mientras que los conocer fragmentos de ese átomo como lo fue colisionadores generan dos haces de partículas el electrón en trabajos realizados desde 1890 de alta energía en sentidos opuestos, al chocar a 1900 por alemanes, irlandeses, franceses, estas partículas generan otras (fragmentos), ingleses y holandeses. Planck, a fines del siglo cuanto más enérgico es el choque más energé- pasado, definía el cuanto de energía. El japo- ticas son las partrículas creadas y más peque- nés Nagaoka, en 1903, propone un modelo de ñas son sus dimensiones (menor longitud de átomo constituido por un núcleo central rodea- onda). La vida media de estas partículas es del do por electrones. Einstein en 1905 elabora la orden de 10-20 segundos. Ningún microscopio relatividad restringida y propuso considerar puede verlas, se las “observa” midiendo los la luz como un flujo de partículas elementales efectos secundarios que genera su propagación (fotones). La existencia de estas partículas fue dentro de una cámara especial. Hoy en día se confirmada por el norteamericano Compton en trabaja con una resolución de 10-16 cm o sea la 1923, pero previamente Rutherford y su equi- milési­ma parte del diámetro del protón. po en 1911, descubren que los átomos poseen Hacia la década del 70 la física conocía cen- un núcleo cargado positivamente y constitui- tenares de partículas aparentemente elementa-

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Geologi�a corregido 1.indd 17 13/7/10 13:14:02 les, con la resolución­ actual se ha demostrado la teoría que describe sus interacciones es la que esa multiplicidad resulta de combinacio- electrodinámica cuántica. nes de un número mucho menor de entidades A distancias muy cortas las tres interacciones­ fundamenta­les. De tal manera que hoy en día convergen hacia la unificación. Este fenómeno se distinguen dos grupos de partículas elemen- es evi­denciado sólo a extraordinarias energías. tales (leptones y quarks). La carga electromagnéti­ca adquiere una mayor intensidad a cortas distancias, mientras que las cargas fuertes o de color se tornan cada vez Interacciones fundamentales más débiles.­ Hoy en día el conocimiento lleva a inter- En la década del 30 ya se sabía que toda la pretar que la interacción fuerte y electrodébil

MICRO Y MACRO COSMOS variedad de fuerzas y movimientos son redu- convergen y se convierten en una única inte- cibles a cuatro: las fuerzas nucleares fuerte y racción a una distancia de 10-29 cm que corres- débil, la gravedad y el electromagnetismo. En ponde a una energía de 1024 electrónvolt (eV). realidad, la gravedad y el electromagnetismo Este nivel de energía no podrá alcanzarse con son lo único que se necesita para casi todo. un acelerador por lo tanto es poco probable Hoy en día se sabe que la fuerza nuclear que el hombre pueda verificarla. débil y el electromagnetismo son aspectos de una misma fuerza. Si se considera esto sólo tenemos tres interacciones fundamentales. El Tipos de partículas sueño de los físicos es demostrar que en la naturaleza hay una sola interacción. Leptones: (del Griego = débiles) parecen La naturaleza genera una vastísima comple- carecer de estructura, son indivisibles y por lo jidad de estructuras y dinámicas a partir de los tanto fundamentales y no son afectados por la 6 leptones­ y los 5 quarks que se consideran los interacción fuerte. Se identificaron seis clases constituyentes funda­mentales de la materia. distintas. Las relaciones entre estos constituyentes­ está regida, como se dijo más arriba, por cuatro electrón fuerzas o interacciones denominadas interac- ciones fundamentales: tau Leptones electromagnetismo muón

gravitación 3 tipos de neutrinos Interacciones nuclear fuerte El electrón, el{ muón y el tau tienen carga eléctrica (-1) y distintas masas, el e- es el de nuclear débil menor masa, tau el de masa mayor y muón de masa intermedia. Los tres tipos de neutrinos A nivel nuclear la{ gravitación no cuenta pues son neu­tros eléctricamente, dos de ellos el sus efectos son despreciables ya que las masas electrónico y el muónico apenas tienen masa; son muy pequeñas. Los físicos describen las Los neutrinos son difíciles de observar porque otras tres interacciones matemáticamente por no están cargados y solo intervienen en la inte- tratamientos conocidos como teorías “gauge”’ racción débil siendo casi nula la probabilidad o de aforo. De las tres interacciones sólo el de interactuar con la materia. electromagnetismo se experimenta en la vida A pesar de sus distintas masas los 6 leptones diaria (luz solar, electricidad, la brújula)[atento tienen la misma cantidad de momento angular 1 a que la luz solar es producto de las reacciones de spin, se dice que tienen /2 spin porque cada termonucleares ocurridas en el Sol]. En el nivel partícula puede girar en una de dos direccio- subatómico las interacciones electromagnéti- nes (levógira o dextrógira). cas están dadas por fotones (partícula fuerza A cada leptón le corresponde un antilep­tón sin masa que lleva cantidades de energía) y o antipartícula. De todos ellos el más estable es

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Geologi�a corregido 1.indd 18 13/7/10 13:14:02 el e- que sus efectos son muy conocidos en el del elec­trón, y además existen los antiquarks transporte de electricidad, las demás partículas que poseen la misma carga eléctrica pero de se generan en las experiencias en los reactores.­ signo contrario. Hardrones: (del Inglés = fuertes) son partí- culas subnucleares que experimentan la acción nuclear fuerte. ¿Quién inventó los quarks?

protones Son una invención colectiva, como muchos otros descubrimientos científicos, pero fue el neutrones físico estadounidense Murray Gell-Mann quien propuso el nombre y la invención respondía a hardrones

mesones la necesidad que tenían los físicos de clasificar MICRO Y MACRO COSMOS los objetos y de unificar las teorías. y más de 100 partículas En los años 1930 la descripción de las partí- de vida efímera. culas elementales era simple. Dos partículas, el protón y el neutrón, se clasificaban como Los hardrones{ no son partículas elementa­les hadrones, pues eran sensibles a la interacción ya que están constituidas por otras menores fuerte de una de las cuatro interacciones fun- llamadas quarks. Se han identificado 5 clases damentales que conocemos en la naturaleza de quarks a los que se denominan jocosamente (las otras tres son: electromagnética, gravita- sabores (arriba, abajo, encanto, extrañeza y cional y nuclear débil). Otras dos partículas, fondo). el electrón y el neutrino, insensibles a esta Los hadrones tienen carga eléctrica entera interacción, formaban la familia de los lep- que se forma con la suma de las cargas fraccio- tones. A ella se añadía el fotón (partícula de narias de los quarks. Los quarks experimentan luz) no material, sin masa. El papel del fotón interacciones débiles y no se han observado quedó más claro en los años 1940 con la intro- quarks libres. La interacción que vincula a los ducción de la mecánica cuántica que generó quarks entre sí se denomina color. Cada sabor la Electromecánica cuántica (QED en inglés) de quarks puede llevar una de tres clases de y con ella se comprendió que era el vector de color (roja, verde o azul). Los hadrones no la interacción electromagnética. A partir de presentan carga de color pues la suma de los 1947 los físicos comenzaron a reconocer nue- colo­res del quarks es neutra o blanca. Sobre el vos hadrones en los rayos cósmicos y en los color actúa la interacción nuclear fuerte. aceleradores. Bosones: vehiculan la interacción entre lep- Según Gel-Mann el protón y el neutrón for- tones o entre quarks. El más conocido es el man parte de los hadrones no extraños y cada fotón, responsable de las fuerzas electromag- uno está formado por tres quarks, sin embargo néticas. La interacción débil está vehiculada este autor se negaba a considerarlas partícu- por tres tipos de bosones Aº, W+ y W-, par- las ya que tenían carga eléctrica fraccionada tículas descubiertas en 1983 en el CERN de (-1/3). El modelo sería: el átomo está formado Ginebra. La interacción fuerte entre quarks se por un núcleo rodeado por una nube de elec- realiza con los bosones denominados gluones. trones, el núcleo está formado por protones y neutrones y el protón está configurado a su vez por tres quarks, dos quarks u y uno d, mientras ¿Qué son los quarks? que el neutrón por dos d y un u. La partícula W (omega) planteaba un problema. Todas sus Los quarks fueron deducidos teóricamente propiedades se explicaban bajo el supuesto por Murray Gell-Mann y G. Zweig en 1963 y de que estaba formada por tres quarks s, pero el término lo tomaron de la novela Finnegans semejante combinación de partículas riguro- Wake de James Joyce que comienza “Three samente idénticas está formalmente prohibida quarks for Muster Mark”. por el principio de exclusión de Pauli (dos Al igual que los leptones los quarks poseen partículas idénticas y de espín semientero no spin y carga eléctrica que es una fracción de la pueden existir en el mismo estado cuántico. De

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Geologi�a corregido 1.indd 19 13/7/10 13:14:02 ahí derivan efectos de repulsión que explican se registran los leptones y quarks necesarios la estructura de todos los átomos y moléculas para explicar hasta el momento lo observado y por tanto toda la química). Fue necesario en los aceleradores, Tabla 1. suponer, por lo tanto, que una propieded desconocida, invisible desde el exterior, per- Con estos elementos sucedió algo similar mitía a la naturaleza distinguirlas. Esta nueva a la tabla de Medeleiev para los elementos especie de carga no admite dos estados, como químicos. En 1975 el descubrimiento de un la carga eléctrica, sino tres. La analogía con los nuevo leptón, el tau, prometia novedades. Si la tres colores fundamentales se impuso (azul + tabla de leptones y quarks era correcta, era de rojo+ amarillo = blanco = cero), de donde el esperar que se descubrieran nuevos quarks. Es nombre de “carga de color”, aunque se trata así que en 1977 y luego en 1995, con el mejo-

MICRO Y MACRO COSMOS solo de una analogía. La interacción fuerte, ramiento de los aceleradores, el quarks fondo que desintegra ciertos hadrones y cementa y luego el cima. En 1995 la tabla volvía a ser los quarks dentro del protón, se explica por la simétrica seis leptones para seis quarks. interacción de estas cargas de color. Esta teoría ¿Serán estos los descubrimientos definitivos? de la interacción fuerte, inventada en 1973, es ¿O aparecerán nuevas partículas? la cromodinámica cuántica (QCD en inglés). Aparentemente no se encontrarán nuevas partículas elementales.

¿Cuántos tipos de quarks hay? Observación a escala atómica A fines de 1960 se habían deducido tres tipos de quarks, los sabores u, d y s. Los quarks son A mayor aumento de lo observado, mayor sensibles a varios tipos de fuerzas: electromag- energía necesaria del microscopio. Esto se debe netismo y a la interacción nuclear fuerte, pero a la mecánica cuántica y a la relación conjuga- también a la interacción nuclear débil (hace da entre distancia y movimiento. La luz tiene acto de presencia en todas aquellas desintegra- una longitud de onda característica que excede ciones en la que intervienen los neutrinos, por el tamaño del átomo por lo tanto no podemos ejemplo en la desintegración del neutrón en analizar al átomo con luz visible. Necesitamos protón y neutrinos, un quarks d se desintegra longitudes de ondas más corta y por lo tanto en un quarks u por interacción débil). En el de mayor energía. El interior del átomo pudo electromagnetismo la interacción es transpor- ser observado con los Rx (fotones de longitud tada por el fotón, mientras que en la fuerza de onda miles de veces más pequeña que la nuclear débil la interacción la transportan W+, luz). El estudio del núcleo exige aún mayor W- y Z0, luego fueron propuestos los quarks c, energía. Rutherford, estudiando la radioacti- b y f, de tal manera que en el siguiente cuadro vidad vio entre otras cosas que las partículas

Tabla 1

leptones quarks

electrón Neutrino abajo arriba electrónico Masa (aumenta muón Neutrino muónico extraño encanto hacia abajo) tau Neutrino del tau fondo cima

Carga -1 0 -1/3 +2/3 eléctrica

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Geologi�a corregido 1.indd 20 13/7/10 13:14:03 alfa (·) rebotaban al chocar con una lámina tancia y que mantiene a los electrones girando de oro, llegando a la conclusión de que casi alrededor del núcleo atómico y permite que toda la masa del átomo estaba concentrada en los átomos se combinen dando moléculas, un núcleo puntual. Un experimento parecido vida, minerales, rocas, montañas, continentes. ocurrió en Standford para tener indicios de la Einstein y otros trataron de unificar estas dos existencia de los quarks cuando, en los años de fuerzas pero no lo lograron. Posteriormente se la década de 1960, en el acelerador más potente aprendió­ que hacen falta otras dos interaccio- del mundo en esos momentos, hicieron chocar nes para explicar el comportamiento del núcleo electrones de altísima energía contra átomos de atómico, la fuerza nuclear fuerte que cohesiona H en cuyo impacto gran parte de los electrones los neutrones y protones que forma al núcleo rebotaban, haciendo presuponer ello que en el actuando en contra del electromagnetismo

protón había centro de dispersión pequeños y que tiende a desintegrar el núcleo (cargas del MICRO Y MACRO COSMOS resistentes. mismo signo se repelen) y la fuerza nuclear Muchos de los descubrimientos de la físi- débil que es la que explica la desintegración de ca de partículas se hicieron estudiando los un neutrón para dar un protón más un electrón rayos cósmicos que poseen enorme energía y y un antineutrino, reacción llamada desinte- proceden de puntos muy alejados de nuestra gración beta (Fermi fue el que interpretó este galaxia. Con estos estudios se tuvieron los pri- proceso como una cuarta interacción) o sea meros indicios de la antimateria [el positrón, hace que partículas y núcleos se desintegren de antipartícula del electrón se observó en 1932, manera espontánea, emitiendo energía. en 1938 se detectó el muón, electrón pesado]. Los físicos están tratando de encontrar una En aceleradores cada vez más potentes, en teoría que explique las cuatro interacciones en 1955, se descubrió el antiprotón, en 1961 se forma conjunta (unificación). La denominada descubrieron dos clases de neutrinos. En la teoría de gauge trata de unificar el electromag- década del 1970 se descubrieron los quarks c y netismo y las fuerzas nucleares fuerte y débil. b, el leptón tau. La ciencia, con su gran variedad de disci- El estudio de la mecánica clásica es esencial plinas, tiene el propósito de explicar todos los para la construcción de un motor, de un avión, fenómenos de la naturaleza. Los cosmólogos de una bicicleta. La física del estado sólido nos estudian el origen, desarrollo y muerte del ha deparado los transistores. La física nuclear Universo. Los astrónomos estudian lo mismo ha conducido a la energía atómica. La mecá- pero a menor escala como por ejemplo el siste- nica cuántica está en la base de la química y ma solar. Los geólogos estudian el nacimiento, la biología modernas. La física de partículas desarrollo y muerte del planeta. Los biólogos parece una carretera sin fin que no conduce a estudian el origen, desarrollo y muerte de los ninguna parte. No obstante, de un modo indi- seres vivientes. Los químicos y casi todos los recto, la física de partículas puede traer bene- físicos tratan de explicar las propiedades de la ficios sociales en el campo de la electrónica, la materia desde el punto de vista de los átomos informática, la criogenia, etcétera. que compone todo lo que hay en la Tierra (nos El electomagnetismo de Maxwell, por medio explican por qué el Cu es rojizo, por qué el de elegantes ecuaciones le dio una clara expli- cielo es azul, por qué hay rocío o por qué arde cación a fenómenos que parecían muy distintos una vela). El microcosmos atómico es estudia- como la luz, el magnetismo y la electricidad. do por dos clases de físicos, los físicos nuclea- No solo eso sino que el electromagnetismo es res que se dedican a la parte central del átomo, el fenómeno que gobierna todo lo que vemos, clave de la energía y de las armas nucleares y el oímos, olemos, palpamos y gustamos (senti- funcionamiento del Sol, y los físicos de partícu- dos). las elementales que estudian los constituyentes Hasta bien entrado este siglo solo se cono- de los núcleos atómicos (quarks, leptones y las cían dos fuerzas fundamentales, la gravedad interacciones que vinculan a estas partículas que actúa a grandes distancias o sea agrupa a entre sí, siendo el límite de distancia 10-33 cm las estrellas en galaxias y mantiene al Sol intac- también llamado longitud de Planck que es lo to y liga a los planetas girando alrededor de él más pequeño del microcosmos). y el electromagne­tismo que actúa a menor dis- Los científicos deben saber en que parte de

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Geologi�a corregido 1.indd 21 13/7/10 13:14:03 la escala se encuentra lo que están observando. los años 50 experimentando con los acelerado- Los químicos, si bien no se espera que des- res de partículas. cubran ningún nuevo principio fundamental Si se juntan un positrón con un electrón se o sea que ya tienen fijadas las reglas básicas aniquilan rápidamente, transformando su masa (los átomos interaccionan entre sí de acuerdo en cuantos de energía llamados fotones (g), que a leyes de la mecánica cuántica muy bien son las unidades básicas de transmisión de la establecidas), poseen problemas de difícil reso- interacción electromagnética. La luz, las ondas lución en la obtención y búsqueda de nuevos de radio, los rayos X, etc., son todas ondas elec- compuestos con propiedades deseadas. tromagnéticas constituidas por fotones. Llegado hasta este punto es que aparecen A partir de los fotones (energía pura) se nuevas ideas para abordar la comprensión de la puede hacer el proceso inverso, o sea crear

MICRO Y MACRO COSMOS materia que no se basan en la experimentación pares de partícula-antipartículas. Si en los coli- y cuyas fórmulas y postulados no son conoci- sionadores se hacen chocar la partícula con su dos todavía. Se trata de la teoría de las super- antipartícula a altas energías se generan par- cuerdas. Se desarrolla a través de consideracio- tículas más pesadas como los leptones μ y τ y nes puramente matemáticas en un espacio de los quarks extraño (s), encanto ©, belleza (b) y nueve dimensiones (¿por qué de 9? por que así verdad (t), que son inestables y se desintegran lo requiere esa lógica). Seis de esas dimensiones en electrones y quarks ligeros. Estas desinte- se encuentran dentro de un espacio equivalente graciones se deben a la interacción de muy baja a las dimensiones del radio de Planck (10-33 cm) intensidad llamada fuerza nuclear débil. y por lo tanto son muy pequeñas como para La interacción débil trasmuta un quarks ser detectadas. Las partículas no serían pun- u en un quarks d transformando así a un tiformes sino que serían diminutas cuerdas y protón del núcleo atómico en un neutrón. En sus vibraciones en el espacio de 9 dimensiones este proceso se emite un positrón y un neu- determinan si se comporta como quark, como trino que constituye la radiación β+generada fotón o como otra partícula. espontáneamente por algunos núcleos. La Resumiendo, de acuerdo con Pich (en la detección de estos fotones es muy importante revista de Investigación y Ciencia, de marzo para la identificación de tejidos cancerosos de 2002) la interacción electromagnética entre mediante la técnica de tomografía por emi- los electrones y el núcleo es responsable de sión de positrones. Administrando al paciente la estructura atómica y, por lo tanto, de todas glucosa marcada con una pequeñísima canti- las propiedades químicas, biológicas, etc., del dad de isótopos radioactivos β+ permite ello mundo macroscópico que nos rodea. El núcleo detectar la distribución de glucosa en el orga- atómico, vimos, está conformado por protones nismo, dado que la células cancerosas tienen y neutrones y estos a su vez se hallan integra- consumo energético más alto poseen mayor dos por entidades elementales denominadas concentración de glucosa distinguiéndose de “quarks” (arriba =u y abajo = d, la a y la d de las células normales. up y dawn en inglés). La combinación de los principios de la mecá- nica cuántica y de la relatividad, según Dirac protones (1928), implican necesariamente la existencia de la antimateria. Toda partícula elemental núcleo neutrones posee su correspondiente antipartícula con propiedades idénticas (igual masa y tipo de Átomo -13 (constituidos por partí- -8 10 cm interacción), pero con cargas opuestas. Así, ~10 cm culas subatómicas) en 1932, fueron descubiertos el positrón o antielectrón en los rayos cósmicos que llegan a electrones{ (partículas elementales) la Tierra; el antiprotón y el antineutrón (com- puestos de antiquarks) fueron descubiertos en {

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Geologi�a corregido 1.indd 22 13/7/10 13:14:03 nuclídeo: es todo átomo caracterizado por la El modo de notación física de los elementos es: 1 constitución de su núcleo. 1 H , el exponente corresponde a A, el subíndice corresponde a Z Cada nuclídeo está constituido por: isótopo= nuclídeo de = Z pero distinto A Número atómico = Z = número de protones isobaro= nuclídeo de = A pero distinto Z y N (1 a 92) isotono= nuclídeo de = N pero distinto Z y A

Número másico = A = protones + neutrones (1 a 238) estables Número neutrónico = N = número de Los nuclídeos

neutrones (0 a 146) inestables (radioactivos) MICRO Y MACRO COSMOS { Por lo tanto: A = Z + N naturales Z = A - N pueden ser: N = A - Z artificiales (fabricados { en aceleradores)

Figura 1. Esquema de los constituyentes de la materia de mayor a menor escala. Cristal constituido por átomos, átomo constituido por un núcleo y electrones girando en su alrededor, el núcleo constituido por protones y neutrones y estos constituido por los respectivos quarks. Tanto los quarks como los electrones son partículas indivisibles o elementales.

La Materia

arriba protones (p+) abajo hadrones neutrones (n0) fermiones → quarks (sabores) encanto mesones átomos extraño y más de 100 partículas fondo

{ electrones (e-) leptones muón tau 3 tipos de neutrinos

Interacciones

gravitón...... gravitación fotón...... electromagnetismo W+ bosones bosones W-...... nuclear débil

Z0 { gluones...... nuclear fuerte

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Geologi�a corregido 1.indd 23 13/7/10 13:14:05 (duran millones de años) y otros son extrema- Total de partículas elementales: damente rápidos. 5 quarks + 6 leptones = 11 La densidad media de este Universo es muy Si se tienen en cuenta las baja ya que un volumen como el de nuestro antipartículas son: 22 planeta contiene 1 microgramo de materia. En los años 60 se midió la temperatura media del Universo en sólo 3º K (-270 ºC). A medida que Macrocosmos se expande el Universo se enfría (cuanto tenía una edad de 1 M.a. la temperatura media era El espacio exterior a la Tierra, el Sistema la de la superficie del Sol. Las 3/4 partes de la Solar, a nuestra Galaxia, no está vacío. Hay materia del universo es H y casi toda la 1/4

MICRO Y MACRO COSMOS desde pequeñas partículas hasta grandes aso- parte restante es He, todos los demás elemen- ciaciones de estrellas y de Galaxias. Todo este tos de la tabla periódica representan del orden inmenso conjunto constituye el Universo y del 1% de la materia total. Por tanto los mate- nunca está en reposo. En él se producen cam- riales con que esta construido nuestro planeta bios continuos, algunos son sumamente lentos son una rareza.

Extraído de “El encanto de la Física” de Sh. Glashov, 1995

Los griegos creían que las diversas formas de la materia eran mezcla de cuatro elementos: fuego, agua, tierra y aire; y había otro material básico que era la quintaesencia, que explicaba el cielo. El movimiento de la quintaesencia debía ser el círculo ya que es la figura perfecta pues no posee principio ni fin. Ello explicaba el movimiento circular de las estrellas. Esta concepción aristotélica del cosmos reinó durante 1000 años. No todos los cuerpos celestes poseían un movimiento giratorio perfecto (circular): el Sol, la Luna y los cinco planetas (había tres que no se habían descubierto aún y la Tierra era un lugar especial). Ello hizo que las sociedades antiguas se fijaran en estas características y usa- ran los nombres de estos astros para designar los días de la semana:

castellano Latín Inglés Lunes Dies Lunae Monday Martes Dies Martis Tuesday Miércoles Dies Mercurii Wednesday Jueves Dies Jovis Thursday Viernes Dies Veneris Friday Sábado Dies Saturni Saturday Domingo Dies Soli Sunday

(En latín cada día corresponde a un cuerpo celeste. En castellano se mantiene la denomina- ción salvo para el sábado y domingo que son de origen judeocristiano. Los nombres en inglés corresponden a las traducciones del latín pero con las divinidades sajonas: Tiw, Woden, Frigg y Thor en lugar de las romanas).

Como la Luna se desplazaba en círculos pero de distinta trayectoria al de las estrellas se lo explicó como que ésta se desplazaba en el plano de otra esfera celeste. Lo mismo se pensó respecto del Sol. Posteriormente se desarrollaron otras explicaciones para el movimiento de estos cuerpos: Los planetas se movían en círculos pero no centrados en la Tierra (movimiento excéntrico). Los planetas se movían en círculos insertos en otros círculos (epiciclos). Los planetas se movían en círculos pero no a velocidad uniforme para el ojo ubicado en el centro (ecuantes). Ptolomeo en el siglo II d C sostiene que la Tierra estaba inmóvil en el centro del universo y a través de setenta movimientos simultáneos e independientes de los siete cuerpos celestes

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Geologi�a corregido 1.indd 24 13/7/10 13:14:05 explicaba sus trayectorias en una teoría complicada. Este sistema se aceptó dado que man- tenía a la Tierra en el centro. Durante la Edad media los árabes reintrodujeron en Europa el sistema Ptolomeico que pasó a ser parte del dogma cristiano. Copérnico (1473-1543), que era sacerdote católico, advirtió defectos en las explicaciones ptolomeicas y propuso el sistema heliocéntrico o sea que la Tierra giraba alrededor del Sol junto con los otros planetas en órbitas diferentes. Este nuevo modo de explicar era más sencillo. Kepler (1571-1630), con mediciones propias y del dinamarqués Tycho Brahe demostró que el movimiento de los planetas no era circular sino elíptico con el Sol ubicado en uno de sus focos, además determinó que la recta que unía uno de los planetas con el Sol barría áreas iguales en el mismo tiempo y que el cuadrado del período de la órbita planetaria (su MICRO Y MACRO COSMOS año) variaba con el cubo del radio medio de su órbita ( o sea que la velocidad media de un planeta varía con la raíz cuadrada de su distancia al Sol, dicho de otra manera el planeta interno viaja más rápido que el externo). Galileo (1564-1642) con el uso del telescopio por él construido realizó muchos descubri- mientos tales como: que la Luna poseía una superficie rugosa y con cráteres, los cuatro saté- lites principales de Júpiter (Io, Europa, Ganimedes, Calisto), y comprobó que sus períodos cumplían la tercera ley de Kepler lo que hizo universales a las leyes de Kepler. Newton a los conocimientos generados por su predecesores les da explicación a través de su mecánica celeste (gravitación) sobre la base de que el movimiento natural de un cuerpo tanto en la Tierra como en el cielo, cuando no encuentra obstáculos, es en línea recta y uni- forme, introduce el concepto de gravedad como aquella fuerza que hace caer los objetos en la Tierra y tiene acción entre los cuerpos celestes gobernando sus movimientos y finalmente creó el método matemático (análisis, creado simultáneamente con el alemán Leibniz) para poder abordar estas cuestiones. Las hipótesis de Newton de que la gravedad es universal, y que dos cuerpos se atraen con una fuerza proporcional a sus masas e inversamente pro- porcional al cuadrado de la distancia que los separa, le permitió dar explicación a las tres leyes de Kepler y al mismo tiempo demostró que era la misma fuerza la que explicaba el movimiento de los planetas alrededor del Sol, el de los satélites alrededor de los planetas, el de la caída de los cuerpos en la Tierra, el de las mareas y la trayectoria de los cometas. La obra de Newton fue publicada en 1687 y todavía es considerada la obra científica más grande realizada por el hombre. Números: En el planeta hay 5.000 millones de personas, el número de estrellas del Universo es mucho mayor. El número más grande que se conoce es el número de protones en el universo conocido. En una estrella media hay 1057 protones, y en el universo hay 1022 estrellas lo que da un total de 1079 protones.

Las más grandes estructuras dentro del – Tierra es 1017 veces más pequeña. Universo “conocido” son en orden de mayor a menor tamaño: El Universo presenta una uniformidad textu- ral global casi perfecta. – Supercúmulos de Galaxias de centenares de millones de años luz de diámetro. – Cúmulos de Galaxias son 10 veces más ¿CÓmo se mide en el Universo? pequeños. ­– Grupos de Galaxias son 20 veces más Para galaxias próximas donde se pueden pequeños. identificar estrellas se utiliza una correlación – Galaxias son 10.000 veces más pequeñas. empírica entre la luminosidad intrínseca de la – Estrellas son 1015 veces más pequeñas. galaxia y su velocidad de rotación que puede

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Geologi�a corregido 1.indd 25 13/7/10 13:14:05 medirse independientemente de la distancia V= velocidad de alejamiento mediante las cefeidas (estrellas de luminosi- V=Hd d= distancia dad variable de acuerdo al período. De éste se H= constante de Hubble deduce la luminosidad que determina la dis- De donde d=V/H tancia). Para galaxias más alejadas se aplica la denominada ley de Hubble. El descubrimiento se debe a Hubble en 1929 al indicar que la luz Espectro electromagnético de las Galaxias más alejadas estaba desplazada hacia el rojo y que este corrimiento era propor- La información procedente del espacio el cional a la distancia de la Galaxia de tal manera hombre la recibe en forma de ondas electro- que cuanto más alejada está una galaxia tanto magnéticas, partículas (radiación cósmica) o MICRO Y MACRO COSMOS más rápidamente se aleja de nosotros. O sea fragmentos de cuerpos (asteroides, cometas, que interpretó que el corrimiento hacia el rojo etc.). En el gráfico siguiente se aprecian las dis- de la luz se debe a un movimiento de aleja- tintas longitudes de ondas electromagnéticas miento de la Galaxia. que circulan en el Universo. Dentro de ellas está el espectro visible, Figura 2.

Equivalencias: 1 A (Angström) = 10-8 cm; 1 μm = (micrón) = 10-4 cm.

Figura 2. Espectro electromagnético. La longitud de onda se da en unidades métricas desde el angström (1 A (Angström) = 10-8 cm = 0,000000001cm), pasando por los micrones (1 mm (micrón) = 10-4 cm), siguiendo por centímetros, metros y kilómetros (no representados).

La atmósfera nos protege de las peligro- el espacio. El resto de las ondas son absorbidas sas radiaciones de onda corta, la cancerígena por la atmósfera. Estas ventanas son el espectro radiación UV, los peligrosos Rx (rayos x) y los visible más un poco de UV (ultra violeta, para rayos cósmicos que fomentan las mutaciones. broncearnos) y parte de la IR (infra roja, para La ionosfera refleja ciertas ondas de radio, calentarnos). Por esa pequeña ventana el Sol fenómeno que facilita las comunicaciones de ilumina a la Tierra y alimenta a las plantas a largo alcance entre barcos, aviones y tierra. través de la fotosíntesis. La otra ventana corres- La atmósfera sólo deja pasar ciertas longi- ponde fundamentalmente a las ondas de radar tudes de ondas del espectro electromagnético y de radio desde 1 cm a 100 metros. La Tabla 2 procedentes del espacio. Sólo hay dos ventanas muestra distintas longitudes de ondas con sus por las que el observador terrestre puede mirar frecuencias y su aplicación.

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Geologi�a corregido 1.indd 26 13/7/10 13:14:05 Tabla 2

Bandas de frecuencias electromagnéticas y sus usos

frecuencia longitud de onda nombre de algunas aplicaciones

10-30 kHz 30000 a 10000 m Frecuencia muy baja: comunica- ciones marítimas, radionavegación.

30-300 kHz 10000 a 1000 m Frecuencia baja: comunicaciones marítimas, satélites de navegación. MICRO Y MACRO COSMOS 300-3000 kHz 1000 a 100 m Frecuencia media: emisoras AM y radioaficionados.

3-30 MHz 100 a 10 m Frecuencia alta: emisoras de onda corta, satélites, radiofrecuencia privada, radiotaxis.

30-300 MHz 10-1 m Frecuencia muy alta: TV VHF, emisoras de FM, radioastronomía.

300-3000 MHz 1-10 cm Frecuencia ultra alta: TV UHF, radar, teléfonos celulares, satélites.

3000MHz-300GHz 10cm-1 mm Microondas: satélites de radiona- vegación, aeronáutica, radioastro- nomía, hornos de cocina.

Las Galaxias tienden a agruparse. Hay zonas Las Galaxias pueden ser divididas en ena- vacías entre los espacios intergalácticos. Debido nas (poseen menos de 1000.106) y gigantes a estas mediciones se sabe que el Universo está (poseen centenares de miles de millones de en expansión y a esta se le opone la fuerza de estrellas). gravedad. Actualmente algunos autores pien- Además de estrellas las galaxias contie­nen san que la fuerza de gravedad va a terminar nubes de gas y polvo interestelar. Las galaxias ganando contrayendo nuevamente al Universo. se las clasifica­ por su forma en:

Figura 3. Esquema de algunas morfologías galácticas. Los modelos elípticos vistos desde arriba pueden ser espiralados. Del mismo modo una galaxia espiralada vista de perfil puede corresponder a una elíptica o a una lenticular.

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Geologi�a corregido 1.indd 27 13/7/10 13:14:05 Nuestra Galaxia, en la cual el Sol es una paciones de estrellas llamadas cúmulos estela- estrella, tiene forma semejante a una lente cuyo res que pueden contener algunos miles hasta diámetro es del orden de los 70.000 años luz. cientos de miles de estrellas concentradas en El número de estrellas que la compone es del una región relativamente reducida de espacio. orden de los cien mil millones (1011). También las galaxias están aglomeradas for- La galaxia más próxima es Andrómeda y mando cúmulos. Nuestra galaxia pertenece a está a un millón de años luz. El diámetro del uno de estos cúmulos llamado Grupo Local, Universo conocido se estima en mil millones constituido por 17 de ellas, entre las que se de años luz (109). destacan la Galaxia de Andrómeda parecida El Universo está en expansión, debido a ello a la Vía Láctea, la del Triángulo y otras meno- con una correlativa velocidad de expansión, res como las Nubes de Magallanes. Algunos

MICRO Y MACRO COSMOS se estima una edad de 4000 millones de años. cúmulos de galaxias llegan a contener más de Otras estimaciones de edad se realizan con 100.000 de estas. los isótopos radiactivos de ciertos elementos. La fracción de materia que no forma parte Por ejemplo la vida media del uranio es 4.500 de las estrellas está constituida por gas y polvo millones de años, se deduce que la formación cósmico. Las estrellas que vemos que se han de este elemento es mayor que 4500 Ma. condensado a partir de este material intereste- lar y a lo largo de su vida devuelven al medio En los últimos años estudiando los siguien- interestelar parte o la totalidad de ella. Este tes sistemas: intercambio de materia dio lugar a la formación de la mayor parte de los elementos químicos. U235------Pb207+7He Estrellas: son grandes condensaciones de U238------Pb206+8He materia que emiten luz a causa de su elevada Th232------Pb208+6He temperatura. No solamente emiten luz visible Re187------Os187 sino también desde ondas de radio hasta rayos X y al mismo tiempo lanzan al espacio distintas conducen a una cifra de 13.000 Ma para la edad clases de partículas. del Universo. Existen otros objetos que emiten luz como ser las agrupaciones de estrellas de distintos Los isótopos más usados para este tipo de tamaños, las más notables de las cuales son las cálculos son: galaxias y los cúmulos estelares. Reacciones termonucleares: los procesos que K40------vida media 1,33.109 mantienen la energía radiante de las estrellas Rb87------vida media 5,0.1010 durante miles de millones de años son las reac- U235------vida media 7,1.108 ciones termonucleares de fusión de diferentes U238------vida media 4,5.109 elementos químicos. Re187------vida media 5,0.1010 Si dos núcleos atómicos se aproximan entre Th232------vida media 1,39.1010 sí experimentan una fuerza de repulsión que tiende a separarlos (son fuerzas de tipo eléctri- Los astrofísicos dan una edad de 25.000 Ma cas y las cargas positivas de ambos núcleos se sobre condiciones de la relación ”elementos rechazan). Los núcleos están constituidos por pesados/H”. Por lo tanto la edad del Universo protones y neutrones que se atraen entre sí por debe de estar dentro del lapso 10.000 a 30.000 fuerzas nucleares que interactúan a cortas dis- Ma, con un valor estimado como más probable tancias. Estas fuerzas se distinguen de las elec- de 15.000 Ma. trostáticas porque estas últimas interactúan Galaxias: son enormes agrupaciones estela- hasta cualquier distancia. A cortas distancias res, contienen entre 1000 millones y varios cen- las fuerzas nucleares son más intensas que las tenares de miles de millones de éstas. Nuestro electrostáticas de repulsión y se producirá una Sistema Solar pertenece a una Galaxia llamada reacción nuclear de fusión, formándose una Vía Láctea, corresponde a una galaxia media- nueva combinación de protones y neutrones y na que reúne a más de cien mil millones de dando lugar a un nuevo núcleo. estrellas. Dentro de la galaxia existen subagru- En las reacciones de fusión, al juntarse dos

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Geologi�a corregido 1.indd 28 13/7/10 13:14:06 núcleos se forma otro más compacto y en el de un ciclo al otro por lo cual los ciclos de once proceso se disipa energía. La masa del nuevo años se tienen que agrupar por pares de tal núcleo es algo menor que la suma de las masas modo que la duración real de un ciclo com- de los dos núcleos que se han combinado. Este pleto es de 22 años. Existen períodos de baja defecto de masa se ha transformado en energía actividad durante los cuales no se observan según E= m.c2 o sea que la energía desprendida manchas (por ejemplo. el denominado mínimo es igual a la masa disipada por la velocidad de de Maunder ocurrido entre 1645 y 1715 que la luz al cuadrado. La rapidez con que se produ- entre otras cosas tiene implicancias climáticas ce una reacción nuclear está en función directa en nuestro planeta provocando un descenso con la densidad del gas y su temperatura. térmico medio, “Pequeña era glacial”). Se ha demostrado también que hay una periodici-

m1 + m2 = m3 + energía; m3 < m1 + m2 dad de 22 años de la radiación lumínica media MICRO Y MACRO COSMOS solar. De tal manera que cada 22 años hay Si suponemos que el Sol está formado por H; una disminución de la actividad solar y por en la transformación de 4 H+ o sea 4 protones lo tanto llega menor radiación al planeta. Se en uno de He++, se pierde 0,008 de la masa cree que una disminución del orden de 1% inicial de la reacción. Si todo el H del Sol se de la energía solar que llega a la Tierra puede transforma en He se generaría energía equiva- provocar un enfriamiento medio de 1ºC. Estas lente a la que emite hoy en día durante 10.000 tormentas solares además generan una mayor millones de años. cantidad de partículas atómicas y subatómicas Funcionamiento del Sol: Es un astro com- que interfieren con nuestro campo magnético plejo constituido por un núcleo con tempera- generando entre otras cosas las auroras, en las turas del orden de 14.106 ºC donde ocurren las zonas polares, y las interferencias en las comu- reacciones termonucleares, luego sigue una nicaciones radioeléctricas. De tal manera que zona radioactiva con temperaturas del orden podemos decir que la radiación solar afecta de los 100.000 ºC, esta a su vez está cubierta sobre el medio ambiente terrestre. La radiación por una zona convectiva, estas zonas son electromagnética solar penetra hasta el suelo inaccesibles a la observación directa y allí se pero su componente UV (ultra violeta) sólo genera la energía y el campo magnético. Lo alcanza las capas altas de la atmósfera y ade- que se observa es la superficie solar denomina- más deforma, junto con la radiación cósmica, da fotosfera con una temperatura de 6000ºC a la magnetósfera terrestre. la que le sigue la cromosfera y luego la corona Desde una tercera parte del radio solar hasta solar que se desarrolla hasta varios radios sola- la superficie, la materia es tan opaca que para res. En las zonas externas ocurren fenómenos evacuar calor hierve produciéndose corrientes energéticos en los que interviene gas ionizado, convectivas que transportan materia caliente campo magnético y partículas aceleradas. En desde abajo hacia arriba, se enfría y se vuelve a la superficie solar se observan una serie de hundir para calentarse nuevamente (zona con- estructuras entre ellas se destacan las protube- vectiva). Por debajo de esta zona las reacciones rancias que son desprendimientos de plasma nucleares producen la energía del Sol (zona solar en forma de arcos como si fueran grandes radioactiva). llamaradas que vuelven a ser incorporadas al astro, la granulación es una evidencia de las corrientes convectivas internas y las manchas ¿Por qué no explota el Sol? solares constituyen las manifestaciones más evidentes de la actividad solar. El Sol se autoregula. Supongamos que las Las manchas solares se tratan de zonas reacciones nucleares se incrementan en su oscuras de la fotósfera, en las que el campo núcleo; la temperatura asciende y la materia magnético es intenso. Su número y dimensio- se dilata (por la ley de los gases perfectos) y nes constituyen un indicador de la actividad en consecuencia la temperatura disminuye por solar. Poseen una periodicidad de once años disminución de la densidad que hace que dis- que demuestra la existencia del ciclo solar. El minuyan las reacciones nucleares. Esto último campo magnético de las manchas se invierte hace que el núcleo se contraiga, aumentando

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Geologi�a corregido 1.indd 29 13/7/10 13:14:06 de nuevo la densidad y por lo tanto las reaccio- parte de la del Sol. Ese cuerpo solo se calienta nes nucleares y la temperatura (se produce un hasta el rojo y apenas puede verse. ritmo con este mecanismo). Si Júpiter tuviera una masa 100 veces mayor Para que un cuerpo en su centro tenga la pre- se transformaría en una pequeña estrella. La sión suficiente y por ende la temperatura sufi- presión en su núcleo sería suficiente como para ciente para iniciar una reacción nuclear debe que se iniciaran reacciones de fusión nuclear de poseer una masa equivalente a la quinta

Combustión del H

Reacción

MICRO Y MACRO COSMOS H+ + H + → D + e+ + m Referencias D + H+ → He + γ H+ = protón g = radiación electromagnética He3 + He3→He4+ H + + H+ He4 = 2p +2n m = neutrino e+ = positrón D= deuterio= 1p+1n He = helio= 2p + 2n

Esta es solo una de las reacciones que ocurren en el Sol, donde el H se transforma en He.

Otras posibilidades de producir He a partir del H es utilizando núcleos de C, O2 y N2 como intermediarios.

En 1996 se descubrieron una decena de El origen de los elementos objetos alrededor de estrellas próximas, algu- químicos nos son planetas del tipo Tierra, otros son planetas gigantes tipo Júpiter y los últi- Se suele suponer que una galaxia en sus mos son enanas marrones con características principios está compuesta por H, He y D y intermedias entre los grandes planetas y las fracciones menores de otros elementos ligeros. estrellas pequeñas. Esta materia sería la base de la síntesis de los En el Sistema solar se reconocen dos tipos demás elementos químicos. de planetas, los pequeños o telúricos de com- La formación de nuevos núcleos atómicos posición silicática, y los planetas gigantes que se denomina nucleosíntesis. Este proceso son fundamentalmente gaseosos. a escala galáctica es complicado. El resulta- Los astrofísicos calcularon que los planetas do general es la constitución paulatina de no pueden crecer indefinidamente, probable- núcleos de elementos cada vez más pesados. mente no más de 12 o 13 veces la masa de El número de incógnitas que intervienen en Júpiter (quinto planeta del sistema solar, 318 estos procesos es muy grande. La tempera- veces más masivo que la Tierra). Entre este tura necesaria cada vez es más elevada en límite y hasta entre 70 a 80 veces la masa de la evolución de la nucleosíntesis. A partir de Júpiter hay una categoría particular de objetos los 5.000 millones de grados centígrados, los denominados enanas marrones. Tienen el bri- fotones presentes ya comienzan a desintegrar llo de las estrellas más pequeñas y el tamaño ciertos tipos de núcleos. Al aumentar más la de los planetas más grandes, pero desde el temperatura se produce Fe y elementos de punto de vista físico no son lo uno ni lo otro. masas nucleares parecidas. Por encima de los Más allá de las enanas marrones se halla el 10.000 millones de grados el Fe también se dominio de las estrellas. Estas tienen una masa desintegra. Los elementos más pesados que el superior a 70 a 80 veces la masa de Júpiter, es Fe se forman por otros mecanismos (captura decir 0,07-0,08 veces la masa del Sol. de N con emisión de e-). El Universo nació del “Big Bang” y los pri- Las enanas marrones, meros elementos en formarse fueron el H y el pronosticada su existencia He hace unos 15.000 Ma (Cuadro Cósmico). teórica, fueron vistas por primera vez en Los otros elementos más pesados se originaron diciembre de 1995. en las estrellas, los más pesados como el U se

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Geologi�a corregido 1.indd 30 13/7/10 13:14:06 originaron gracias a las ondas de choque gene- fuerte que producen la fusión de dos protones radas en las explosiones de las supernovas. dando núcleos de He (2p + 2n), en esta reac- Violentas explosiones estelares esparcieron ción se emiten dos positrones ,dos neutrinos y los elementos por el espacio y la atracción energía como se vio más arriba (una reacción gravitatoria los reunió en nuevas estrellas y similar , denominada fusión nuclear, donde 4 planetas, mientras que el electromagnetismo p se transforman en un núcleo de He para pro- construyó con ellos las moléculas más comple- ducir energía es la base de la bomba H). jas entre las cuales se encuentran aquellas que Al ir concentrándose el He por este mecanis- permitieron el origen de la vida. mo en el centro de la estrella, la temperatura y O sea que hace 15.000 Ma se generó la densidad del núcleo aumenta para mantener materia en una violenta explosión (Big Bang), el equilibrio de las presiones, mientras la estre-

en la cual, en muy pequeña fracción de lla se hace inhomogénea ya que el núcleo se MICRO Y MACRO COSMOS segundo los quarks (partículas elementales) contrae y la parte más externa se dilata hasta se aglomeraron en protones y estos a su vez multiplicar por 50 su radio inicial. Una estrella generaron núcleos atómicos de He. Las fuer- como el Sol se transformará rápidamente en zas gravitatorias generaron aglomeraciones una gigante roja, fría y luminosa dilatándose de estos materiales de las cuales se formaron hasta la órbita de la Tierra donde la vida no se nubes que generaron estrellas agrupadas en podría sostener. El núcleo de la gigante roja se galaxias. Huellas de estas irregularidades sigue contrayendo y aumenta su densidad y iniciales se detectan en la radiación de fondo temperatura y se generan nuevas reacciones de microondas. nucleares que generan energía donde ahora El C y N, como otros elementos básicos para el combustible es el He dando lugar a Be y la vida se sintetizaron en el interior de estrellas C. La fusión del C con el He genera oxígeno. ya desaparecidas. En las reacciones químicas Paralelamente se generaron en menor cantidad comunes, la fuerza eléctrica reordena los elec- elementos más ligeros como Li y Be. Esta fase trones de las capas externas de los átomos; en de gigante roja, para una estrella como el Sol, las reacciones nucleares la interacción fuerte dura escasos centenares de millones de años, reorganiza a los protones y neutrones en el en la etapa final, la estrella expulsa sus capas núcleo atómico generando nuevos núcleos. La más externas a partir de las cuales se forma suma de las masas de los nuevos núcleos es una nebulosa planetaria. Finalmente el com- menor que las masas iniciales; esa diferencia bustible se agota y el núcleo de la gigante roja de masa se convirtió en energía de acuerdo a se congela formándose una enana blanca. E=m.c2. (E = energía, m = defecto de masa y c= La enana blanca se va enfriando, la cinética velocidad de la luz). La energía nuclear es muy de los gases no es suficiente como para con- superior en intensidad a la energía química (la trarrestar la gravedad ya que el C y el O de unidad de energía nuclear es el megatón [1 su interior están en estado cuasi cristalino, la millón de toneladas de explosivo químico]). estrella equilibra la presión gravitatoria con la Una estrella como el Sol posee suficiente repulsión de los electrones de dichos elemen- combustible como para durar funcionando, tos. Cesa la producción de energía nuclear y la como lo hace actualmente, durante 10.000 Ma generación de nuevos elementos, se va enfrian- y se calcula que nuestro Sol tiene una edad de do y se oscurece. 5000 Ma. El mejor laboratorio de elementos son las Una estrella es una esfera gaseosa en la estrellas de mayor masa que la del Sol. El final que existe un delicado equilibrio entre dos de estas estrellas es más corto y la P y la Tº de tendencias contrarias, el empuje hacia aden- su núcleo es mucho más intensa y la hacen bri- tro de la propia gravedad y la presión hacia llar 20.000 veces más que el Sol. El H se fusiona afuera (dilatación) de su interior caliente con en su núcleo unas 1000 veces más rápidamente un núcleo a 15.106 ºC. A dicha temperatura los y alcanza la fase de gigante roja en unos 10 Ma átomos de H pierden el electrón (se ionizan en lugar de los 10.000 Ma que tardará el Sol. La = plasma) y los protones chocan fuertemente mayor energía del núcleo generará una mayor entre sí venciendo la repulsión electroestática diversidad de reacciones nucleares, se genera- e interviniendo las fuerzas nucleares débil y rá además: de la fusión del C con C dará Na y

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Geologi�a corregido 1.indd 31 13/7/10 13:14:06 Mg, La fusión del O dará Si y S, y la del Si con rocosos como la Tierra. El gas remanente crea Si dará Fe. El núcleo del Fe ocupa una situación planetas grandes y gaseosos como Júpiter (es especial en la física nuclear, es el núcleo más muy difícil ver esta evolución pero se piensa fuertemente ligado. Para formar núcleos más que ocurre así). Estos planetas de otros sis- pesados que el Fe hay que aportar energía. temas son difíciles de detectar por medio de Una estrella con núcleo de Fe radia energía ondas electromagnéticas, por el momento se a una velocidad grande y explota como una los busca tratando de ver los efectos gravitato- supernova, el núcleo colapsa convirtiéndose en rios que causa en su estrella. Con las técnicas una estrella de neutrones inestable que luego disponibles no se pueden descubrir, por este explota emitiendo mucha luz (mil millones de método gravitatorio, planetas con masa menor soles) durante unas cuantas semanas, durante que las de Júpiter que gire alrededor de una

MICRO Y MACRO COSMOS las cuales se generan nuevos elementos que estrella similar al Sol. son despedidos al espacio en oposición a las La estrella de neutrones PSR B1257+12 gira y enanas blancas donde los nuevos elementos posee un campo magnético que genera ondas quedan retenidos en su masa. En la explosión de radio que llegan a la Tierra. Este objeto es de una supernova se generan elementos más un púlsar. Variaciones en la frecuencia de estas pesados que el Fe hasta llegar al U. En el cos- ondas pueden significar la presencia de un mos escasean los elementos más pesados que pequeño cuerpo que orbite a la estrella de neu- el Fe. Por cada 100.000 106 átomos de H hay trones. Con éste método se determinó para esta uno de U. Esto pudo ser corroborado cuando estrella de neutrones la existen­cia de varios en 1986 estalló una supernova (SN1987A) de planetas con masas 3,4 y 2,8 veces la masa de la 20 masas solares. Los ciclos sucesivos de naci- Tierra y en abril de 1994 se determinó un tercer miento y muerte de las estrellas enriquecen objeto del tamaño de la Luna. con elementos pesados el medio interestelar. Esos elementos se pueden determinar por espectrometría porque cada elemento absorbe Origen de los elementos una longitud de onda característica de fuentes lejanas (otras estrellas) que atraviesan el medio Hasta la década de 1930 no se sabía como que se investiga. Estas líneas de absorción tam- funcionaban el Sol y las estrellas, recién bién dan idea cuantitativa de dicho elemento después del descubrimiento de la energía comparado con la cantidad de H. nuclear por Otto Hahn (1879-1968), premio En una galaxia espiralada, como la Vía Nobel de la Química en 1944, posteriormente Láctea, el gas interestelar se aloja preferente- llamada fisión nuclear, se tuvo idea de la mente en los brazos. En estos lugares, y con enorme energía desprendida en ese tipo de el método de espectroscopía de absorción; se reacciones que luego fue explicada por Hans determinaron más de 100 tipos distintos de Bethe comprendiéndose así su funcionamiento

moléculas, entre ellas NH3, H2O, CO, aminoá- y la formación de nuevos elementos.De acuer- cidos (glicina), hidrocarburos complejos. do con el contenido de la nota de la redacción El Sol está constituido por un 99% de H y He, de Mundo Científico, de diciembre del 2000, el 1% restante corresponde a hierro y otros ele- el H y probablemente el He formados poco mentos pesados. Por lo tanto el sistema solar se después del Big Bang se fueron agregando formó a partir de elementos creados en estre- permitiendo luego las reacciones de fisión y llas anteriores al Sol. El C y el O lo heredamos fusión nuclear ocurridas en el funcionamiento de estrellas ancestrales. de las primitivas estrellas conduciendo ello Estudiando las nebulosas como la de Orión, a la síntesis de los elementos químicos hasta los astrónomos pueden ver el nacimiento de el peso atómico del Fe. Los elementos más estrellas (se estudia con luz IR ya que el polvo pesador que el Fe como el Au y U, entre interestelar frena la luz normal pero no a esta). otros, se generaron en otros procesos más A medida que el gas se va acumulando para energéticos aún relacionados con la muerte formar una estrella, se genera un disco gira- de las estrellas. O sea que el H presente en torio de gas y polvo. Mientras la estrella se una estrella en formación por el agregado de condensa, el polvo se aglutina y crea planetas p+ y n0 produciría nuevos núcleos atómicos

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Geologi�a corregido 1.indd 32 13/7/10 13:14:06 de elementos cada vez más pesados hasta el ¿De dónde provino tanto polvo en nuestra peso atómico del Fe; para la formación de los galaxia? De acuerdo con Greenberg (op. cit) elementos más pesados que el Fe serían nec- cuando comenzó el Universo hace unos 15.000 esarias las enormes energías desprendidas de Ma no había polvo. Las galaxias estaban con- las explosiones de supernovas. stituidas por H y He y algo de otros elementos ligeros. Las nubes de H y He se iban conden- sando por gravedad para formar estrellas. Nuestra galaxia poseía al principio estrellas Polvo interestelar gigantescas del tipo O y B que explotaron como supernovas unos 5 Ma después de De acuerdo con Greenberg (2001) las nubes su formación, generando en éste mecanismo, de polvo interestelar actúan de pantalla res- entre otras cosas, estas nubes de polvo. Las MICRO Y MACRO COSMOS pecto de la luz de las estrellas que se encuen- ondas de choque de otras supernovas posteri- tran por detrás. Están constituidas por partí- ores fueron destruyendo este polvo y nuevas culas diminutas de polvo cósmico y se piensa explosiones generaron más cantidad, de tal que tuvieron importancia en la evolución de manera que después de 5000 Ma de que se nuestra galaxia y por ello es que son objeto de inició este mecanismo comenzaron a formarse estudios en cuanto a su composición química gigantes rojas. A medida que estas estrellas se y distribución. Estas nubes se concentran en enfriaban se generaba más polvo despedido el plano galáctico preponderantemente en la al espacio interestelar. Como el ambiente era parte inferior de los brazos espiralados. Las muy frío, el agua se congelaba alrededor de partículas que constituyen este polvo tienen partículas silicáticas. Parte de estas nubes eran el tamaño de las del humo de un cigarrillo y tan densas que no dejaban pasar la luz de otras la absorción de la luz proveniente de estrellas estrellas que se encontraban por detrás, mien- que se hallan por detrás indican que por lo tras que en otras partes de estas nubes, donde menos se pueden reconocer tres tipos: su densidad era suficiente como para que actuara eficientemente la gravedad, se genera- - Aquellas que filtran la luz en la parte del ban estrellas menores como nuestro sol. espectro electromagnético correspondiente El material de la nube está constantemente a la luz visible se hallan constituidas por renovándose. Cuando una nube se contrae en granos cuyos tamaños son del orden de 0,2 la formación de una estrella los materiales se por 0,4 micrones y representan el 80% de la integran a la estrella o se condensa más tarde masa de la nube. Son partículas de núcleo para formar los planetas y asteroides, el resto silicático rodeados por un manto de mate- de la nube queda en un espacio donde la ria orgánica e hielo de agua. radiación UV se encarga de destruirla. - Partículas de menos de 0,005 micrones que representan el 10% de la masa total de la nube, se hallan constituidas probable- Radiación cósmica galáctica mente de sólidos amorfos carbonáceos. - Partículas menores de 0,002 micrones que El espacio interestelar es surcado por toda filtran la luz de los rayos UV lejanos, que clase de partículas (p+, n 0, e-, núcleos atómi- corresponden al restante 10% de masa de cos de todo tipo, etc.) que viajan a enormes la nube y estarían constituidas por hidro- velocidades de un extremo a otro de la galaxia. carburos policíclicos aromáticos. Esta funciona como un enorme acelerador de partículas, mucho más potente que cualquiera Estas nubes poseen una temperatura de construido por el hombre. La galaxia posee su -268 ºC y el espectro electromagnético de la propio campo magnético. luz proveniente de estrellas que las atraviesa Quasares (QSS: quasi stellar sources; fuentes indica la presencia de compuestos de Si, Fe y casi estelares) Son objetos casi puntuales con

Mg, agua congelada, CO, CO2, formaldehi- un diámetro 100 veces menor que nuestra dos y muchos otros compuestos. galaxia; su luminosidad es 100 veces superior

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Geologi�a corregido 1.indd 33 13/7/10 13:14:06 a la de una galaxia normal. Parecen estar for- este tipo desprende mucha energía de tal man- mados por estrellas y gases y ubicados a dis- era que si una supernova hubiese estallado tancias muy grandes próximas a los límites del a menos de 33 años luz de nuestro sistema Universo conocido, y se alejan a velocidades solar, hace unos 20.000 años, probablemente cercanas a la de la luz. no se hubiere salvado nuestra civilización ya que la emisión de rayos cósmicos producidos En tanto que las leyes de las matemáticas por este evento hubiera generado una tasa de se refieren a la realidad, no son absoluta- mortalidad del 0,06% que habría sobrepasado mente seguras, y, en tanto son seguras, no se la tasa de ese momento que era de 0,05%. refieren a la realidad. A. Einstein. El registro de explosión de supernovas es de 14 en los últimos 2000 años. La presencia

MICRO Y MACRO COSMOS Agujeros Negros (objetos colapsados, estre- de uranio en la Tierra es una prueba directa llas de neutrones o estrellas congeladas) de la existencia de supernovas en el pasado de Estos cuerpos se hallan en el límite actual nuestra galaxia dado que estos elementos solo del conocimiento de la materia. Cuando una se pudieron formar durante el colapso de estos estrella llega a quemar todo su combustible tipos de estrellas. Los elementos químicos del termonuclear (H, He, C, O, Si, etc.) en sucesivas Universo son resultado de procesos nucleares reacciones de fusión, y sin que estalle, se enfría que comenzaron con el Big Bang y que con- y se contrae. tinuaron en el interior de las estrellas y en el Las densidades de estos cuerpos varía entre medio interestelar. El H y D y parte del He y 1 Tm/cm3 (sería la masa del Sol en un volumen Li se generaron a 109ºK durante los 3 primeros como el de la Tierra) a 100 millones de Tm/cm3 minutos del Universo. El resto de los elemen- (en este último caso sería una masa como la del tos se originaron por reacciones nucleares Sol en un cuerpo de 10 km de radio), ocurridas en el interior de las estrellas. Estos cuerpos al contraerse por los efectos La materia difundida después del Big Bang, de su propia gravedad generan una estrella de principalmente H y He, se contrajo por acción neutrones, ya que los electrones de los átomos de la gravedad dando lugar a las protoestrel- pasan al núcleo y se combinan con los proto- las. Cuando la temperatura interna de las nes para dar neutrones con desprendimiento estrellas supera los 10.106 de grados comien- de neutrinos. Si la masa de la Tierra estuviera zan los procesos de nucleosíntesis. La tem- contenida en 1 cm3, se necesitaría la velocidad peratura interna depende de la masa, por eso de la luz para escapar. Como ello no es posible las protoestrellas de masa inferior a 0,01 de la se transformaría en un agujero negro. El límite masa solar se terminan convirtiendo en enanas de no escape de la luz por efecto de masa se marrones. Las estrellas más masivas al quemar llama “horizonte de sucesos”. H y He generan elementos más pesados como Estos tipos de estrellas se verificaron a fines el C, N, O, etc. que salen expulsados al medio de la década del 70 al descubrirse los pulsares, interestelar. De tal manera que generaciones que son, casi con certeza estrellas de neutrones de estrellas posteriores, como nuestro Sol, con un movimiento de rotación muy rápido. poseerán tanto elementos primigenios como el Los rayos de luz son desviados y atrapados H y el He y además aquellos productos de esa por esos cuerpos (agujeros negros). Se estima combustión. O sea que los elementos pesados que el radio mínimo que puede tener un cuer- van aumentando con el tiempo. po como la masa del Sol es de unos 3 Km. En una estrella cuya masa es superior a 8 masas solares, la temperatura interior alca- nza un valor crítico de 10.106 ºC, el H y el Agujeros negros He y otros núcleos más estables como C, O y Si comienzan a fusionarse para generar El mecanismo de formación de un Agujero núcleos más pesados como Fe, Ni y otros Negro según Israelian y Casares (2001) es metales. La estructura de una estrella es el de contracción gravitativa de una estrella tipo cebolla en la que cada capa genera un muy masiva como las supernovas cuando se tipo de núcleo distinto. En las capas más le termina el combustible. Una implosión de externas continua la fusión del H y en las

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Geologi�a corregido 1.indd 34 13/7/10 13:14:07 capas más internas, más calientes, la de 1642) quién basado en el pensamiento de elementos cada vez más pesados a medida Copérnico dio las leyes básicas de la mecánica que nos sumergimos en su interior. de la caída libre de los cuerpos, conceptos que Cuando la temperatura interna supera los posteriormente Newton (1642-1727) incorpo- 100.106ºC, el enfriamiento es dominado por la ró para explicar las tres leyes del movimiento generación de neutrinos, y las zonas internas que gobiernan no sólo los fenómenos terres- colapsarán. Esta fase de contracción posee dos tres sino también los movimientos de los características, una es que se ha consumido cuerpos en el espacio, recién entonces filóso- toda la energía nuclear concluida la nucleosín- fos, físicos y matemáticos comenzaron a dar tesis del grupo del Fe (Fe, Ni, etc.) y la otra el pensamientos más acabados sobre el origen núcleo de la estrella se vuelve inestable experi-

del Universo. Entre esos pensamientos mere- MICRO Y MACRO COSMOS mentando una pérdida de presión debido a las cen destacarse los del alemán Manuel Kant + - 0 formación de neutrones (p + e n ). (1724-1804) quién proponía la idea de que el Seguidamente la contracción produce reac- Universo estaba constituido por universos ” ciones de foto desintegración que absorben islas” que se ubicaban dentro del universo de energía (hasta ahora la energía era emiti- dimensión infinita. Con el mejoramiento de da) y conducen al colapso del núcleo. Con los instrumentos de observación y el desarro- este mecanismo se construirían las estrel- llo de nuevas matemáticas se fue avanzando las de neutrones o agujeros negros. Este en la concepción de nuevos tipos de univer- colapso genera una emisión muy grande de sos. Se dejó de lado la geometría euclidiana y energía en corto tiempo pudiendo invertir la se incursionó en otras como la propuesta por implosión de la estrella y producir la expul- Lobachesvsky y Bolyai en 1829 y 1832 respec- sión de las capas externas. La explosión de una supernova (hasta 10 tivamente y la de Riemann en 1854 referidas masas solares) emite grandes cantidades de a espacios curvos. Vino la etapa de la teoría materia rica en metales en el espacio interest- de la Relatividad con la cual Einstein en 1917 elar. Los detalles físicos de este proceso son enuncia su modelo de universo isótropo, muy complejos y no bien comprendidos. homogéneo, infinito y estático. También en 1917 el Holandés de Sitter (1872-1934) postula otro modelo, también relativista. Otros auto- res que agregan nuevas ideas son Eddington Teorías sobre el origen del (1882-1944) y Fridmann en 1922. Universo Las observaciones y mediciones continúan, ya en 1842 el austríaco Doppler describió El pensamiento del hombre respecto del el fenómeno que hoy se conoce como efec- origen del Universo viene de la antigüedad. to Doppler en el cual cuando una fuente Las diversas religiones dieron sus reflexio- de sonido se aleja o se aproxima al oyente, nes, por ejemplo la tradición judeocristiana lo la frecuencia varía, aumenta aparentemente describe en el Antiguo Testamento (Génesis). cuando la fuente acústica se aproxima y Pero más modernamente, después que el luego disminuye cuando se aleja, ello per- polaco Nicolás Copérnico (1473-1543) diera mite hacer un cálculo de la velocidad del los fundamentos del heliocentrismo (donde objeto emisor y/o el observador. Lo mismo la Tierra y los planetas giraban alrededor ocurre con las ondas lumínicas donde su del Sol y a su vez nuestro Planeta gira sobre frecuencia disminuye cuando la fuente y el si mismo una vuelta completa cada 24 hs observador se alejan y la longitud de onda para producir el día y la noche refutando el correspondiente aumenta pues es inversa- pensamiento aristotélico del geocentrismo); mente proporcional a la frecuencia, por el después de Juan Keppler (1571-1630) con la contrario cuando la fuente y el observador se descripción de las tres leyes que explicaban aproximan la longitud de onda disminuye. aún más profundamente el movimiento de Huggins (1824-1910) se dedicó a usar este los planetas; después de Galileo Galilei (1564- efecto para medir distancias de cuerpos celes-

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Geologi�a corregido 1.indd 35 13/7/10 13:14:07 tes y ya en 1868 anunció que la estrella Sirio condensado estaba constituido por radiacio- se alejaba de nosotros a una velocidad de 47 nes y neutrones. Denominó “Big Bang” a la km/s. Más adelante se pudieron fotografiar gran explosión y comenzó la expansión. Los los espectros lumínicos de las estrellas, en neutrones con una vida media de 13 minutos 1917 Slipher en el Observatorio Lowell (USA) se desintegraban en protones más electrones, determinó la velocidad de aproximación de pero después de los primeros 5 minutos la nebulosa Andrómeda en unos 240 km/s, esas partículas se asociaron formando los pero en general las otras nebulosas se aleja- elementos tal cual hoy los conocemos. A ese ban. Estas observaciones empezaron a dar un caldo primitivo le dio el nombre “ylem” que aspecto más dinámico al Universo. Hubble en griego significa sustancia primordial. El (1889-1953) del Observatorio Wilson (USA) proceso de nucleosíntesis terminó una media MICRO Y MACRO COSMOS siguió con estas mediciones corrigió la velo- hora después. Hoy en día los conocimientos cidad determinada para Andrómeda en 48 del macro y micro cosmos avanzaron y en km/s ya que el resto a 240 km/s se debía a la forma muy sintética se piensa así: velocidad de giro de nuestra galaxia, pero el Universo con explosión inicial: esta teo- mayor aporte hecho por él fue en 1929 sobre ría parte del conocimiento­ sobre la expan- la medición del alejamiento de las galaxias sión actual del Universo. Hace unos 15.000 más lejanas y que lo hacían en forma pro- Ma el Universo estaba empaquetado en un porcional a su mayor lejanía. Ello lo expresó punto (época de la singu­laridad). El Universo como vimos más arriba: empezó a partir de este punto con una gran explosión (Big Bang) donde precediendo a V=Hr la materia iba a modo de onda el espacio y el tiempo. Las galaxias que se alejan están desplaza- Algunos astrónomos sugieren que en opo- das hacia el rojo en el espectro lumínico, o sición a esta teoría está la del Uni­verso regu- sea que la longitud de onda ha aumentado. lar (Bondi y Gold, 1949). Según estos autores Se continuó con el avance y mejoramiento el Uni­verso no sólo presenta un mismo aspec- de los conocimientos. En 1956 se inicia la to general (textura) en todas las direcciones radioastronomía, en la cual se miden otras y desde cualquier posición que se lo obser­ longitudes de ondas distintas a la de la luz, ve, sino que este aspecto no cambia con el se corrobora el efecto Doppler y el de mayor tiempo. Esta teoría admite la expansión del velocidad de alejamiento a mayor distancia Universo, por lo tanto se ve obligada a postu- de las galaxias. El Universo se “agranda”. lar la creación continua de materia (los cálcu- En 1927 el belga George Lamaitre (1894- los muestran que es suficiente la creación de 1966), sobre las bases de la Teoría General un átomo de H por año y por cada 6 km3 para de la Relatividad propuso un nuevo pensa- que este modelo sea coherente). miento sobre un Universo evolutivo el cual Hoy en día los físicos desarrollan pensa- en sus inicios se hallaba concentrado en un mientos sobre bases matemáticas que deno- volumen que denominó “átomo primitivo” minan teoría de las cuerdas: con un radio de 150.000.000 Km. Este cuerpo explotó y se fragmentó. Es finito e ilimitado de acuerdo a la geometría de Riemann, la La Teoría de Las Cuerdas según Mukerjee cantidad de materia permanecía constante, (1996) está en proceso de reemplazar a la de por lo tanto en la expansión disminuía su las partículas fundamentales y evoluciona densidad. Luego pasó por un estadio en el hacia la Teoría del Todo (TOE, Theory of cual se detuvo la expansión y luego prosi- Everything) que entiende a los objetos más guió. En 1946 siguieron las ideas de Gamow elementales del Universo constituidos por (1904-1968) que apoyado en los conceptos cuerdas muy finas cuyas oscilaciones gen- básicos de la nucleosíntesis, postuló que unos eran todas las partículas e interacciones del 13.000.000.000 de años atrás el Universo muy Universo. Las cuerdas tienen 10-33 cm de

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Geologi�a corregido 1.indd 36 13/7/10 13:14:07 largo y vibran como las cuerdas de un violín según las cuales, y contra todo sentido y de diversas formas. común, el Universo crece con velocidad Como a cada cuerda le corresponde una creciente. Desde los años 20 se sabe de la frecuencia posee una energía fija por lo expansión del Universo y que las galaxias cual, de acuerdo a la mecánica cuántica, se se están separando pero se suponía que esta consideran partículas. La mecánica cuántica expansión era moderada, refrenada por la interpreta que las ondas pueden ser partícu- fuerza de gravedad. Si el universo acelera las. Las energías de vibración de las cuerdas su expansión es que existiría otra fuente de son las masas de las partículas elementales energía desconocida tipo antigravedad. Una (electrones, quarks y fotones). nueva interacción de este tipo, en general

Los quarks son partículas elementales que no le gusta a los físicos. Sin embargo en ese MICRO Y MACRO COSMOS poseen un tipo de carga parecida a la eléctrica congreso la mayoría de los físicos presente que se llama color. Por los efectos del color los la aceptaron. quarks se atraen entre sí con mucha energía y Desde hace unos 10 años se sospechaba se unen en parejas o tríos formando partículas que algo raro sucedía, pues no se alcanzaba mayores como los protones, neutrones, etc. A a observar la cantidad de materia suficiente los quarks nunca se los ve libres. como para frenar por gravedad la expan- La teoría de las cuerdas tiene validez en sión (eso era lo que suponía la teoría de la un espacio de 10 dimensiones. El espacio inflación). Algo falla en esa teoría ya que la real posee 4 dimensiones (3 espaciales y expansión no se desacelera a la velocidad el tiempo), las 6 dimensiones restantes se calculada cree que se enrollan tan apretadamente que seres grandes como los humanos no las Antes de la Teoría de la Relatividad en pueden detectar. 1916 y de las primeras observaciones de la El hombre en los aceleradores modernos expansión cósmica ocurrida en la década sólo pueden “ver” tamaños de partículas de del 20 se creía que el universo mantenía su hasta 10-16 cm pero cuando funcione el acel- tamaño. El propio Einstein desconfió de sus erador del CERN a partir del 2005 esperan ecuaciones cuando advirtió que implicaban descubrir objetos de dimensiones inferiores un universo dinámico. La situación cambió que justifiquen la teoría. con las determinaciones de expansión de Hubble tal como predice la relatividad gene- ral para un universo que se expande. Desde Revolución cosmológica (extraído de hace años los astrónomos tratan de compro- Exploración del espacio-tiempo de bar que las galaxias más alejadas se apartan C.J.Hogan, R.P.Krishner y N.B.Suntzeff, en de esta relación simple (entre el corrimiento Investigación y Ciencia., marzo 1999). al rojo y distancia) ya sea porque el ritmo de En un congreso realizado en mayo de 1998 expansión ha cambiado a lo largo del tiempo sobre “La energía perdida del Universo” se o por que el espacio está curvado. Medir este presentó un problema nuevo de relevancia efecto constituye un objetivo crucial para los que se desprendía de las observaciones astrónomos. sobre las estrellas que habían estallado, ϕ = constante cosmológica de Einstein.

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Geologi�a corregido 1.indd 37 13/7/10 13:14:07 Tabla 3 Tipos de materia Tipos de materia Composición probable Indicio principal Contribución aproximada a ϕ

Materia visible. Materia ordinaria compuesta Las observaciones telescópicas 0,01 por p+ y nº

Materia oscura Materia ordinaria demasiado Los cálculos de la nucleosínte- 0,05 bariónica oscura para dejarse ver, p.e. sis y la abundancia observada estrellas marrones, etc. de deuterio. MICRO Y MACRO COSMOS Materia oscura no Partículas exóticas como los La gravedad de la masa visible no 0,3 bariónica. “axiones”, los neutrinos con alcanza para explicar las veloci- masa o partículas de gran dades orbitales de las estrellas masa que interactúan débil- dentro de las galaxias y de las mente. galaxias en los cúmulos.

“materia oscura” La constante cosmológica (la El fondo de microondas da a 0,6 cosmológica. energía del espacio vacío). entender que el cosmos es plano, pero no hay suficiente materia bariónica o no bariónica para que lo sea.

Al contrario que las otras fuerzas funda- cosmológica”. La fuerza que causa actuaría mentales que vincula la materia, la gravedad aún cuando no hubiese materia o radiación. es siempre atractiva, solo tira, nunca empuja. Su fuente seria una curiosa forma de energía O sea que el universo con el tiempo tendría que residiera en el espacio vacío. La constante que comprimirse. Ante esta posibilidad y cosmológica, como el éter, le da al vacío como pensando que el universo era estático y una especie de aura casi metafísica. estable, Einstein añadió un término a sus En los años 30 la constante cosmológica ecuaciones, la “constante cosmológica” que dio una de las primeras señales de vida lo estabilizaba con una nueva fuerza de largo en el intento que varios (Dirac, Feynman, alcance en el espacio. Si su valor era positivo, Achwinger y Tomonaga) hicieron para com- sería una fuerza repulsiva, una especie de binar las leyes de la mecánica cuántica con la antigravedad que impediría que el universo teoría especial de la relatividad. Estos autores se contraiga bajo su mismo peso. Einstein demostraron que el espacio vacío era más renegó 5 años más tarde de este concepto y lo complicado que lo supuesto. De sus estu- consideró su “mayor error”. dios resultaba que las partículas elementales En la teoría general de la relatividad la podrían surgir espontáneamente de la nada fuente de las fuerzas gravitatorias (atractivas y desaparecer de nuevo, siempre y cuando o repulsivas) es la energía. La materia no fuese en un tiempo cuya brevedad impidiera es más que una forma de energía. Pero el la medición. Estas partículas virtuales (así se término cosmológico es distinto. La energía las conoce) producen efectos mensurables, asociada a él no depende de la posición o alteran los niveles de energía de los átomos del tiempo, de ahí que se lo llama “constante y crean fuerzas entre las placas metálicas

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Geologi�a corregido 1.indd 38 13/7/10 13:14:07 neutras. De tal manera que el espacio vacío En las distintas ideas que se ponen en juego no está vacío, guste o no. para tratar de explicar al universo se encuen- Si las partículas virtuales pueden cambiar tra aún el pensamiento de Dirac sobre la las propiedades de los átomos, ¿podría afec- variabilidad de las constantes (por lo tanto no tar a la expansión del universo? serían constantes); o los que se inclinan por las Discrepancias entre la teoría y la observa- cuerdas. La cosmología en los años 80 decía ción es el problema cuantitativo más descon- que el universo era plano y estaba dominado certante de la física actual. Esto hace suponer por la materia. Estas ideas aparentemente no que habría alguna ley física no descubierta corren más. El universo o es abierto o está que anularía la constante cosmológica. Sin lleno de una energía de origen desconocido. embargo las nuevas observaciones cosmoló- Creo que las observaciones apuntan en favor gicas sobre la edad del universo, la densidad del segundo estado de cosas, ambos dan una MICRO Y MACRO COSMOS de la materia en su seno y la naturaleza de las visión de la física radicalmente nueva. estructuras cósmicas apuntan lo contrario.

Tabla 4

Las principales teorías:

Concepto Nota Comentarios

El Universo evolucionó a partir de Sobresaliente alto Pruebas convincentes obtenidas un estado más caliente. desde muchos ángulos de la astrono- mía y la Física

El Universo se expande tal como Sobresaliente bajo Pasa los exámenes pero muy pocos predice la Teoría de la Relatividad de tales exámenes han sido exigentes General.

La materia oscura constituida Notable alto Muchas líneas de pruebas indirec- por partículas exótica domina las tas, pero hay que encontrar todavía galaxias. las partículas y descartar las teorías alternativas.

La mayor parte de la masa del Notable bajo Prometedor ajuste de medidas Universo se distribuye de forma recientes pero tiene que hacerse suave; actúa de acuerdo con la mucho más para depurar las pruebas constante cosmológica de Einstein. y resolver problemas.

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Geologi�a corregido 1.indd 39 13/7/10 13:14:07 Tabla 5 CUADRO DEL TIEMPO COSMICO (Resumido de Investigación y Ciencia, Nº45)

Tiempo cósmico Epoca Suceso Años

0 singularidad Gran Explosión 20.109 10-43 seg Tiempo de Planck Creación de partículas 20.109 10-6 seg Era Hadrónica Aniquilación del protón-antiprotón 20.109 1 seg Era Leptónica Aniquilación par e- - e+ 20.109 MICRO Y MACRO COSMOS 1 min. Era de radiación Nucleosíntesis del He y deuterio 20 109 10.000 años Era de la materia Predomina la materia en el Universo 20. 109 1-2.109 años “ Comienzan a formarse las Galaxias 18-19.109 4.109 años “ Se forman las estrellas 6.109 15.109 años “ Se forman los planetas Se solidifican las rocas 4,6.109 16.109 años Era Arqueozoica Se forman las rocas terrestres más antiguas 3,9.109 17.109 años Vida microscópica 3.109 18.109 años Era Proterozoica Atmósfera rica en O2 2.109 19.109 años Vida macroscópica 1.109 19,5.109 años Era Paleozoica Fósiles más antiguos conocidos 600.106 primeros peces 450.106 primeras plantas terrestres 400.106 19,7.109 años Era Mesozoica Primeros mamíferos 200.106 Primeras aves 150.106 19,9.106 años Era Cenozoica Primeros primates 60.106 Aumentan los mamíferos 50.106 Homo sapiens 1.105

Las siguientes tablas y escalas tienen como fin tratar de facilitar al lector la comprensión y la ubicación en escala de fenómenos natu- rales

–Un trozo de roca cuyo diámetro fuera de 2,5 cm y se ampliara hasta el tamaño de la Tierra, sus átomos tendrían un tamaño variable entre una pelota de golf y una de tenis. ­–Unos 40.106 (40 millones) de átomos de H puestos en hilera tendrían una longitud de 1 cm. Los prefijos métricos que se usan en ciencia Física se ven en la Tabla 6:

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Geologi�a corregido 1.indd 40 13/7/10 13:14:07 Tabla 6

Prefijos métricos nombre multiplica por Procede del Significa

tera 1012 latín monstruo giga 109 latín gigante mega 106 griego grande kilo 103 griego mil mili 10-3 latín mil micro 10-6 griego pequeño nano 10-9 griego enano

pico 10-12 italiano pequeño MICRO Y MACRO COSMOS femto 10-15 danés quince atto 10-18 danés dieciocho

Si el Universo desde su inicio posee una edad relativa equivalente a 1 año los hechos ocurrieron en los siguientes tiempos figurados, Tabla 7:

Tabla 7

Acontecimiento tiempo figurativo Big Bang 0 hs del 1ro. de enero Vía Láctea 1ro. de mayo Sistema Solar 9 de septiembre Tierra 15 de septiembre inicio de la vida 15 de noviembre gusanos 16 de diciembre dinosaurios 25 de diciembre mamíferos 26 de diciembre humanos 31 de diciembre a las 22,30 hs. historia de la humanidad última hora y media nacimiento de Buda 31 de diciembre a las 23hs59’55” nacimiento de Cristo 31 de diciembre a las 23hs 59’59” 1/100

Renacimiento 31 de diciembre a las 23hs 59’58” Modernismo 31 de diciembre a las 23hs 19’59”

En la Tabla 8 se ve en escala el tamaño de algunos objetos naturales.

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Geologi�a corregido 1.indd 41 13/7/10 13:14:08 Tabla 8

Escala de tamaños en la naturaleza

Física de partículas 10-16 cm...... mínima distancia detectada por un acelerador de partículas. 10-12 cm...... protón Física atómica 10-8 cm...... átomo 10-4 cm...... moléculas orgánicas Biología 1 cm...... insectos ...... hombre 4

MICRO Y MACRO COSMOS 10 cm...... ballena Geología ...... montañas 108 cm ...... diámetro de la Tierra 1012 cm Astronomía 1016 cm...... distancia al Sol estrella más cercana 1020 cm ...... diámetro de la Vía Láctea 1024 cm Cosmología 1028 cm ...... Universo visible

En la Tabla 9 se aprecian las velocidades en que ocurren algunos fenómenos naturales:

Tabla 9 Extraído de Glashov, 1995

Inmovilidad

10-8 cm/s deriva continental 10-6

10-4 velocidad del crecimiento de un árbol minutero del reloj 10-2

1 tortuga 102 atleta en los 100 m llanos 104 sonido 106 velocidad orbital de la Tierra 108 electrón en un átomo 1010 cm/s velocidad de la luz

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Geologi�a corregido 1.indd 42 13/7/10 13:14:08 Tabla 10

Las interacciones, los fenómenos físicos y el espacio

Extraído de Glashov, 1995 ¿???????????????? UNIDAD 10-25 cm TGU (teoría de la gran unidad) quarks y leptones Débil 10-15 cm FISICA Fuerte núcleo atómico

átomo MICRO Y MACRO COSMOS 10-10 cm ELECTROMAGNETISMO 10-5 cm moléculas complejas como el ADN QUIMICA células 1 cm animales BIOLOGIA 105 cm montañas GEOLOGIA 1010 cm planetas sistema solar GRAVEDAD 1015 cm estrellas 1020 cm ASTRONOMIA galaxias 1025 cm cúmulos de galaxias 1030 cm ¿????????????????

Métodos y elementos de observa- ‑ Lente cuenta hilo, aumentos x10 y x20 ción de la naturaleza utilizados ‑ Lupa binocular por el hombre ‑ Microscopio óptico, hasta x1000 ‑ Microscopio electrónico, hasta x300.000 ­‑ Radiotelescopio (observa los lugares más ‑ Microscopio de efecto túnel, hasta x 45.106, alejados del Universo conocido) 45 millones de aumentos (se observa a nivel ‑ Telescopio molecular y atómico) ‑ Telescopio de aficionado ­‑ Acelerador de partículas, se “observan” ­‑ Anteojo larga vista x50 partículas de hasta 10-19 cm o sea 1/1000 del ‑ Ojo humano, aumento x1 núcleo de hidrógeno (protón).

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Geologi�a corregido 1.indd 43 13/7/10 13:14:08 Geologi�a corregido 1.indd 44 13/7/10 13:14:08 2 el sistema solar EL SISTEMA SOLAR

El Sistema Solar cósmico (giro completo del Sistema Solar alre- dedor del centro de la Galaxia) dura entre 225 El Sistema se halla ubicado cerca del borde y 250 millones de años. En la Tabla 11 se indica de uno de los brazos de la Vía Láctea, a unos su constitución y en la Tabla 12 se indica su 33.000 años luz (31.1016 km) del centro. El año tamaño relativo:

Tabla 11

Planeta Satélites

Mercurio no se conoce Venus no se conoce Tierra Luna Marte 1 Fobos, 2 Deimos Júpiter 1 1979 J1, 2 Amaltea, 3 Io, 4 Europa, 5 Ganímedes, 6 Calisto, 7 Leda, 8 Himalia, 9 Lysitea, 10 Elara, 11 Ananque, 12 Carme, 13 Pasifae, 14 Sinope Saturno 1 numerosos satélites pequeños, 2 Mimas, 3 Encelado, 4 Tetis, 5 Dione, 6 Rea, 7 Titán, 8 Hipeirón, 9 Japeto, 10 Febe Urano 1 Miranda, 2 Ariel, 3 Umbriel, 4 Titania, 5 Oberón Neptuno 1 Tritón, 2 Nereida Plutón 1 Caronte

Tabla 12

Si el Sol tuviera un diámetro de 11 metros: Mercurio giraría a 449 metros y su diámetro sería de 3 cm Venus giraría a 841metros y su diámetro sería de 9,5 cm Tierra giraría a 1 km y su diámetro sería de 10 cm Marte giraría a 1,8 km y su diámetro sería de 5,3 cm asteroides ...... Júpiter giraría a 6 km y su diámetro sería de 100 cm Saturno giraría a 11,1 km y su diámetro sería de 94 cm Urano giraría a 15,0 km y su diámetro sería de 40 cm Neptuno giraría a 36,0 km y su diámetro sería de 40 cm Plutón giraría a 46,4 km y su diámetro sería de 5,3 cm

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL EL SISTEMA SOLAR 45

Geologi�a corregido 1.indd 45 13/7/10 13:14:08 Dentro del Sistema Solar se suele usar como Analogía con el átomo de hidrógeno: si unidad de medida la unidad astronómica el núcleo tuviera el tamaño de una naranja (u.a.) que equivale a la distancia media entre ( aproximadamente 10 cm) y estuviera en la Tierra y el Sol (149.598.000 km). Según las la Plaza del Congreso de la Nación, donde medidas anteriores se ve que en el Sistema se halla el kilómetro cero, el electrón estaría Solar y en el átomo de H casi todo es espacio girando aproximadamente por el barrio de vacío. El Sol visto desde Plutón sería un punto Liniers ( a unos 11 km). luminoso o como una estrella grande. El átomo más pequeño de la tabla perió­ dica (H) es unas 5 veces menor que el átomo EL SISTEMA SOLAR más grande (U). Componentes del Sistema Solar

Junto con el Sol y los planetas (del Griego Copérnico en su libro De Revolutionibus = errante o vagabundo; ello se debe a que los suponía las órbitas planetarias como círculos. griegos veían como los planetas se desplaza- Previamente Aristóteles hablaba de esferas en ban entre las estrellas) se encuentran los saté- su libro sobre los Cielos, una dentro de la otra lites (o luna = compañero), los asteroides, los y cada una con su contenido de cuerpos celes- cometas y los meteoritos. tes. El alemán Kepler (1609) mejora el sistema Satélites: cuerpos rocosos como los planetas copernicano basado en los conceptos de su que giran alrededor de estos por gravitación. Es profesor danés Tycho Brahe y propuso que las un esquema similar al del Sol y los planetas. órbitas son elípticas [1ra. ley] y que el Sol está Asteroides o planetoides: son cuerpos tam- en uno de sus focos; los planetas se mueven bién rocosos que se supone corresponden a más rápidamente cuando están cerca del Sol material disperso de un planeta que estalló. (afelio) y más lentamente cuando están más Se mueven en su mayoría en órbitas de tipo lejos (perihe­lio) [2da. ley]; la línea imaginaria planetario entre Marte y Júpiter. Sus dimen- que une al Sol con el planeta barre superficies siones son variables predominando diámetros iguales en tiempos iguales y en 1618 enunció de 1 a 80 km. La masa total del conjunto de los que los cuadrados­ de los períodos de revo- asteroides no supera las 0,0003 de la masa de lución de los distintos planetas en torno al la Tierra. Hoy en día se piensa que correspon- Sol están en igual razón que los cubos de su den a materia que no llegó a acrecionarse lo distancia media al Sol [3ra. ley]. suficiente como para formar un planeta. Serie de Titius-Bode: las distancias medias de los planetas al Sol siguen una regla que defi- Asteroide Eros 433 examinado por todas ne una serie comose aprecia en la Tabla 13: partes (de Mundo Científico., 219 : 6) a= 0,4 + 0,3 . 2n Posee 34 km de largo, forma de maní, dos depresiones importantes y una masa de 7000 billones de Tm. Se halla situado entre Marte Tabla 13 y la Tierra. Su densidad es relativamente homogénea (2,67 g/cm3) y su composición n a a’ es parecida a la de una condrita, los meteo- ritos más comunes, indican que se trata de Mercurio 0,4 0,4 a= calculado un montón de polvo primigenio poco evo- Venus 0 0,7 0,7 a’= observado lucionado. Tierra 1 1,0 1,0 Marte 2 1,6 1,5 Cometas: datan probablemente de la época asteroides 3 2,8 2,9 de la formación del Sistema Solar. De vez en Júpiter 4 5,2 5,2 cuando uno de ellos se acerca al Sol y se con- Saturno 5 10,0 9,5 vierte en un cometa con una cabeza brillante Urano 6 19,6 19,2 de la que se desprende una “cabellera” (del Neptuno 7 38,8 30,9 Griego = coma = cabellera). Participaron en Plutón 8 77,2 39,5 la formación de los planetas, otros subsisten

46 EL SISTEMA SOLAR ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 46 13/7/10 13:14:08 en los confines del Sistema Solar. Son cuerpos se encuentra en el espacio interestelar, lo cual constituidos por material­ rocoso, hielo y mate- indicaría que los núcleos de los cometas han rial orgánico (el Halley pasó en 1986 y posee su sido muy poco modificados por la acción de la núcleo un tamaño de 2 a 3 km de diámetro, su radiación solar, y por lo tanto, se tratan de astros órbita se repite cada 70 años aproximadamen- muy primitivos del Sistema Solar. te) y al acercarse al Sol aparecen rodeados por Que el tamaño del núcleo, que es del orden una envoltura gaseosa de la que sale una cola de una decena de kilómetros y se conocía perpendicular a la superficie del Sol de varios desde hace tiempo, se determina cuando el millones de kilómetros; esta cola va creciendo cuerpo se halla lejos del Sol a pesar de su a medida que el cometa se acerca al Sol y luego baja reflectividad por el pequeño tamaño. La EL SISTEMA SOLAR a medida que se aleja va desapareciendo, está formación de la cola con su proximidad al Sol constituida por pequeñas partículas sólidas y se conocía desde hace mucho tiempo ya que el se genera por el empuje de la radiación solar cometa se calienta al acercarse a él y los hielos (viento solar), o sea que los cometas se van se subliman, es decir, pasan al estado gaseoso, “gastando” al pasar cerca del Sol. Cuando se en el espacio interplanetario, generando una acercan al Sol, el hielo pasa directamente del atmósfera alrededor de él que se dispersa en estado sólido al gaseoso y libera polvo, que forma de cola, según el sentido de la radia- genera un halo luminoso denominado coma. ción solar, ya que la atracción gravitatoria del En la etapa final de los cometas el núcleo núcleo es muy pequeña. Los cometas poseen se desintegra en una corriente de pequeñas dos colas, la de polvo, muy curvada, y la de partículas generando una “lluvia de estrellas” iones, que es rectilínea. La primera está cons- al caer sobre la Tierra. Las órbitas son elipses tituida por granos de polvo arrastrados por la muy alargadas, a tal punto que en algunos sublimación de los hielos y progresivamente casos puede ser una parábola o una hipérbola acelerados por el impacto de los fotones sola- (curvas abiertas) en estos casos los cometas res (presión de la radiación solar). Es brillante no pertenecerían al Sistema Solar y vagarían porque el polvo refleja la luz solar. La segunda por el espacio (son los casos menos frecuen- cola está constituida por iones provenientes de tes). Provendrían de la denominada nube de la disociación e ionización de las moléculas de Oort (astrónomo holandés quién la descubrió la atmósfera cometaria por la radiación UV del en 1950). Esta nube se halla ubicada a unas Sol y empujados por las partículas cargadas 60.000 unidades astronómicas. Las colas de del viento solar (protones y electrones). los cometas son fundamentalmente de polvo En el siguiente cuadro se ve la composición y llegan a formar una especie de enjambre a molecular de los volátiles cometarios. Estas lo largo de toda la órbita del cometa, cuando moléculas están frías (algunas decenas de la Tierra atraviesa uno de estos enjambres grados Kelvin). La molécula absorbe un fotón se observa una “lluvia de estrellas” o sea un solar y remite un fotón de longitud de onda fuerte aumento de estrellas fugaces. igual o superior por efecto de fluorescencia. El núcleo de un cometa es pequeño. Los Estos espectros estudiados no provienen de hielos calentados por el Sol dejan escapar molé- las moléculas madres nacidas de los hielos, culas, pero éstas, por efecto de la fotolisis gene- sino de las hijas producidas por fotolisis. rada por la radiación UV, son divididas y estos La distinción entre cometa y asteroide no es fragmentos eran lo único que el hombre podía muy clara, aunque un asteroide es más pétreo. determinar hacia la década del 80, y por lo tanto, Un cometa “viejo”, por los efectos de muchos tratar de reconstruir la composición del núcleo pasos cerca del Sol, por la volatilización de sus era muy engorroso. Más tarde, con el desarrollo hielos que ello acarrea, terminará pareciéndo- de las técnicas de observación, se pudo determi- se a un asteroide. Las cantidades de hielos y nar alguna de las moléculas constituyentes del material rocoso de un cometa son aproxima- núcleo (vapor de agua, ácido cianhídrico, gas damente similares. Ello se determinó, ante el carbónico, formaldehído y metanol). También paso del cometa Halley. se detectaron sustancias que sólo pueden con- Los cometas serían muestra de los planeteci- densarse en forma de hielo a muy bajas tem- males de la época de génesis del Sistema Solar

peraturas como el SH2 y polvo similar al que hace unos 4500 millones de años.

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Geologi�a corregido 1.indd 47 13/7/10 13:14:08 Los espectros moleculares dan la siguiente Meteoritos: Son cuerpos pequeños, meno- composición, ver Tabla 14 : res que un planeta, que caen en la superficie terrestre o viajan por el espacio. Al caer en la Tabla 14 superficie terrestre lo hacen a gran velocidad produciendo un roce intenso con la atmós- ABUNDANCIA DE LAS MOLÉCULAS fera inferior que genera el calentamiento del COMETARIAS CONOCIDAS meteoro con emisión de luz. Se estima que la edad es la misma a la del Sistema Solar MOLÉCULAS ABUNDANCIA (alrededor de 4500 millones de años). Los hay de distinta composición, los más comunes EL SISTEMA SOLAR H2O 100 están constituidos por silicatos, por hierro o CO 2 a 20 por una mezcla de ambos componentes, los CO2 3 hay también constituidos por materia vítrea H2CO 0,03-4 (tectitas). Estos cuerpos junto con los cometas CH3OH 1-8 han quedado errando dentro del Sistema Solar HCOOH <0,2 y periódicamente son atraídos por algún pla- CH4 <1? neta o el mismo Sol, e impacta con ellos con el NH3 0,1-1 correspondiente desprendimiento de energía HCN ~0,1 proporcional a la masa de los cuerpos. N2 0,02-0,2 H2S ~0,2 CS2 0,1 Una colisión cósmica develada por los OCS <0,3 circones. SO2 <0,001 S2 0,05 Hace 65 Ma en el límite de los períodos Cretácico-Terciario inferior (llamado límite Extraído de: Las moléculas de los cometas. Por D. K/T) tuvo lugar un impacto meteorítico de Bockelee-Morvan y J. Crovisier. Mundo Científico un cuerpo cuyo tamaño se estima en 10 km 154, 142/95 de diámetro y el lugar del impacto sería en la Península de Yucatán, México. De acuerdo con Rocchia (2000) el estudio de los circones El cometa periódico Shoemaker-Levy 9, se contenidos en los sedimentos producidos abrevia S-L 9, [nomenclatura que sigue la tra- por el impacto permite localizar dónde este dición inaugurada por Charles Messier hace ocurrió. Este autor sigue las observaciones más de 200 años en la cual el cometa descu- realizadas en circones por Krogh del Royal bierto lleva en nombre de sus descubridores, Ontario Museum quién dice que estos min- mientras que el número significa el orden de erales poseen características propias ya que cuerpos de este tipo descubierto por estos los átomos de Pb sustituyen al Zr en la autores] fue descubierto en marzo de 1993, estructura. La solución sólida producida por e impactó en Júpiter en julio de 1994 en 21 estos elementos es muy estable y el U de esa fragmentos que cayeron a lo largo de seis estructura es poco lábil. Pero el Pb producido días. A medida que el cuerpo mayor entraba por la desintegración del U no se inserta en en la atmósfera, generaba un chorro de gas la estructura. Esta característica permite usar que alcanzó los 3000 kilómetros de altura por a estos elementos U y Pb (producido por la encima de las nubes de amoníaco del planeta. desintegración del U) como geocronómetros. Este penacho gaseoso duró unos 6 minutos y En el momento de la formación del circón comenzó a desplomarse a lo largo de unos 10 solo incorpora U en la estructura y no hay minutos, por la compresión de los gases hubo Pb en su constitución (no hay Pb inicial) por emisión de energía infrarroja, este fue el prin- lo tanto el Pb que contienen los circones anti- cipal suceso del impacto que fue observado guos son producto de la radioactividad del desde la Tierra y desde satélites de observa- U que se halla en la estructura. El 207Pb y el ción astronómica. 206Pb se producen respectivamente de la des-

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Geologi�a corregido 1.indd 48 13/7/10 13:14:08 integración de los isótopos 235U y 238U. Los De acuerdo con Carusi (1995) estos objetos dos cocientes 205Pb/235U y 206Pb/238U consti- celestes errantes, como ya se dijo, son de dos tuyen dos determinaciones independientes tipos, los meteoritos y los cometas, y reciben de la edad de la formación de los circones. el nombre genérico de objetos NEO (del En un circón que no sufrió ningún efecto inglés Near-Earth Objets = objetos próximos térmico o de presión las edades que dan los a la Tierra). dos relojes son idénticas y se sitúan en un El estudio de los cráteres de la Luna brinda diagrama 207Pb/235U vs 206Pb/238U en una una gran información ya que este cuerpo, al curva denominada concordia. Los circones no poseer atmósfera, ni hidrósfera, con una

a lo largo de su historia geológica pueden actividad endógena limitada, conserva los EL SISTEMA SOLAR sufrir cambios como por ejemplo la pérdida cráteres de épocas primitivas del Sistema parcial o total del Pb radiogénico producido Solar. El estudio de los tamaños, forma y dis- por calentamiento. Cuando ello ocurre se tribución de éstos, permiten inferir de cómo pone a funcionar el cronómetro radioactivo era la Tierra antes de que la erosión borrase y las relaciones isotópicas arriba mencio- estas huellas aún teniendo en cuenta de que nadas se ubican por debajo de la curva de la Tierra, por su mayor masa (posee 81 veces concordia. Esta pérdida de Pb se puede la masa de la Luna) recibió una mayor canti- producir en los circones en las proximidades dad de impactos. Se estima que existen unos del impacto meteorítico, además estos min- 2000 cuerpos de tamaños mayores de 1 km erales afectados por el impacto desarrollan de diámetro con órbitas que podrían coli- una estructura lamelar típica y se encuentran sionar con la Tierra, de ellos sólo se conocen asociados a cristales de cuarzo con estructura unos cien. de impacto. El hallazgo de estos minerales Los sucesos catastróficos en la naturaleza con dichas estructuras son indicadores del son raros a escala humana, pero no a escala impacto meteorítico aunque el cráter pro- geológica donde la unidad de tiempo es el ducido haya sido erosionado. La dispersión millón de años. Continuamente el Planeta de estos minerales indicadores de impacto está siendo bombardeado por finas partícu- puede encontrarse en un área de varios miles las (menores de 1 mm), cada tanto el Planeta de kilómetros cuadrados. El método parece pasa por la órbita de un cometa en disgreg- sencillo pero en realidad es muy laborioso ación y es cuando vemos durante las noches pues se trabaja con minerales muy pequeños las llamativas “lluvias de estrellas”, durante del orden de 1 a 4 microgramos. el día la luz solar no permite ver este tipo de espectáculo. Las “lluvias de estrellas” suelen estar constituidas por numerosas partícu- las cuyo tamaño es del orden de 1 cm de Impactos meteoritos diámetro, que al ser atraídas por el campo de gravedad producido por la Tierra, rozan Existe la posibilidad de que algún mete- con la atmósfera, se calientan, se funden y orito o cometa de masa significativa impacte emiten luz. Los meteoritos que aparecen en sobre la Tierra. De hecho el Planeta se formó los museos se usan para la determinación a lo largo de 4.600 Ma por el impacto de de la composición química y mineralógica meteoritos y cometas. Los cuerpos grandes de parte del Sistema Solar y del interior de del sistema solar a su vez por el efecto de nuestro Planeta. estos impactos presentan en su superficie Se creó una escala dividida en cuatro gra- cráteres; la Tierra también los tiene pero por dos de tamaños propuesta por los investiga- los efectos del ciclo exógeno, como veremos, dores del Instituto de Ciencias Planetarias de se erosionan y desaparecen quedando pocas Tucson, Arizona, USA y de la NASA. constancias de estos impactos. De tal manera Grado uno: compuesto por objetos que que en el Planeta se reconocen cerca de un pocas veces llegan al suelo o no provocan centenar de cráteres formados casi todos daños apreciables cuyos tamaños son infe- ellos hacen menos de 200 millones de años. riores a 10 metros de diámetro. Son muy

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Geologi�a corregido 1.indd 49 13/7/10 13:14:08 frecuentes y ocurren constantemente, sobre polvo y de cenizas (producidas por los incen- todo los más pequeños. dios) que filtrarían la radiación solar duran- Grado dos: corresponde a objetos cuyos te muchos meses. Ello generaría un gran tamaños varían entre 10 y 100 metros de período de oscuridad donde sería imposible diámetro. Son mucho más raros, su frecuen- la función clorofílica con la consiguiente cia de caída es 1por siglo. El impacto de un muerte vegetal rompiendo gran parte de la cuerpo de 100 metros de diámetro llega a cadena trófica. La ausencia de luz solar haría preocupar, ya que se fragmentará por medio descender la temperatura del Planeta sobre de explosiones antes de llegar al suelo debi- el suelo afectando los sembradíos, al menos

EL SISTEMA SOLAR do a la gran diferencia de presión que sufre en el hemisferio donde ocurrió el accidente, entre su cara de choque con la atmósfera y produciendo una falta de alimentos general- la cara opuesta (entra a una velocidad de izada, carestías, epidemias, etcétera. 20 km/s) y liberará, si el objeto tiene unos Se supone que el tamaño “crítico” del 50 m de diámetro, una energía equivalente proyectil es de 1 km de diámetro. Tamaños a la de una bomba nuclear de 10 megatones inferiores de meteoritos producen fenóme- generando una onda de choque atmosférica nos locales, por encima de este tamaño fuerte que barrerá el suelo a lo largo de se producen efectos catastróficos sobre la muchos kilómetros a la redonda. Se cree estructura social realizada por el hombre. que un caso de este tipo fue el ocurrido en El impacto de grado 4 sería el de un cuerpo Tunguska, Siberia, provocado por un aster- mayor de 8 km de diámetro. Un impacto oide rocoso de 30 m de diámetro. Los efectos de este tipo es poco probable, sin embargo del impacto son aún hoy reconocidos ya que ello ocurrió en el pasado y va a ocurrir en el la explosión abatió bosques en una superficie futuro. Los efectos serían catastróficos para de 2000 kilómetros cuadrados. la vida, se produciría la extinción de gran Estos accidentes no tienen consecuencias cantidad de especies vivientes. globales desde el punto de vista ambiental o climático. Grados 3 y 4: son objetos de más de 100 El impacto de un cuerpo de 10 km de diá- metros de diámetro. Las consecuencias de metro que entra a una velocidad de 20 km/s este tipo de impactos serían planetarias. atraviesa a la atmósfera en 1 o 2 segundos y Se calcula que un cuerpo de 200 metros explotaría contra el suelo con una energía de de diámetro desarrollará al impactar una 1000 m106 megatones produciendo un cráter potencia de 5000 megatones (1 megatón = 1 de 100 km de diámetro; los efectos serían millón de toneladas de TNT), dando lugar en enormes, el material incandescente sería arro- mar abierto a olas de 3 metros de altura que jado en todas direcciones y volvería a caer alcanzarían los 100 m al llegar a la costa con sobre todo el planeta produciendo incendios y el destrozo consiguiente. destrucciones. Los incendios producirían gran Los proyectos de defensa que se elaboran cantidad de cenizas y de hollín, que junto con se refieren a estos tipos de accidentes. El la polvareda, impediría la llegada de la luz tercer grado sería provocado por energías solar por un par de años. El efecto invernade- del orden de 1 millón de megatones (las ro haría descender la temperatura 10 a 20 ºC, bombas de H más potentes no superan los generando heladas en pleno verano. La zona 100 megatones) o sea que sería una explosión de impacto sería afectada por un gran terre- equivalente a 10.000 bombas de hidrógeno, moto catastrófico a unos centenares de km aproximadamente equivalente a todo el arse- en su derredor. Los incendios producirían el nal nuclear generado por el hombre. agregado de C a la atmósfera generando piro- En un principio y de acuerdo con Carusi toxinas (productos de gran toxicidad) y lluvias (1995), luego de tal explosión, se generaría ácidas. Generaría condiciones muy graves en el “invierno nuclear” a gran escala debido la parte superior de la hidrosfera (donde se a la introducción en las capas superiores aloja la mayor cantidad de vida [fitoplancton de la atmósfera de grandes cantidades de que desarrolla una función fundamental en la

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Geologi�a corregido 1.indd 50 13/7/10 13:14:09 escala trófica marina]). A este período frío y de impactos. Se puede desviar de su trayectoria oscuridad le seguiría otro muy largo (millares a un cuerpo de cierta masa (grande como una

de años) durante el cual el CO2 agregado por montaña), incluso por medio de explosiones los incendios a la atmósfera genera un efecto nucleares se puede fragmentar un cuerpo para invernadero muy fuerte creando un clima que el efecto de impacto sea menor. tórrido, especialmente en los primeros cente- nares de metros de las aguas oceánicas. Algo por el estilo ocurrió en el planeta hace Los meteoritos 65 Ma (límite K-T). En todo el mundo se des- cubrieron estratos rocosos de esa fecha con El mayor meteorito hallado en la Tierra EL SISTEMA SOLAR un contenido anómalo en Ir, elemento muy fue en 1920 en Hoba en Namibia con un escaso en la corteza terrestre, pero abundante peso de 60 toneladas. Por supuesto que han en proporción en los asteroides. El impacto caído cuerpos más grandes pero estos se ocurrió en la península de Yucatán, México, destruyeron por los efectos del impacto, aún dejando un cráter de 200 km de diámetro (el se encuentran enterrados o fueron erosiona- objeto debería tener unos 10 km de diáme- dos. Estos cuerpos se comenzaron a formar en tro). Alrededor suyo se encuentran tectitas la nebulosa primitiva que rodeaba al protosol (material rocoso fundido por el impacto). hace unos 4600 Ma, se fueron acrecionando Este impacto debió (no está comprobado) de generando a los planetas y satélites, otros que- generar la extinción generalizada de muchas daron orbitando entre Marte y Júpiter y otros especies (dinosaurios, que ya venían decayen- quedaron con órbitas erráticas. do, ammonites y belemnites). Dice Baruch (2000) que algunos asteroides Este acontecimiento en los últimos 600 Ma de masa suficientemente grande alcanzaron no fue el único. Esto plantea la siguiente temperaturas como para fundirse parcial- pregunta: ¿cuántas veces la evolución de la mente lo que generó un proceso de difer- vida fue afectada por estos fenómenos? Y enciación donde el Fe y el Ni, por ser más ¿cuán significativamente modificó la evolu- pesados, formaron el núcleo, mientras que los ción? Puede ser que la especie humana deba silicatos se concentraron en las partes superi- su desarrollo a uno de estos fenómenos ya ores formando el manto y la corteza de estos que a partir de los 65 Ma hubo una explosión pequeños planetas. También los asteroides de crecimiento de los mamíferos, quizás por pueden chocar entre sí y pueden perder masa la desaparición de otras especies que tenían ya que los fragmentos fueron generados con controlado el desarrollo de éstos. Se puede tanta violencia que no pudieron ser retenidos decir también que gracias a él la vida inteli- en su campo gravitacional. Esta materia así gente tomó conocimiento y es ahora que está eyectada generalmente proviene de la corteza tomando medidas para poder prever futuros del asteroide pero el impacto puede ser tan accidentes e incluso evitarlos. violento que rompe el asteroide poniendo al En 1990, el Congreso de los Estados Unidos núcleo de Fe y Ni al descubierto generando de Norte América encargó a la NASA que meteoritos metálicos. Esto fragmentos quedan estudiara el problema bajo dos puntos de orbitando alrededor del Sol y periódicamente vista, uno científico, para aclarar cuál es el de acuerdo a sus órbitas son atrapados por el peligro real, y el otro técnico, sobre la posi- campo gravimétrico de los planetas mayores. bilidad de aplicar medidas para mitigar las Lo mismo sucede con los cometas. probables consecuencias. Se hicieron luego Algunos meteoritos poseen la misma com- otros informes y entre ellos salió el trabajo de posición que las muestras lunares, otros determinar en los próximos 10 años los NEO poseen una composición similar a la del peligrosos (esto no es enteramente posible, ya suelo marciano. Durante su viaje interplan- que existen cometas de órbitas muy largas, o etario los asteroides han sufrido el bom- sea que no poseen registro histórico, que pue- bardeo de los rayos cósmicos que indujeron den aparecer en cualquier momento). reacciones nucleares. Los núcleos de H y Es posible hacer algo para prevenir los He cósmico transformaron a núcleos atómi-

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Geologi�a corregido 1.indd 51 13/7/10 13:14:09 cos del asteroide de estables a inestables o Venus, Tierra y Marte) y los grandes planetas, radiactivos. Este efecto permite datar con fundamentalmente de hielo y gaseosos. precisión la duración de su viaje así como la Teoría de Kant (1775) Laplace (1796): Estos de su permanencia en la Tierra. autores parten de la existencia de una nube Según Baruch (op. cit.) se estima que diari- de gas cuyas dimensiones serían superio­res amente caen unas 100 Tm de material extra- a la del actual Sistema Solar y que poseía un terrestre, la mayor parte de los cuales se suave movimiento­ de rotación. Poco a poco, vaporiza entre 100 y 200 km de altura con su esta nebulosa se fue condensando por gravi- roce con la alta atmósfera. De los que llegan tación. Al disminuir el volumen aumentó su

EL SISTEMA SOLAR a la litosfera las 2/3 partes caen en las áreas velocidad angular (conservación del momento oceánicas. angular). Como consecuencia de los efectos Los meteoritos que llegan a la superficie opuestos de la atracción de la gravedad y de han perdido parte de su masa por el roce la fuerza centrífuga, esta nebulosa tomó la con la atmósfera (ablación). La intensidad de forma lenticular. Al núcleo que se formó se lo ablación es proporcional al cubo de la veloci- denominó protosol porque se supone dio ori- dad de entrada, al ángulo de incidencia, a gen al Sol. Al ir aumentando la concentración su composición y al grado de fisuración que de masa, aumentó su velocidad angular, y por posee el cuerpo. lo tanto, la velocidad de rotación hasta llegar a Desde 1980 se estudian los micromete- una situación en que la masa externa segregó oritos (granos de menor tamaño que 1 mm) un anillo gaseoso, Figura 4. cuyo número se estima en 10.000.1012 al año. Le siguen en orden de cantidad los cuerpos de 10 a 100 metros de diámetro que explotan antes de llegar al suelo. Los cuerpos de mayor masa son raros. En promedio cae a la Tierra un cuerpo de 30 m de diámetro por siglo (caso del cuerpo de hierro de 100.000 Tm que formó el Meteor Crater en Arizona hace 50.000 años). Un cuerpo de 10 km de diámetro estadísticamente puede caer cada 100 millones de años y provocar un cráter de 200 km de diámetro como el que hay en la península de Yucatán, México ocurrido hace 65 Ma y que provocó la extinción del 50% de las especies vivientes en ese entonces.

Origen del Sistema Solar

Si un gas que tuviera la composición actual del Sol se enfriara de acuerdo a las condiciones que se cree existían en la época de la génesis del Sistema Solar, parte del oxígeno de este gas se combinaría con silicio para dar silicatos; agotado el silicio por vías de este mecanismo, Figura 4. Dos modelos sobre la génesis del Sistema el oxígeno restante se combinaría con hidró- Solar geno (elemento de mayor abundancia de este gas) para dar agua. Este sencillo mecanis- mo explicaría por qué los planetas interiores La contracción gravitatoria continuó y según son fundamentalmente silicáticos (Mercurio, el mecanismo ante­rior se generó otro anillo. De

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Geologi�a corregido 1.indd 52 13/7/10 13:14:09 este modo, el protosol fue dejando tras de sí La velocidad de escape del Sistema Solar en una serie de anillos gaseosos cuyas partículas, las proximidades de la Tierra es de 42 km/s. con el tiempo, se fueron condensando hasta Al Planeta llegan polvo interestelar y micro- lograr los planetas. Los satélites, esta teoría los meteoritos con velocidades mayores, que son explica de similar manera, en este caso cada interpretados como provenientes del espacio protoplaneta actuó como el protosol. exterior al Sistema Solar. Actualmente, en lo fundamental, sigue en La teoría de Kant-Laplace fue objetada por vigencia esta teoría, se la describe en cuatro los pensadores catastrofistas, sin embargo hoy etapas: en día vuelve a ser considerada aunque con el

La prime­ra ocurrida hace unos 4600 Ma agregado de nuevos conceptos producto del EL SISTEMA SOLAR cuando la nube original de gas y polvo interes- lógico avance del conocimiento. telar se condensó por gravitación y se transfor- Otro punto de vista sobre el origen del mó en un disco por los efectos de su rotación Sistema Solar es: y consecuente fuerza centrífuga. En el centro, esta nebulosa primitiva concentró por gravita- ción el protosol que era muy caliente, mientras Nacimiento del Sistema Solar que en la periferia, el disco protoplanetario era frío. Según Arnould y Boffin (2000) la existen- La segunda etapa corresponde al enfria- cia del Sol se debería a cataclismos cósmi- miento de la nebulosa y la concentración de cos. Ciertos meteoritos contienen huellas granos de polvo que crecen al aglutinarse. de núcleos atómicos que se generaron en En la tercera etapa, el disco de granos se hornos estelares cientos de miles de años fragmentó en planetoides, los mayores de los antes del colapso de la nube presolar. Estas cuales medían un centenar de kilómetros. observaciones corroboran la hipótesis de que En una cuarta etapa los mayores planetoides la formación del Sistema Solar fue producto capturaron a los más pequeños y poco a poco de causas exteriores. formaron los planetas. Estas cuatro etapas De acuerdo con estos autores (op. cit.) se parecen haber durado menos de algu­nos cen- cree que fue a partir de una nube gaseosa tenares de millones de años, y poco después, fría y densa de gas molecular y polvo que el Sistema Solar se parecía mucho al actual, giraba. Esta nube poseía campo magnético con planetas interiores peque­ños y planetas propio y turbulencias que la agitaban y que exteriores grandes. habrían afectado los efectos de la gravedad Después de la formación de los planetas no permitiendo en un principio su conden- queda un gran número de restos de todos los sación. Posteriormente la masa gaseosa al tamaños: por ejemplo todos los asteroides del alcanzar cierto valor crítico comienza a con- cinturón ubicado entre Júpiter y Marte, son traerse por efectos gravitativos. La materia planetoides a los cuales la presencia de Júpiter se condensa principalmente en un núcleo les impidió aglutinarse y formar un nuevo pla- que colapsa y donde la temperatura y la neta. Además los cometas de la nube de Oort presión no cesan de aumentar generando constituyen una reserva de cometas de largo una protoestrella. Esta contracción hace que período que se extiende hasta distancias inter- la masa comience a girar cada vez a mayor estelares alrededor del Sistema Solar y corres- velocidad respetando el Principio de con- ponden a la nebulosa primitiva (hay unos 1013 servación del momento angular. Parte de de ellos de un tamaño de algunos kilómetros). la materia frenada por la fuerza centrífuga Tanto los cometas como los asteroides pueden resultante no puede acumularse en la pro- ser eyectados del Sistema Solar. En el caso de toestrella y se dispone formando un anillo los cometas esa eyección puede ser provoca- a su alrededor. Varios procesos se encar- da por las masas de Júpiter y Saturno como gan entonces de redistribuir el momento demostró Paul Weissman en 1990; y en el caso angular del disco. De ahí resulta que la de los asteroides por colisiones seguidas tam- parte externa es repelida más lejos todavía, bién de disper­sión por Júpiter o por Marte. mientras que las regiones más internas se

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Geologi�a corregido 1.indd 53 13/7/10 13:14:09 van acumulando en la protoestrella. Sólo fueron condensando y dando lugar a peque- una fracción de esta materia se acreciona a la ñas partículas sólidas llamadas planetesima­ protoestrella e incrementa su masa, mientras les. Estos planetesimales luego se aglomera- que el resto es eyectado violentamente en ron por gravitación, dando lugar a los proto- forma de dos inmensos chorros polares per- planetas. Estos fueron aumentando de masa pendiculares al anillo circumestelar. Estos y siguieron atrapando planetesimales hasta chorros por los efectos de la radiación cada llegar a las masas actuales de los planetas. vez más intensa de la protoestrella van dis- Teoría de Jeans-Jeffreys: es una variante de persando la materia, especialmente su com- la anterior. Supone que el paso de la estrella

EL SISTEMA SOLAR ponente gaseoso, produciendo una estrella perturbadora no produjo muchos chorros­ de tipo T-Tauri. Transcurrieron en este proceso gas, sino que generó uno solo que adoptó alrededor de un millón de años desde el la forma de lente, cuyas dimensiones eran colapso inicial. En este momento la materia similares a las del Sistema Solar actual. Al ir que queda en el disco está principalmente enfriándose se fueron separando de la lente constituida por granos de polvo que se los planetas actuales. De esta manera se justifi- condensaron del componente gaseoso. Con ca el mayor tamaño de los planetas centrales. el tiempo estos materiales se van uniendo generando pequeños agregados y más tarde Nuevas teorías: los planetesimales, unos cuerpos de varios Hacia 1940 se abandonaron las teorías catas- cientos de metros que luego se acrecionan trofistas volviéndose a las teorías nebulares de para dar origen a cuerpos de dimensiones Kant-Laplace pero reformadas. planetarias. Los chorros polares han cesado El primer modelo fue el de Weizsäcker y y el núcleo de T-Tauri sigue calentándose Ter Haar que suponían que alrededor del Sol, hasta temperaturas de varios millones de que se encontraba en condiciones parecidas grados, permitiendo la fusión del H en helio. a las actuales, se fue acumulando una nube La estrella se estabiliza. Rodeada por su cor- de materia interestelar, que por motivos no tejo de planetas que orbitan en planos muy especificados empezó a girar hasta convertirse próximos al disco de donde provienen. Esta en un disco que se extendía hasta la órbita descripción probablemente reconstruye con de Plutón. Dentro de esta masa de materia bastante fidelidad el proceso que hace unos comenzaron a generarse turbulencias provo- 4600 Ma tuvo lugar para formar nuestro cadas por las distintas velocidades de rotación Sistema Solar. que se producían entre las partículas más próximas y más alejadas al Sol. Estas turbu- lencias se comenzaron a mover alrededor del Sol en órbitas concéntricas. La condensación Teorías catastrofistas: de la materia se fue produciendo en estos Estas teorías explican el origen del Sistema remolinos, los cuales captaron todo el material Solar a partir de catástrofes cósmicas. del espacio circundante hasta originar los dis- Teoría de Chamberlain y Moulton: Fue tintos planetas y respectivos satélites. propuesta a principios de 1900, según estos Teoría del campo magnético de Hoyle y autores, hace miles de millones de años, una Alfven: parten del mismo concepto de Kant- estrella debió pasar cerca del Sol produciendo Laplace en cuanto suponen un origen simultá- en la superficie de ambos astros importantes neo entre el Sol y los planetas. Además supo- movimientos de materia por razones de gra- nen la existencia de un gran campo magnético vitación. Estas gigantescas mareas generaron en el interior de una nebulosa primitiva (se chorros de gas similares a los que se observan supone que en esa nebulosa había iones y se actualmente en el Sol. De esta manera, el mate- sabe que un campo magnético en el interior de rial gaseoso quedó fuera del Sol, pero atrapa­ una masa gaseosa ionizada y en movimiento,­ do en su campo de gravedad, mientras que la las líneas de fuerzas actúan como si se trataran otra estrella siguió viaje. de cuerdas elásticas). Se postula que la fuerza Al ir enfriándose, estos chorros de gas se centrífuga que actúa en la nebulosa expulsa un

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Geologi�a corregido 1.indd 54 13/7/10 13:14:09 anillo de materia y las líneas de fuerzas mag- Los sistemas complejos de satélites como néticas actúan como nexo entre la materia del el de Júpiter (14 satélites) pueden haberse núcleo y el anillo expulsado. De esta manera, formado como Sistema Solar en miniatura las fuerzas magnéticas frena­ron la velocidad y sus composiciones pueden seguir las mis- de giro del núcleo (protosol), acelerando la del mas pautas anteriores, las lunas más internas anillo y al mismo tiempo alejando a los anillos poseen interiores silicáticos, mientras que las del protosol. exteriores tienen interiores helados. En su momento, Júpiter pudo haber sido una fuente de calor significativa que afectó la formación Características del Sistema de sus satélites. EL SISTEMA SOLAR Solar Los planetas interiores poseen vulcanismo que genera lavas silicáticas, mientras que en La composición de los planetas varía de los planetas exteriores las “coladas “pueden acuerdo a su distancia del Sol. Como se vio, ser de agua que luego se congela. Según Miller la formación de éstos se debió a la acreción y Hartmann, esto explicaría sus superficies de granos de polvo que se generaron por heladas. condensación de los gases de la atmósfera que La presencia de hielo en el Sistema Solar no rodeaba al protosol. Estos materiales poseían es rara. La tendencia del hielo a sublimarse su temperatura más elevada de acuerdo a depende principalmente de la temperatura, su proximidad al Sol. De tal manera que los por ello es que a distancias del Sol inferiores materiales de mayor punto de fusión, cuando al cinturón de asteroides (ubicado entre Marte descendió la temperatura lo suficiente, se con- y Júpiter) una masa de hielo, no lo suficiente- densaron en las proximidades del Sol, y aque- mente protegida, se evaporará en un tiempo llos de menor punto de fusión, lo hicieron en corto respecto a la edad del Sistema Solar. los sectores más alejados. Los de mayor punto A distancias mayores, el hielo es estable a lo de fusión eran ricos en metales y silicatos largo de los tiempos geológicos. (como los encontrados en la Tierra, en la Luna Los planetas pequeños pueden radiar más y en ciertos meteoritos). A mayor distancia del fácilmente que los grandes su calor interior. Sol se fue produciendo un mayor enriqueci- Por lo tanto cuerpos con algunos centenares miento en materiales de bajo punto de fusión de kilómetros de diámetro pueden no haber tales como materiales ricos en carbono e hidra- estado nunca fundidos ni haber tenido vol- tados. Más allá del cinturón de asteroides se canismo. Los más grandes se fundieron, al formó hielo de agua. En las proximidades menos parcialmente, hace unos 4.000.106 años, de Urano y de Neptuno, los gases como el lo que permitió que se produjera una dife- metano y el amoníaco se hielan formando gra- renciación gravimétrica, donde los materiales nos. De tal manera que los llamados planetas más pesados se hundían formando núcleos interiores están formados principalmente por metálicos y los más livianos “flotaban” a silicatos y metales, mientras que los exteriores, modo de escoria dando lugar a la parte exter- más allá del cinturón de asteroides, son ricos na silicática (manto y corteza en el caso de la en hielos de distintos tipos. Tierra) más agua y otros volátiles que dieron Estas características generales permiten dis- lugar a la atmósfera. En algunos planetas el tinguir los cometas de los asteroides, ya que vulcanismo terminó hace largo tiempo y en los asteroides son pétreos (silicatos + metales) otros, como la Tierra, continúa actuando hoy y los cometas son más ricos en hielos. Los en día. En la Luna, las erupciones terminaron primeros se originaron, probablemente, en hace unos 3000.106 años cuando su interior se el Sistema Solar interior y los segundos en el enfrió. En Marte, las erupciones continuaron Sistema Solar exterior. hasta hace unos 100.106 años. La masa de los planetas mayores pudo Del tamaño del planeta depende la evolu- haber alejado a algunos cuerpos silicáticos a ción interna y externa (atmósfera). Los pla- las partes externas del Sistema Solar, mientras netas pequeños no tienen suficiente masa que los cometas visitan esporádicamente la como para retener una atmósfera; los gases parte interna del Sistema. liberados por el vulcanismo se escapan al

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Geologi�a corregido 1.indd 55 13/7/10 13:14:09 espacio. Marte tiene suficiente masa como reglas, por ejemplo, en Io, satélite de Júpiter,

para retener el CO2; Venus posee una densa sus volcanes todavía están en erupción; otros atmósfera de CO2 atmosférico. La Tierra posee satélites de Saturno y Júpiter a los que se una atmósfera más rica en Oxígeno debido a agregan Miranda y Ariel de Urano, muestran que la actividad de las plantas descomponen señales de actividad geológica.. Esto podría

el CO2 atmosférico (reacción clorofílica en la explicarse porque en un principio hubo gran → cual CO2 + H2O O2 + hidratos de carbono cantidad de elementos radioactivos de corta [alimento]). Los gases más livianos como el H vida que calentaron estos cuerpos; otra fuente y el He hace tiempo que se escaparon; mien- de energía es la gravitatoria liberada por los tras que Júpiter, debido a su masa, retiene una meteoritos al caer sobre el satélite o planeta, EL SISTEMA SOLAR atmósfera densa, rica en H. otra fuente es el efecto de marea del planeta Una de las reglas básicas que se usan en el mayor sobre el satélite que se transforma en estudio de los planetas es la regla de la masa calor por el rozamiento que genera la marea que presupone que la actividad geológica de entre los minerales (este sería el mecanismo origen interno (magmatismo, metamorfismo, ocurrido en Io (Júpiter), Europa (Júpiter) y tectónica) depende de su masa. Tanto el mag- Encédalo (Saturno). matismo como la tectónica son el resultado En la Tierra, los procesos endógenos (mag- de la transferencia de calor desde el interior matismo, metamorfismo, tectonismo) están del planeta a su superficie. Cuanto mayor es controlados por la interacción entre las pla- un cuerpo, tendrá mayor actividad interna al cas en que está dividida su litosfera, o sea tener más calor. Esta regla no necesariamente los movimientos divergentes, convergentes se cumple. Información reciente obtenida de o paralelos de estas placas son los responsa- Venus parece demostrar que su estilo tectó- bles de la formación y fragmentación de los nico es distinto del de la Tierra, a pesar de continentes, la creación y desaparición de los que ambos planetas tienen tamaños, masa y océanos, la formación de las cadenas monta- composición parecida. Algunos especialistas ñosas y de casi la totalidad de la actividad explican esta diferencia a la interacción entre volcánica. De tal manera que el principal el ambiente endógeno y exógeno, siendo, mecanismo de la disipación del calor inter- para ambos planetas, el primero similar en no del planeta es el reciclado de las placas sus orígenes y el segundo distinto. En un litosféricas. tiempo se pensaba que la energía interna de En Venus no existen evidencias de tectónica un planeta dependía del calor desprendido de placas, por lo tanto, se debe proponer otro de los componentes radioactivos (U, K, Th), mecanismo de pérdida de calor. Inclusive el además se pensaba que a mayor volumen mecanismo de pérdida de calor a través de de un cuerpo hay mayor energía, a esto se le los puntos calientes (hot spot) como es el caso sumaba el efecto de velocidad de enfriamien- de Io (uno de los satélite de Júpiter) ya que to mayor de un cuerpo pequeño respecto de la cantidad de vulcanismo por km2 es mucho uno grande dada la relación superficie volu- menor, por lo tanto ese mecanismo debe ser men (un cuerpo pequeño, a igual formato, la conducción. El calor generado por radio- posee una superficie relativa mayor que uno actividad (U, Th y K) se presupone similar al grande, por lo tanto se enfría más rápida- de la Tierra. La temperatura superficial es de mente). Por lo tanto, un cuerpo más grande unos 480 ºC y ello le da características muy retiene el calor interno más tiempo que otro distintas a la de la Tierra con un estilo tectóni- pequeño y, por lo tanto, posee una evolu- co distinto. El hecho de que una lava se enfríe ción geológica más prolongada. Los planetas en un ambiente de 480 ºC y con una presión terrestres siguen esta regla. La Tierra, el atmosférica de 90 bares (en la Tierra 15 ºC y 1 mayor de estos planetas, posee una actividad bar) influye en que los materiales y las estruc- geológica más prolongada que la de Marte, turas volcánicas sean diferentes. Pareciera que que le sigue en tamaño, y este a su vez que no hay vulcanismo explosivo y las coladas Mercurio y la Luna que son más pequeños. son muy extensas y además hay ausencia de Los satélites de los planetas de la parte exte- agua líquida. El agua es muy importante en la rior del Sistema Solar no cumplen con estas evolución del magmatismo, facilita la fusión

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Geologi�a corregido 1.indd 56 13/7/10 13:14:09 de los silicatos. Se cree que en la Tierra es muy ¿Cómo se mide el tiempo dentro del Sistema importante la presencia del agua ya que en la Solar cuando no se dispone de rocas o fósi- formación de los continentes (construidos por les (por ahora en el caso de la Tierra) u otro materiales terciarios) se requiere la refusión de tipo de evidencias? los materiales corticales de origen secundario. Ello se ve claro en las zonas de subducción, En planetología se suele usar para la ubica- donde el agua que transportan los sedimentos ción temporal el estudio de los cráteres gene- que son subducidos se incorpora a la litosfera rados por impacto meteorítico a lo largo de de la placa superior al liberarse por el aumen- los 4500 Ma de edad del Sistema. Una región

to de la temperatura y facilita la formación de saturada de cráteres es antigua, una región EL SISTEMA SOLAR importante cantidad de magmatismo calco- sin cráteres indica que su superficie ha sido alcalino. A falta de una hidrosfera en Venus, remodelada por procesos (erosión, sedimen- la que se perdió al principio de su origen, hace tación, vulcanismo, etc.) geológicos recientes. que su litosfera esté deshidratada y tenga una Determinar edades intermedias entre estos evolución distinta de la terrestre. Ello podría dos casos es difícil ya que la velocidad de ser, de ser cierta la hipótesis, una evidencia de generación de cráteres ha sido variable en que los efectos que produce el ambiente exó- el tiempo y ha variado de un planeta a otro. geno en el endógeno pueden ser muy impor- El bombardeo más intenso se produjo en tantes. La interacción de ambos ambientes es la etapa inicial del Sistema Solar y se creen muy importante. reconocer. en esa etapa dos poblaciones Las anomalías gravimétricas determinadas diferentes, una constituida por materia que en Venus sugieren una profundidad de com- quedó orbitando alrededor del Sol cuando pensación isostática de unos 100 a 200 km los planetas se formaron (produjo cráteres frente a los 40 o 60 de espesor de la Tierra. de tamaños muy variables de menos de 1 km Esto sugiere la ausencia de una zona de baja a varios cientos de kilómetros de diámetro, viscosidad bajo la litosfera, como la astenos- y aparecen en los terrenos más antiguos del fera terrestre, probablemente como resultado planeta o satélite), y otra compuesta por de una deshidratación del manto superior. cráteres generados por cuerpos en órbita Si esta deshidratación está relacionada con la alrededor del planeta que “sobraron” de la falta de una hidrosfera en Venus, tendríamos formación de los satélites (la mayor parte de una evidencia más de los importantes efectos estos objetos eran pequeños). que produce en el ambiente endógeno de un planeta su ambiente exógeno. En este caso es evidente que en el estudio de En cuanto al clima, un planeta posee estacio- un planeta no se puede considerar por separa- nes si su eje de rotación no es perpendicular do su ambiente endógeno del exógeno, ya que a la eclíptica o plano orbital. Cuando el eje las interacciones que se producen entre ambos está inclinado, el planeta sufre variación en la son de mucha importancia. De ello se puede radiación solar según la latitud y el correspon- deducir que como el ambiente endógeno de diente cambio de distribución de temperatura. ambos es similar y el ambiente exógeno es Cuanto mayor es el ángulo de inclinación del distinto, el primero (tectónica, magmatismo, eje de rotación (oblicuidad), tanto más pro- estructura interna), en el caso de Venus, evo- nunciadas son las variaciones estacionales. En luciona de forma distinta. este momento, las oblicuidades de la Tierra y Un ejemplo de la interacción del ambiente Marte son parecidas, por lo tanto, las variacio- endógeno con el exógeno en la Tierra es el nes estacionales son las mismas, pero la órbita hecho de que los continentes se desplazan de Marte es más elíptica (en el perihelio recibe por la tectónica del ambiente endógeno y ello 40% más de radiación solar que en el afelio), condiciona la existencia de glaciaciones en Marte no posee océanos y la radiación solar determinados momentos de la historia del es aproximadamente la mitad que la terrestre, planeta. eso hace la diferencia entre ambos planetas en cuanto al clima. Impacto/s meteoríticos

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Geologi�a corregido 1.indd 57 13/7/10 13:14:10 pueden cambiar la posición del eje de giro del cidad de 2 horas y media en forma completa planeta respecto de la eclíptica, siendo éste el y nadie puede explicar tal velocidad. caso de Urano. 3.- Hipótesis del doble planeta, en la cual la Luna y la Tierra se formaron juntas a partir de una nube de gas y polvo donde la Luna se con- Hipótesis sobre el origen de densó a partir de un anillo que orbitaba alre- nuestro satélite natural dedor del planeta. Esta idea no explica satis- factoriamente por qué la Luna tiene un núcleo En los distintos viajes del Proyecto Apolo a metálico tan pequeño comparado con el de la

EL SISTEMA SOLAR la Luna, iniciado en 1969, se trajeron a la Tierra Tierra. Si bien esta teoría explica satisfactoria- 382 kg de muestras litológicas de seis lugares mente el contenido isotópico del oxígeno, en distintos. Estas muestras para evitar su oxida- cambio no explica la diferencia que hay entre ción (por falta de atmósfera en la Luna) se las los materiales volátiles y refractarios, y ade- conserva en un ambiente de nitrógeno. Uno más no explica otras características de ambos de los resultados obtenidos de estas muestras cuerpos tales como el momento angular. fue la demostración por medios isotópicos que 4.- Esta hipótesis es la sostenida moderna- la edad de Luna es similar a la de la Tierra, o mente por los astrofísicos y dice que mientras sea que se formaron simultáneamente hace la Tierra iba creciendo por acreción, en un unos 4500 millones de años. Estos análisis, momento dado el impacto de un gran cuerpo entre otras cosas, demostraron que el satélite le arrancó la materia de la cual se formaría la fue activo geológicamente los primeros 2500 Luna. Hartmann y Davis la dieron a cono- millones de años. cer en 1975 con detalles más completos de los dados por Daly en 1946. Estos autores Las siguientes son algunas de las hipótesis sostienen que en el momento de acreción con las que se maneja el hombre para tratar de de la Tierra giraban en su derredor algunos entender el origen de la Luna: cuerpos del tamaño de Marte, y uno de ellos chocó con la Tierra poniendo en órbita parte del material terrestre que dio lugar a nuestro Extraído de: El legado científico del Proyecto satélite. La razón de por qué la Luna no tiene Apolo. Taylor J.G., Investigación. y Ciencia., casi núcleo metálico es que el núcleo del cuer- septiembre., 1994. po que chocó se incorporó a nuestro planeta.

1.- Hipótesis de la captura, o sea que la Tierra apresó gravitacionalmente una Luna La órbita lunar ya formada que venía de otra parte del Sistema Solar. Esto es posible pero la proba- De acuerdo con la editorial de Mundo bilidad de que ocurra, dicen los astrofísicos, Científico (junio 2000) la Luna se habría for- es muy baja. mado de la colisión de un objeto del tamaño 2.- Hipótesis de la fisión, dada a conocer de Marte con la Tierra. Los restos habrían en el siglo pasado por uno de los hijos de generado un disco alrededor de la Tierra Darwin, que decía que en una época en que que, por acreción gravitacional, habrían dado la Tierra ya había formado su núcleo, comen- lugar a la Luna. Pero ¿Cómo se justifica la zó a girar más rápidamente y que por la fuerte inclinación de su órbita? Los cálculos, fuerza centrífuga generada en la zona ecua- dice esta editorial, muestran que las interac- torial se separó parte de su masa que quedó ciones gravitatorias habrían separado a la orbitando dando lugar a la Luna actual. Esta Luna de su órbita inicial una buena decena de teoría explica por qué la Luna posee menor grados y todo ello en un corto tiempo. densidad que la Tierra (estaría constituida por rocas tipo manto terrestre). Cálculos posteriores demostraron que para que ello ocurriera, la Tierra debió de girar a una velo-

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Geologi�a corregido 1.indd 58 13/7/10 13:14:10 Europa, luna de Júpiter efecto de marea que genera calor, en el caso de Io produciría el vulcanismo que le es car- Europa es una de las lunas de Júpiter y acterístico. En 1995 entró en órbita de Júpiter posee una superficie constituida completa- la sonda Galileo y manda a la Tierra infor- mente de agua helada ¿En su interior posee mación gravimétrica de Europa, entre otras, un océano? Si hay agua líquida probable- con la cual se determinó que su densidad mente haya vida. Ya en la década de 1960 se media es de 3,94 g/cm3 lo que permite inferir sabía que en su zona ecuatorial poseía una que su composición dominante es silicática. temperatura de 110ºK y 590ºK en las zonas Posee un núcleo de Fe, una cubierta silicática

polares. El hielo forma un duro caparazón. y una corteza de agua con un espesor del EL SISTEMA SOLAR Con sondas posteriores se determinó que orden de 100 kilómetros. la superficie era joven y deformada lo que El análisis de las imágenes muestra una induce a pensar que debajo de ella hay un superficie de hielo con un tejido complejo fluido ¿agua líquida? Esta posibilidad de la de fracturas, crestas, bandas y manchas. existencia de agua líquida hace pensar que Se supone que las fracturas se deben a los puede haber vida en dicho océano, según efectos de marea que quiebran la cubierta Pappalardo, Head y Greeley (1999). Estos congelada. Las crestas que cortan por entero conocimientos se desarrollaron a partir de las al satélite y poseen un estrecho valle en el imágenes de Voyager en 1979. La superficie medio, son explicadas por los efectos del de Europa está resquebrajada y las fisuras ascenso de agua líquida a modo de “magma” están rellenas por un material oscuro lo acuoso emergido a través de las fracturas. suficientemente fluido como para rellena- Este “magma” ejerció esfuerzos tensionales rlas. Estas estructuras recuerdan a las que por debajo de la capa de hielo provocando su se desarrollan en el Ártico y en el Antártico fractura y la “erupción” de agua líquida, en de la Tierra. Además se encontraron pocos un mecanismo similar al de las dorsales cen- cráteres de impacto meteorítico lo que habla tro-oceánicas de nuestro Planeta aunque no de la juventud de esta corteza modificada se han visto estructuras de subducción para por fenómenos volcánicos y/o tectónicos mantener invariable la superficie de Europa. recientes. Según estudios estadísticos se esti- Las crestas más anchas están rodeadas por ma que la superficie de esta luna debería franjas oscuras a rojizas de contornos difusos ser bombardeada por cometas que generen producto probablemente de golpes de calor cráteres de más de 10 km de diámetro 1 cada que generaron vulcanismo o sublimación de 1,5 millones de años. De ser correctos estos una superficie helada y sucia. Los lineamien- cálculos según la cantidad de cráteres obser- tos desordenados en la superficie correspon- vados la superficie de Europa no debe tener dientes a fracturas y crestas se deberían a los más de 30 millones de años. El modelo fue esfuerzos provocados por el giro a distinta criticado diciendo cómo un cuerpo de este velocidad entre la capa líquida y su cober- tamaño va a tener “vida” interna si nuestra tura congelada. Todas estas estructuras no Luna, con un tamaño parecido al de Europa, mostraron ningún cambio en los 20 años que ya hace rato que no posee actividad endóge- fueron entre el Voyager y la Galileo. na. En esa época los geólogos de la NASA ya Se ven también estructuras dómicas cir- sabían que Io, otro de los satélites de Júpiter culares y elípticas explicadas por diapiros tenía vulcanismo cuya fuente energética era de hielo más caliente que ascendieron e la fuerza de roce mareal que se desarrol- intruyeron la corteza más helada (el hielo laba entre el satélite y su planeta. Los saté- templado es menos denso que el hielo frío). lites Galileanos (por su descubridor Galileo No se observan cráteres de impacto peque- Galilei) Io, Europa. Ganimedes y Calixto, ños y se estima que la superficie de Europa por los efectos gravitatorios asociados a su debido a la poca cantidad de cráteres tiene planeta generan órbitas muy elípticas que entre 10 y 250 Ma lo que podría indicar que hacen que se acerquen y se alejen del planeta el cuerpo aún se encuentre activo geológica- constantemente y ello produzca un fuerte mente a pesar de que no se observe vulcanis-

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Geologi�a corregido 1.indd 59 13/7/10 13:14:10 mo activo como en Io. Las interpretaciones cráteres conservados. Este bombardeo masi- espectrométricas permiten inferir la pres- vo reintrodujo volátiles que la presión de la encia de sulfatos de magnesio (epsomita) radiación solar había expulsado con anteri- en el hielo, el color rojo de las manchas ya oridad a zonas externas del Sistema Solar. mencionadas se pueden deber a la presencia En esas zonas frías exteriores los volátiles de S y de Fe. Las mediciones de temperatura se agregaron en forma de hielos generando en la superficie muestran que en las latitudes los cometas. Estos cometas compuestos por polares de noche hay zonas con 5ºC más que una mezcla de silicatos e hielo de agua y

en las zonas polares lo que indicaría algún CO2 principalmente, al ser atraídos hacia EL SISTEMA SOLAR tipo de fuente térmica, además de la de los el Sistema Solar interior enriquecieron a rayos solares, que podría ser la del roce Mercurio, Venus, Tierra y Marte con volátiles

de marea. La magnetometría indica que el tales como N2, H2O y CO2 que irían a consti- campo de Júpiter que incluye a Europa es tuir sus atmósferas y en menor cantidad

desviado quizás por un propio campo que CH4, NH3, CO, Cl2 y S2. De tal manera que posee el satélite. desde un primer momento tenían atmós- Para confirmar estas hipótesis la NASA feras parecidas, salvo Mercurio que por su tiene programado enviar una sonda a Europa. proximidad al Sol la perdió tempranamente. Todo esto atento a que si Europa posee un Venus, Tierra y Marte eran al principio tem- océano interior registrará movimientos ver- plados y poseían océanos. ticales de hasta 30 m cada 3,6 días terrestres La estabilidad de una hidrósfera en un ya que es su período alrededor de Júpiter. planeta de tipo terrestre, según estos autores, De no ser así, el abombamiento mareal será posee tres aspectos fundamentales: de 1 m. El radar de esta nueva sonda podrá 1) la distancia del planeta a su estrella. detectar el cuerpo de agua líquida como 2) la formación de una atmósfera adecua- lo hicieran los rusos en la base Antártica da para producir el efecto invernadero. Vostok en 1977, donde descubrieron que 3) la presencia de una magnetósfera de por debajo de unos 4 km de espesor de hielo suficiente intensidad que haga de escu- había un lago de agua líquida. La vida tal do a las radiaciones cósmicas dañinas a cual la conocemos necesita tres ingredientes la vida. básicos tales como energía, carbono y agua, Según estos autores existe una zona de en Europa podrían encontrarse los tres, la habitabilidad circunestelar (ZHC) en derre- fricción mareal calentaría la capa silicática dor de una estrella de la Secuencia Principal provocando vulcanismo subácueo cargando donde en un planeta con atmósfera constitui-

de estos elementos y otros que actuarían de da por CO2, H2O y N2, más el calor emanado nutrientes químicos para una eventual vida por la estrella, el agua pueda encontrarse en bacteriana. estado líquido. Los límites de esta zona están definidos por el tipo y la edad de la estrella de tal manera que varía con la luminosidad de la estrella, su capacidad térmica y su rango La vida en el Sistema Solar espectral preferente de emisión. A medida que la estrella envejece la zona de habitabili- Venus y Marte poseyeron condiciones pre- dad se desplaza hacia el exterior del Sistema bióticas. Según González Fairén et al. (2000) Solar debido al incremento de la radiación obtuvieron estas informaciones según los por la acumulación de He en el núcleo (este datos obtenidos por las zonas Mars Global elemento es más masivo que el H y su reac- y Surveyor. Hace unos 4400 Ma durante ción es más energética que la del H). la última fase de agregación planetaria la El límite interior de una ZHC de un plan- superficie de estos cuerpos fue bombardeada eta silicático como el nuestro debe permitir por cometas y meteoritos condriticos (mete- que su atmósfera se mantenga estable y que oritos silicáticos con estructura de enfri- la hidrosfera sea líquida. Una radiación solar amiento rápido) como revela el registro de que supere 1,4 veces la que recibimos actual-

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Geologi�a corregido 1.indd 60 13/7/10 13:14:10 mente genera un proceso invernadero des- norte que cubrió dichas estructuras. El hem- controlado que permite que el viento solar se isferio sur, mucho más antiguo, conserva lleve fuera del planeta los gases de su atmós- aún las redes fluviales de drenaje que fueron fera (incluida el agua). Si la ZHC se contrae datadas por el método de la abundancia y y el planeta queda en la parte externa de la superposición de los impactos meteoríticos ZHC la hidrósfera se congela que es lo que evidenciados por los cráteres de impacto sucede actualmente en Marte. Se cree que en producidos y que indican que el agua fluyó al alguna época pasada tanto Venus, la Tierra y menos hasta el final del “Gran Bombardeo”. Marte estuvieron dentro de la ZHC. Además, la intensidad de la erosión en la

Según estos autores estas características superficie de Marte parece que fue mucho EL SISTEMA SOLAR quizás se mantuvieron algunos cientos de mayor que la actual durante los primeros millones de años con un leve pero con- 2000 Ma de su historia, lo que sugiere que stante incremento de la temperatura. La hubo una paleoatmósfera. La existencia del geoquímica isotópica dio pruebas de grandes paleoocéano marciano cuenta también con cantidades de agua líquida en Venus ya que el aval geoquímico ya que la relación D/H la proporción D/H es 100 veces superior a la es unas 6 veces superior a la de la Tierra. La de la Tierra o sea que la oportunidad de que hidrósfera estaría mantenida por el intenso se desarrolle la vida la tuvo hace unos 4000 efecto invernadero producido por la gran

Ma. En esa época la Tierra ya estaba dentro cantidad de CO2 atmosférico proporcional al de la ZHC y poseía una atmósfera similar a que se observa en la Tierra. la de Venus de entonces. Siempre de acuerdo con estos autores el Sol primitivo era más frío, la Tierra permaneció templada gracias al efecto invernadero que fue más intenso que el actual producido por El Sol

una mayor concentración de CO2 atmosférico. Quizás el ciclo del CO2 con su efecto inver- De acuerdo con Hure (1996) J.von nadero salvó a la Tierra de una evolución Fraunhofer en 1815 estudió el espectro parecida a la de Marte hoy. Posteriormente a lumínico del Sol y descubriò las líneas de medida que aumentaba la intensidad lumínica absorción lo que le permite suponer que la del Sol, el vulcanismo terrestre fue disminuy- fotosfera estaría constituida por gas. Otro endo al enfriarse el interior del Planeta con lo alemán, Kirchhoff en 1860, determina por que el CO2 quedó retenido como carbonato medio de la espectrometría de absorción en los sedimentos y disminuyó su cantidad que en el Sol hay Fe, Ti, Ca y Mn. Pero en la atmósfera. De no haber funcionado este recién en 1920 se tiene una idea clara de su mecanismo un volumen importante de CO2 composición. hubiera convertido a la Tierra en otro Venus Hoy en día, de acuerdo con Huré (1996), debido al efecto invernadero que este gas se sabe que básicamente está compuesto hubiese producido. por H y He y en menor proporción unos 30 En Marte, de acuerdo a González Fairén et elementos pesados entre los cuales los más al. (op. cit.) el océano ocupaba gran parte del abundantes son el O, C y el Fe. De todos hemisferio septentrional alimentado por ríos estos elementos solo el He es sintetizado por que provenían del hemisferio sur que posee el funcionamiento del Sol, los demás son una altura media superior a los 5 km según heredados de otras estrellas precedentes y la información obtenida por las sondas Mars de mayor masa. La temperatura es máxima Global y Surveyor. Hoy en día esta interpret- en el núcleo con 16.106 ºC y en su centro la ación se debe a la observación de la falta de presión es de unas 340.000 .106 de atmós- cráteres de impacto en el hemisferio septen- 3 trional debido a la erosión fluvial producida feras y la densidad es de 158 Tm/m . La en el hemisferio sur y la consecuente sedi- temperatura disminuye a medida que nos mentación marina ocurrida en el hemisferio acercamos a la superficie, en la fotosfera, de

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Geologi�a corregido 1.indd 61 13/7/10 13:14:10 unos 500 km de espesor y de donde procede de cientos de miles de kilómetros de altura la luz, la temperatura es de 5.500ºC, luego, y pueden durar varios meses en la atmós- más arriba en la cromosfera, de 2500 km de fera solar. espesor, vuelve a ascender a 100.000ºC. En En la superficie se observan ondas esta- la alta atmósfera solar (la corona) la temper- cionarias de materia superpuestas a las tur- atura es de 1000 a 2000 grados centígrados. bulencias de la zona convectiva. Estas son En el siglo XIX solo se conocían dos fuent- ondas acústicas que ayudan al calentam- es de calor, el calentamiento que acompaña iento de la atmósfera solar y se propagan la compresión de un gas y la combustión. también hacia el interior y permiten hacer EL SISTEMA SOLAR En esa época se estimaba la edad del Sol “heliosismología” cuyos resultados nos dan en alrededor de 30 Ma, pero los geólogos información de la estructura interna solar. estimaban para esa época una edad de cien- El Sol, según Huré (op. cit.), emite lo tos de millones de años. Recién en 1938 el que se denomina viento solar constituido alemán Otto Hahn descubrió el mecanismo por un flujo de partículas muy rápidas preciso (posteriormente llamado de fisión que llegan hasta la Tierra. Estas partículas nuclear) y en la década de 1940 se certificó fueron propulsadas por las ondas acústicas y se entendió como funcionaba el Sol y las y magnetohidrodinámicas generadas en la estrellas en general. zona convectiva. Este es el viento que desar- En el Sol, de acuerdo con Huré (op. cit.), rolla y endereza las colas de los cometas estas reacciones ocurren en el núcleo donde (deducción realizada por primera vez por hay alta presión y por lo tanto temperatura Biermann en 1950). suficiente como para producir las reacciones De acuerdo a modelos matemáticos com- nucleares de tal manera que cada segundo putarizados, teniendo en cuenta que el pro- 500 millones de toneladas métricas de H son ceso comenzó hace unos 4700 Ma y cono- transformadas en helio. ciendo los datos actuales como diámetro del Galilei dedujo observando el despla- sistema, potencia irradiada, temperatura, zamiento de las manchas solares que la proporciones de H y He, etc., se estima duración del día solar equivale a 25 días de que el Sol durará por lo menos otros 5000 la Tierra. En 1908 Hale probó la existencia millones de años. Al final de este período, del campo magnético solar sobre la base del según Huré (op. cit.), habrá aumentado su desdoblamiento de la línea de los espectros. radio un 20% y su luminosidad será 50% En las manchas el campo magnético es muy mayor. Una vez agotado el H, el núcleo intenso y cambia de polaridad a lo largo de se contraerá por gravitación y las capas decenas o cientos de miles de kilómetros. exteriores se dilatarán convirtiéndose en Las manchas son zonas oscuras debido a un una “gigante roja”. Su radio alcanzará la enfriamiento local de la fotosfera del orden órbita de Mercurio y sus capas exteriores se de 2000 ºC. Se desplazan de las latitudes escaparán al espacio. Luego el He entrarán medias hacia el ecuador y su número varían en fusión nuclear para formar C durando de acuerdo a ciclos de 11 años. Además de esta fase de gigante roja unos 200 Ma; luego las manchas, la superficie posee un aspecto se irá enfriando hasta convertirse en una jaspeado, granulado producido por las cor- “enana blanca” con un tamaño similar al rientes convectivas. Pero el fenómeno más de la Tierra y con una densidad media de llamativo son las erupciones durante las 1 Tm/cm3. cuales, en pocos minutos, se puede lib- La masa es lo que distingue a las estrellas erar energía equivalente a la explosión de entre sí, pues de ella depende el tamaño, la 2000.106 de Tm de TNT. Probablemente luminosidad, la temperatura, la evolución estas erupciones se desarrollan donde el y el tiempo de vida del astro. Las estrellas campo magnético es muy intenso y van más calientes que el Sol son azules y las acompañadas por protuberancias de plasma más frías rojas. Una estrella de 10 masas

62 EL SISTEMA SOLAR ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 62 13/7/10 13:14:10 solares es unas 5000 veces más luminosa lluvia de cometas hacia la parte interna que el Sol, pero su vida es 500 veces más del Sistema explicando ello las repetidas corta. En las estrellas más masivas, la síntesis extinciones en masa observadas en el reg- de elementos sigue hasta el Fe, que es muy istro paleontológico, por eso éste autor la estable, luego la fusión se interrumpe y la denominó “Némesis”. La mayor parte de los estrella colapsa. La onda de choque que ello astrónomos rechazan este pensamiento ya genera por implosión rebota en el núcleo y que las estrellas más cercanas pertenecientes lanza al espacio parte de las capas superfi- al sistema triple de Alpha Centauri ubicado ciales (supernova) enriqueciendo el medio a 4,2 años luz están demasiado lejos como en elementos pesados indispensables para la para que su gravedad produzca tales modi- EL SISTEMA SOLAR formación de otra estrella y planetas (en 1987 ficaciones y además no existe ninguna otra ocurrió una explosión de este tipo en la Nube evidencia que pueda apoyar la idea. de Magallanes). El resto del material del Duquennoy y Mayor en 1990, según Boss núcleo implosiona generando una estrella de (op. cit), descubren que en un radio de 72 neutrones, con un radio que no supera los años luz dominan los sistemas binarios (2/3 10 km y una densidad mil millones de veces partes sobre 164 estrellas observadas) y superior a la de una enana blanca. que el resto serían estrellas solitarias como nuestro Sol. Al mismo tiempo demostraron que los sistemas triples y cuádruples no El Sol funciona desde hace unos 4500 Ma y abundan de tal manera que para estos le quedan unos 5000 Ma de vida. Dentro de autores los sistemas dobles son la regla y no 5000 Ma, el H empezará a faltar en el núcleo la excepción. del Sol y comenzará a “quemarse” en una Es sabida la evolución del Sol quién se capa periférica, provocando una dilatación formó hace unos 4600 Ma y aún le quedan de la envoltura y su enfriamiento superficial, unos 5000 Ma de vida en la secuencia princi- transformándose en una Gigante Roja. Esta pal para luego expandirse hasta convertirse fase de combustión del hidrógeno central es en una gigante roja. Una visión de esta tanto más corto y el estadio de Gigante Roja evolución en su principio se puede ver en se alcanza más pronto cuanto mayor es la la estrella T Tauri, ubicada en una región de masa de la estrella. la galaxia donde se están generando estrel- las, que se encuentra en el estado inicial de cuando comenzó a formarse el Sol. El proto- ¿Compañera del Sol? sol debió expandirse hasta unos 1500 106 de km, 10 veces la distancia entre la Tierra y el De acuerdo con Boss (1995) el Sol es una Sol. Las estrellas jóvenes se encuentran den- estrella madura que no tiene compañeras tro de nubes de polvo y ello apoya la idea de estelares conocidas. La mayor parte de las que su origen se debe a la contracción y el estrellas de su misma edad forma grupos colapso de núcleos densos de H molecular. de dos o más. Muller en 1984 propuso la idea de que el Sol tendría una compañera que describe una Las Figuras 5 y 6 muestran un probable órbita en su derredor cada 30 Ma fundado esquema de evolución de una estrella, y ade- en la idea de que esta compañera cuando más se representa esquemáticamente la confi- se aproxima genera un reordenamiento de guración de los componentes principales del los materiales que circulan en la parte más Sistema Solar, donde no se respetan las posi- externa del Sistema Solar enviando una ciones y distancias de los planetas y lunas.

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Geologi�a corregido 1.indd 63 13/7/10 13:14:10 Gigante EL SISTEMA SOLAR rojal

Figura 5. Probable secuencia en la formación estelar.

Figura 6. Esquema del Sistema Solar.

64 EL SISTEMA SOLAR ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 64 13/7/10 13:14:11 EL SISTEMA SOLAR Características del Sistema Solar. Tabla 15.

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Geologi�a corregido 1.indd 65 13/7/10 13:14:16 Geologi�a corregido 1.indd 66 13/7/10 13:14:16 3 LA TIERRA LA TIERRA

¿Que se entiende por Planeta y por el agua que ocupa los espacios porales Tierra? de las rocas, y la sólida conformada principal- mente por los dos casquetes polares. Es un planeta hecho de envolturas concén- Finalmente, aparece la Tierra sólida, que es tricas homogéneas tales que sus densidades el objeto de estudio de estos apuntes. y sus propiedades físicas sólo varían con El accionar de la hidrosfera y la atmósfera la profundidad. Este planeta se deforma al sobre la litosfera borró gran cantidad de infor- girar alrededor de sí mismo por efecto de la mación geológica de nuestro planeta. En la fuerza centrífuga y mantiene su cohesión bajo Luna no ocurrió así pues no existen atmósfera la acción de su propia gravedad. Calcular la e hidrosfera. forma que adopta es un viejo problema de La Luna estaría seca por los efectos del más de 300 años que tratan de resolver físico- calor desarrollado durante el choque con matemáticos, pero ninguno lo ha resuelto de otro cuerpo que hizo evaporar el agua y otros manera completa. El problema es esencial volátiles. Se cree que la Luna se formó prin- para los geólogos que tratan de compren- cipalmente a partir del cuerpo que impactó der el fenómeno de la convección, el motor por ello su composición difiere de la Tierra que pone en movimiento a la Tierra y sus en la relación óxido de hierro y óxido de placas superficiales. El motor es el empuje magnesio (se presupone que el meteorito de Arquímedes debido a las diferentes den- tenía menos óxido de hierro que la Tierra). sidades provocadas por las diferencias de Al mismo tiempo se supone que el parecido temperatura. contenido isotópico de ambos cuerpos se La capa más externa es la ionosfera, com- debe a que se formaron en la misma región puesta por partículas cargadas eléctricamente del Sistema Solar en evolución y que el capturadas de la radiación cósmica y retenidas momento angular del sistema Tierra-Luna se por el campo magnético del planeta. Esta capa debe a que el mencionado meteorito golpeó se deforma continuamente por influencia del a la Tierra lateralmente a una cierta distancia “viento solar”. Las modificaciones producidas del eje de rotación. en esta capa, generadas tanto por las variacio- Impactos de este tipo son probables, la nes de nuestro campo magnético como por la composición de Mercurio y la gran inclinación radiación solar afectan a las comunicaciones de Urano se explican hoy mediante impactos de radio. gigantescos. Por debajo, se encuentra la atmósfera que Por las causas recién mencionadas se gene- corresponde a una masa gaseosa compuesta ró en la superficie lunar un mar de magma principalmente por nitrógeno, oxígeno y anhí- de cientos de kilómetros de profundidad que drido carbónico. La composición va cambian- contribuyó a formar el manto y la corteza do con la altura y en la parte superior, a unos lunar. Las rocas que trajeron Armstrong y

20 km, hay un enriquecimiento en ozono (O3) Aldrin en 1969 corresponden a ese mar lunar denominado capa de ozono. (basaltos ricos en titanio) y al polvo formado Por debajo, aparece la hidrosfera líquida por los impactos meteoríticos que hacen las constituida por los océanos, mares, ríos, lagos, veces de suelo terrestre y llega a espesores

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Geologi�a corregido 1.indd 67 13/7/10 13:14:16 de hasta 20 metros. Las muestras del regolito determinar dos edades nítidamente diferen- indican que está compuesto por plagiocla- ciadas en ellas. La primera de 4400 Ma, que sas en agregados que dan una roca llamada se consideró como el final de la diferenciación anortosita. lunar primaria (cuando el océano de magma Estas anortositas provienen de las tierras terminó de cristalizar) y otra de 3900 Ma que LA TIERRA altas lunares (zonas lunares de color claro). El fue una época de intenso bombardeo que argumento de porque los basaltos dominan las barrió todo indicio de bombardeo previo. O zonas bajas (mares) y las anortositas las zonas sea que los impactos pusieron a “cero” las eda- altas (¿cordilleras?) es que las plagioclasas se des de las rocas superficiales. A este período separaron por flotación de ese magma primor- lo denominaron “cataclismo lunar”. La idea es dial dando lugar a la corteza lunar. Mientras que la mayoría de los cráteres se formaron en que los minerales pesados como la olivina y el intervalo de 3850 a 4000 millones de años. el piroxeno se hundieron y crearon el manto. Las dataciones de los rusos (misión Luna 20) Precisamente estas observaciones son las que coinciden con estos valores. motivaron la idea del mar de magma. Apoyan Sin embargo una interpretación de Balwin a esta idea el hallazgo de un grupo de rocas y Hartmann que dice que a medida que los inconexo, los basaltos de los mares lunares impactos recalentaban las rocas más viejas que son ricos en minerales pesados como sus edades se restablecían una y otra vez a olivina y piroxenos. Estos mares se formaron 3900 Ma, con lo que sólo quedaron registra- hace 3000 Ma y les falta un elemento traza, el dos los últimos impactos. Este argumento europio, mientras que los feldespatos de las convenció a los astrofísicos desplazando la anortositas son ricos en él (lo que le falta a los idea del período de 4000 a 3850 millones de basaltos lo tienen las anortositas). años. Sin embargo en 1990 Ryder volvió a Esto induce a la idea de que los mares revitalizar la idea de dicho período señalando como las cordilleras emergieron del océano de tres cosas. magma, sólo que, durante su formación, las Una es que la edad de las rocas no se resta- anortositas de las zonas altas acopiaron más blece tan fácilmente, solamente se modifica la europio que los basaltos. Este océano, ¿cómo edad de los materiales que se funden durante se creó?, ¿de donde salió tanta energía? El el impacto. La mayor parte de las rocas son proceso de formación del núcleo podría haber trituradas y se desparraman por todas partes, aportado algo de la energía, el hundimiento pero no se calientan demasiado. del Fe metálico libera calor. El gran impacto de Otra, contra la idea de la “muralla de pie- formación aportó más energía, los geofísicos dra” de Hartmann están las muestras de flujos calculan que el impacto debe de haber fundi- de lavas con edades de 3900 y 4300 Ma, lo do hasta un 65% del proyectil y de la Tierra. que indica que las edades pueden conservarse Esta idea del océano de magma se aplica a aunque las rocas correspondientes hayan sido otros planetas. No obstante existen aún dudas muy propensas a la demolición, dada su posi- de ese océano total de magma pues existen ción sobre la superficie lunar. montañas sin anortositas. Aún falta un mayor La tercera consideración de Ryder va en muestreo. contra de la suposición de que todas las Luego de la formación del océano de magma, muestras reflejan la edad de la enorme cuenca se desarrolló otra fase: la generación de cráte- de Imbrium. Las cordilleras incluyen muchos res por impacto. Este proceso aún sigue en tipos litológicos químicamente distintos de todos los planetas. Gracias a estos estudios rocas fundidas por impacto, lo que sugiere se logró determinar el origen de impacto de que hubo varias colisiones. Y las edades muchas estructuras anulares en la Tierra; se se acumulan entre 3850 y 3950 millones de las estudió y se establecieron sus característi- años. cas esenciales. El bombardeo generador de cráteres es un A partir de 1974 se conocieron los aná- fenómeno solar. Los cráteres lunares permiten lisis de datación sobre brechas de impacto tener una idea del tamaño de los meteoritos meteorítico. Estos estudios lo iniciaron Fouad, que hicieron impacto. La Luna tiene 35 cráte- Papanastassiou y Wasserburg y creyeron res de más de 300 km de diámetro. Si la mitad

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Geologi�a corregido 1.indd 68 13/7/10 13:14:16 de estos se hubiere formado entre 3850 y 4000 Cretácico-Terciario (K-T) hace 65 Ma, cuando Ma, en la Tierra, durante el mismo período, desaparecieron la mitad de las especies vivien- debería de haberse producido más de 300 tes, los dinosaurios entre ellas. Ello ocurrió por impactos del mismo orden debido a que el el impacto en la península de Yucatán de un tamaño y la masa son mayores (se estima que cuerpo que dejó un cráter de 200 km de diá- LA TIERRA se debió haber recibido 20 veces más meteo- metro hace unos 65 Ma y que generó a nivel ritos). De estos una veintena habría generado planetario una fina capa sedimentaria enrique- cráteres de más de 2500 km de diámetro. cida en iridio. Las consecuencias de estos impactos serían No obstante para poder corroborar esto, importantes. Su magnitud alteraría cualquier el de que las extinciones masivas se deben modelo de convección que pudiera haber a grandes impactos meteoríticos, encuentra hecho funcionar la tectónica de placas. Además el escollo de que son muy poco los grandes afloraría material caliente del manto que al cráteres que pueden ser datados con la sufi- salir a la superficie se fundiría y se producirían ciente precisión. Puede que la prueba de estos grandes cantidades de magma. La vida en estas se encuentre en la Luna que está plagada condiciones fue poco probable ya que se hubo su superficie por cráteres de los últimos 600 de evaporar toda el agua líquida del Planeta. millones de años. O sea que recién cuando comenzó a calmarse El problema del origen de la Luna parecie- la época de los impactos, hacia los 3800 Ma ra resuelto pero faltan los detalles. No se ha comenzó a haber condiciones para la vida. La probado de manera totalmente satisfactoria la vida de microorganismos estuvo presente hace existencia del océano de magma. unos 3600 Ma, es decir sólo 200 Ma después de Un método más económico de estudio lunar que el bombardeo intenso tuviera fin. es el de colocar en órbita lunar un satélite que También, se ha recurrido a grandes impactos la estudie por espectroscopia y bajar una nave para explicar la extinción masiva como la del que haga sismografía.

Tabla 16. Influencia del proyecto Apolo en la ciencia lunar

Asunto Opinión previa Opinión actual origen capturada, derivada de la Impacto gigantesco sobre la Tierra, Tierra o formada con la seguido por la formación de la Luna Tierra como planeta dual a partir de los residuos. cráteres la mayoría de impacto algunos casi todos de impacto; se determina la volcánicos. dinámica de los residuos proyectados. Presencia de sustancias Desconocida, aunque algunos No hay, aunque los impactos de volátiles creían que el agua fluyó por cometas pueden haber aportado la superficie lunar agua que estaría en lugares muy fríos de los polos. edad de las rocas incierta, pero probablemente Zonas elevadas: la mayoría de las grande (unos cuantos miles de rocas, más de 4100 Ma; las millones de años) anortositas, 4400 Ma.. Mares: algunos, los jóvenes, de unos 2000 Ma; los otros, de hasta 4300 Ma. océano de magma ni se había pensado en algo así Las anortositas se forman a partir de él; otras rocas de las cordilleras, formadas a continuación. composición de los mares desconocida gran variedad de tipos de basaltos composición de las desconocida gran variedad de tipos de rocas, cordilleras todos con más aluminio que los basaltos de los mares. composición del manto desconocida cantidades variables de olivina y piroxeno

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Geologi�a corregido 1.indd 69 13/7/10 13:14:17 Orbita lunar. (Mundo Científico, 213:7, junio de la radioactividad natural de los isóto­pos del 2000) U, K y Th en orden de importancia (un gramo de basalto elevaría de 20º a 1200º su tempera- La Luna se habría originado por la coali- tura de fusión en 300 Ma), pudo también haber

LA TIERRA ción de un objeto del tamaño de Marte con la habido otros elementos radioactivos de vida Tierra. Los restos habrían formado un disco media más corta que cooperaron en el pasado alrededor de la Tierra que, por acreción, geológico. habría dado lugar a la Luna. Pero ¿como se Los impactos meteoríticos proveyeron justifica la fuerte inclinación de su órbita? mucha energía calórica en el pasado geológi- Los cálculos muestran que las interacciones co. Esto es difícil de estimar pero se entiende gravitatorias habrían separado a la Luna de que el bombardeo intenso terminó hace unos su órbita inicial una buena decena de grados 4.108 años dejando a la Tierra tan cribada y todo ello en un corto lapso. como lo está la Luna hoy. La compactación gravitacional y el hun- dimiento del material más denso, debió de Energía planetaria contribuir al calor interno (1 gramo de materia que se desplaza desde la superficie hasta el La Tierra es un cuerpo caliente donde la centro de la Tierra desprendería en su cambio superficie es más fría. ¿De donde viene el calor de energía potencial el equivalente de 6,3 104 interno? Este proviene de la transferencia de la jules de energía calórica). energía cinética en calor de los planetecimales cuando empezaron a acrecionarse hace unos 5000 millones de años. El material rocoso sili- energías interna cático es muy aislante (refractario, poseen baja conductividad térmica) por lo tanto el enfria- térmica: procedente del calor residual y de la miento del planeta es muy lento y ese enfria- radioactividad. miento lento es el responsable de la actividad mecánica: terremotos y efectos producidos geológica del planeta junto a la energía solar. por ascenso magmático (generan deformacio- Además de esas fuentes de energía está la de nes, pliegues y fracturas). la radioactividad de ciertos elementos, algunos gravitacional: debida a la propia masa del ya desaparecidos, hoy en día siguen funcio- Planeta. nando los isótopos radiactivos del U, Th y K. magnética: generada fundamentalmente por Si el Sol dejara de entregar energía, la tem- las corrientes convec­tivas del núcleo externo peratura de la superficie terrestre descendería fluido. a niveles más bajos que los polares y el calor Estas formas de energías se manifiestan interno del planeta produciría un efecto mode- como flujo térmico (residual + radioactividad), rador insignificante. Si el calor interno de la magmatismo, metamorfismo, sismicidad y Tierra descendiera a cero y el Sol siguiera deformación de las rocas. entregando energía como lo hace ahora, no notaríamos la diferencia a nivel superficial. El juego de energías que se ponen de mani- energías externa fiesto en el Planeta es complejo, en forma de síntesis reconocemos los siguientes: la energía Radiación solar: radiación producto de las térmica, mecánica, gravitacional y magné­tica reacciones nucleares de fusión y fisión de los son generadas en el interior del Planeta y se elementos (principalmente H) que componen unen a las procedentes del exterior como la el Sol. térmica del Sol y la mareal generada especial- mareal: es gravitatoria, afecta tanto a la mente por la Luna y en menor cuantía por el masa de agua como a la parte sólida del Sol y los otros planetas. Planeta. La masa líquida es desplazada por Las fuentes de calor interno son varias. efecto de esta energía y se disipa en forma de Todavía se tiene que determinar el orden de roce con la litosfera. El promotor principal es importancia de ellas. Entre ellas están el calor la Luna, Figura 7.

70 LA TIERRA ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 70 13/7/10 13:14:17 LA TIERRA

Figura 7. Esquema de las fuerzas generadas por la acción gravitatoria lunar.

G = centro de gravedad del sistema Tierra- evidentes. El mismo efecto provoca la Tierra Luna sobre la Luna pero en forma más notable C = centro del Planeta debido a que la gravedad terrestre es unas 80 —La fuerza centrífuga (fc) y la atracción gra- veces superior. Esto provocó un rozamiento vitatoria (g) ejercida por la Luna no se com- aún mayor que fue frenando el giro de la Luna pensan en la superficie de la Tierra. El resulta- sobre su propio eje (día lunar) hasta llevarlo do es una deformación del globo (mareas). a 28 días y fracción que es el tiempo del mes —La gravedad hace que la Tierra y la Luna lunar. Por eso la Luna siempre muestra la se acerquen pero esta atracción es compensa- misma cara a la Tierra. da por la fuerza centrífuga (fc) de rotación de Impacto meteorítico: la energía cinética de la Tierra y de la Luna alrededor de su centro un meteorito se disipa en forma de calor al de gravedad (G). rozar con la atmósfera y luego de la colisión en —En el centro de la Tierra la fuerza centrífu- la litosfera por efectos mecánicos destructivos ga (fc) y la fuerza de gravedad de la Luna se del material lítico impactado con formación de compensan (fc=fgL), pero no sucede así en calor, parte de esa energía se disipa también otros puntos de la Tierra. En la figura los vec- en forma de onda de choque generando terre- tores representan ambas fuerzas en distintas motos y eventualmente (dependiendo de la partes del planeta. Las diferencias producen masa del meteori­to) vulcanismo. No hay que las mareas. olvidar que la génesis del Planeta se debe a un En A la fgL>>fc genera la marea principal fenómeno de acreción meteorítica y gran parte diaria de la energía así generada corresponde a la En C fgL=fc residual considerada más arriba como forma En B fgL

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL LA TIERRA 71

Geologi�a corregido 1.indd 71 13/7/10 13:14:17 Ma. Esta edad se deduce de mediciones radi- tiempo. Las fuentes de ese calor y las vías métricas realizadas sobre meteoritos. Las eda- por las que llega a la superficie todavía son

des obtenidas de circones (nesosilicato SiO4Zr temas de investigación. En los primeros 10 a (Hf,U,Th,TR) tetragonal) de gneises de Isua en 20 kilómetros de profundidad la temperatura Groenlandia dan valores de 3800 Ma y data- aumenta en unos 3ºC cada 100 metros de pro- LA TIERRA ciones de rocas lunares dan valores de 3800 fundidad (grado geotérmico) y en los lugares millones de años, en Australia recientemente donde la corteza es más gruesa puede llegar a se ha calculado en circones una edad de 4100 4ºC cada 100 metros que nos hundimos, mien- millones de años. tras que en las zonas de subducción, alejada Tamaño y forma: es un geoide de 6378 Km de los focos volcánicos, el gradiente geotér- de radio ecuatorial y un radio polar de 21 km mico es menor (2ºC/100m). Este gradiente menos (diferencia producida por los efectos de lo conocen muy bien los mineros de galerías la fuerza centrífuga). La ciencia encargada de profundas, donde para poder trabajar deben determinar con precisión la forma y tamaño de acondicionar el aire que se encuentra a del planeta se denomina geodesia. temperaturas superiores a los 60ºC. La superficie del geoide es de 510.106 km2, A escala humana un terremoto o el accionar su volumen es de 1083.1012 km3 y la densidad de un volcán nos recuerdan que la Tierra es media es de 5,5 g/cm3. activa, pero los ritmos a los que se elevan Los mares ocupan las 2/3 partes de la super- o erosionan las montañas, entre otros, son ficie, el resto son continentes. La constitución extremadamente lentos y por lo tanto no son geológica de los océanos es distinta a la de los perceptibles, estas últimas actividades y otras continentes como veremos más adelante. del planeta las deduce el hombre aplicando el método geológico. Los mecanismos internos (endógenos) que modelan la Tierra, interpre- Calor interno ta el geólogo, tienen como origen la pérdida de calor (enfriamiento). Desde su formación, Hay dos evidencias que indican que la hace unos 4600 Ma no ha dejado de enfriarse, Tierra se enfría desde sus orígenes. comportándose como una verdadera máquina ­‑Las lavas komatíticas, lavas peridotíticas térmica que gasta su energía generando terre- emitidas hace más de 2500 Ma, fluyeron a motos, vulcanismo, relieve, desplazamiento 1600ºC. Los basaltos actualmente lo hacen a de placas, etcétera. 1200ºC. Existen cuatro mecanismos posibles para la ‑El calor mareal era mucho más intenso trans­ferencia de calor en la Tierra. Ellos son: cuando la Luna estaba más próxima a la radiación, conduc­ción, convección y magma- Tierra. tismo. La emisión de calor de la Tierra es irregular, Por radiación el calor se pierde por radiación es distinta según las zonas del planeta. infrarroja y visible del espectro electromagnéti- El calor generado por radioactividad no es co. En este caso la energía aumenta (y la longi- suficiente para explicar la actividad geológi- tud de onda disminuye) según la cuarta poten- ca, debe de haber otras fuentes. Los océanos cia de la temperatura (p.e. un objeto calentado y continentes emiten aproximadamente la a 600ºC produce una radiación visible colorada misma cantidad de calor por metro cuadrado. oscura, pero a medida que la temperatura La otra fuente, que sería la más importante, es aumenta, la luminosidad también crece y el el calor residual o sea aquel generado por el color cambia al naranja hasta el amarillo). Sin impacto meteorítico en la época de formación embargo la temperatura en profundidad no es de la Tierra donde la energía cinética de estos tan elevada como para que se produzca este cuerpos al impactar se transformaba, en parte, mecanismo de transferencia ya que las rocas no en calor. El calor generado por deformación son muy transparentes a la radiación. interna por el efecto de marea es despreciable, Por conducción la agitación térmica de los alcanza al 0,1% del calor radioactivo. átomos permite al calor propagarse por difu- El calor que fluye desde el interior de la sión. Cabe recordar que las rocas tienen baja Tierra ha sido reconocido desde hace mucho conductividad térmica.

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Geologi�a corregido 1.indd 72 13/7/10 13:14:17 Los mecanismos restantes (convección y como un líquido rodeado por una espesa capa magmatismo) son los más eficientes en la pér- gaseosa, posee una temperatura interior del dida del calor terrestre. orden de los 54.000ºC pero su campo gravita- La convección es el movimiento de materia cional es 318 veces mayor que el terrestre. que arrastra calor consigo, debido a las dife- Según Sprague y Pollak (1980) el calor del LA TIERRA rencias de densidad que se generan a su vez inte­rior de la Tierra que llega a la superficie por diferencias de temperatura. A medida que es de alrededor de 81 +/- 3 miliwatt/m2 o sea la materia (aire, agua de mar, rocas de la aste- una energía capaz de encender una lamparita nosfera) se calien­ta, se expande y sube despla- de 100 watts cada 1125 m2 (cuadrado de 35 m zando materia más densa y fría que se hunde. de lado). Obviamente este flujo calórico no Por este mecanismo convectivo generado en la es uniforme en toda la superficie­ terrestre, astenos­fera se podría transferir calor desde el aumenta en las zonas volcánicas. En las crestas interior de la Tierra a la litosfera. de las dorsales oceánicas es más elevado, lo El cuarto mecanismo, transporte magmá- mismo en las áreas de vulcanismo continental; tico, actúa de la siguiente manera: el magma mientras que el flujo térmico es más bajo en los se forma por fusión de las rocas del manto “trench” o trincheras, en los fondos oceánicos superior o corteza inferior, la energía calórica y en las cuencas sedimentarias continentales es absorbida y luego es llevada hacia arriba generadas “rápidamente”. por el magma a medida que migra hacia Se estima que es en la zona de creación la superficie y finalmente dicha energía es de corteza oceánica el lugar más eficiente de desprendida cuando el magma cristaliza o pérdida de calor del Planeta (60%) y que el erupciona como lava. El transporte magmá- mecanismo más eficiente es la convección. Los tico puede ser considerado como una vía de materiales de convección que llevan a cabo no retorno de convección y como una rápida esto son las aguas subterráneas, el agua de pérdida de calor. mar suprayacente a la dorsal, el magma y la La Tierra es un cuerpo caliente. El calor astenosfera. proviene, como se mencionó más arriba, desde sus orígenes, hace unos 4.600 Ma, cuando la energía cinética de los fragmentos que se acre- Presión en la Tierra cionaron se transformó en calor. A este calor se agrega el de los isótopos radiactivos del U, Es más confiable la estimación de la presión Th y K y de otros radionuclídeos que ya se que el de la temperatura en el interior del consumieron. El calor fue suficiente como para Planeta. Se utiliza la ecuación P=dgh, donde derretir parte de su interior. Durante todo este g es la aceleración de la gravedad, h es la tiempo el planeta se enfrió poco ya que las profundidad y d es la densidad que se calcula rocas que lo envuelven son poco conductoras por medios sísmicos. La varia­ción de g con del calor. El calor generado por radioactividad la profundidad puede calcularse con la física se equipara con el calor perdido por el planeta clásica de Newton. sin embargo se estima que ya se perdió la Para la corteza terrestre se estima que la mitad de la radioactividad original o sea que presión aumenta, aproximadamente, unas 271 la radioactividad está en continuo descenso. atmósferas por cada kilómetro de profundidad. Se estima que la temperatura en el núcleo, lugar más caliente del planeta, se halla en el orden de 2700 a 3000 grados centígrados. Campo magnético En el supuesto caso de que el calor de la Tierra fuera en aumento (por algún motivo El físico alemán W. Elsasser en 1945 propuso desconocido) en algún momento se fundiría. que el campo magnético principal del planeta En ese caso la gravedad del planeta es lo sufi- se generaría en la parte externa del núcleo cientemente intensa como para que no se des- que es fundida. Las corrientes convectivas de integre. El planeta en este caso seguiría orbi- hierro ionizado ahí generadas serían las res- tando alrededor del Sol como una gota líquida. ponsables de crear un campo eléctrico y este, a El planeta Júpiter, que algunos lo consideran su vez, un campo magnético.

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Geologi�a corregido 1.indd 73 13/7/10 13:14:18 A las presiones y temperaturas que reinan Estructura y composición de la en el núcleo externo, el hierro se halla fun- Tierra dido e ionizado. Estos iones se desplazan en corrientes convectivas y son los responsables El interior del Planeta sólo se puede conocer del campo magnético principal del plane- por métodos indirectos ya que directamente, LA TIERRA ta. Estas corrientes tendrían velocidades del prácticamente, no se conoce nada de los 6370 orden de 1m/h y periódicamente cambiarían km que constituye el radio terrestre. Los pozos de diseño, produciendo ello no solamente la de petróleo llegan, los más profundos, a 6000 deriva magnética (cambios de declinación) m y otras perforaciones de carácter científico sino también la inversión polar, o sea lo que llegan a los 14000 m; los rusos en 1988 iban en hoy es polo norte magnético (Nm) en el pasa- una de estas perforaciones por los 15 km en un do fue polo sur (Sm), repetidas veces. pozo de exploración para llegar al manto supe- La inversión magnética fue descubierta en rior. Ciertos plutones, aflorantes por razones 1909 por el francés Brunhes y en ese momento tectónicas, se genera­ron a profundidades de no se le dio la importancia que tenia el fenó- 20 a 30 km (5400 a 8000 Atm), inclusive cier- meno. Este fenómeno magnético fue quedando tos xenolitos de dunita que se encuentran en gravado en las rocas poseedoras de minerales basaltos se piensan que provienen de profun- con hierro que se iban formando como el caso didades de las centenas de kiló­metros. de los basaltos. Estos cambios de polaridad, De tal manera que para poder estudiar los según el tiempo geológico, son rápidos, ocu- materia­les que se encuentran a profundidades rren en unos miles o cientos de años y son de fuera del alcance directo del hombre se debe frecuencia irregular recurrir a los métodos de tipo indirecto que provee la geofísica en los cuales se aplican las leyes físicas referentes a la gravitación, trans- Meteoritos misión de los movimientos ondulatorios, con- ducción de calor, magnetismo terrestre, etc.. Como ya se vio en el capítulo de la era Siempre hay que recordar que para que una pregeoló­gica el Planeta se formó por medio de teoría sea aceptable debe de estar de acuerdo una acreción meteorítica. El origen de estos es con los datos disponibles. discutido, algunos piensan que correspon­den a fragmentos residuales de la época de mayor intensidad de acreción y otros piensan que Sismología son los restos de un planeta de características parecidas al nuestro que por algún motivo Es el método geofísico que mayor informa- esta­lló y se hallan orbitando la mayor parte ción del interior del planeta nos brinda. Se ana- de ellos entre los planetas Marte y Júpiter y lizan las ondas generadas por los terremotos. otros fragmentos tienen trayectorias erráticas. Un terremoto genera ondas de distintas clases Dentro de ellos a los efectos acrecionales inclu- a partir de un punto denominado foco (hipo- so se pueden considerar los cometas que en su centro) y se propagan en todas las direcciones. composición por lo general aparte de silicatos En la Tierra se acumulan esfuerzos debido a poseen agua. distintas causas y a veces producen roturas en Existen diversas clasificaciones de estos las rocas (fracturas o fallas). Cuando se pro- cuerpos, una de las cuales es la que se propone ducen estas rupturas se generan movimientos a continuación: a lo largo de las fallas y la Tierra experimen- ta vibraciones. Estas vibraciones pueden ser a) sideritos: constituidos por 98% de Fe y Ni. localizadas o abarcar grandes volúmenes y b) siderolitos: constituidos aproximadamente cuando llegan a la superficie generan los cono- por mitades iguales de metal y silicatos. cidos terremotos, Figura 8. c) aerolitos: constituidos por olivina y piroxenos. d) Tectitas: vidrio de composición granítica.

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Geologi�a corregido 1.indd 74 13/7/10 13:14:18 den dar la vuelta al planeta con longitudes de ondas de 200 a 300 km pero de escasa ampli- tud, aunque a medida que se aproximan a una costa, al disminuir la profundidad, esta ampli- tud puede alcanzar los 20 metros. Al alcanzar LA TIERRA la costa penetran tierra adentro causando, en zonas pobladas, grandes destrozos. Se ha determinado terremotos originados hasta unos 700 km de profundidad, no obs- tante el 70% de los mismos tienen lugar a profundidades menores de 100 km. Según su origen los terremotos se pueden clasificar como:

Figura 8. Esquema de la Tierra con la ubicación del a) tectónicos foco del terremoto y el epicentro del mismo. b) volcánicos c) por impacto (caída de meteoritos, explo- siones superficiales, hundimientos, desli- La energía liberada en el terremoto es la zamientos de glaciares o rocas). energía elástica en un volumen de rocas que se fue acumulando por esfuerzos deformantes Las estaciones sismográficas están equipa- recibidos y que es liberada como energía ciné- das con sismógrafos con los cuales se registran tica en el momento de la fractura cuando se las señales de los sismos que llegan a esa esta- vence el límite de elasticidad. Los terremotos ción. Las agujas del sismógrafo registran sobre naturales se generan principalmente donde la un papel milimetrado el sismograma de cuya orogenia y /o el vulcanismo están activos. lectura los sismólogos deducen las caracterís- Gutenberg y Richter (1948), sismólogos nor- ticas físicas del fenómeno natural. Dicho análi- teamericanos, dicen que por término medio se sis permite reconocer un sismo, determinar el producen anualmente un sismo catastrófico, epicentro y el foco, la energía, etcétera. cerca de 100 sismos importantes y cerca de Los registros sismográficos son de gran un millón de temblores que puede percibir el interés porque permiten explorar el interior hombre en lugares poblados, de tal manera del planeta. que los terremotos no son fenómenos raros. Un terremoto origina diversas clases de En la superficie terrestre hay zonas ondas, de las cuales dos son las más importan- donde son más frecuentes los terremotos, tes para el estudio del interior del Planeta pues como por ejemplo al Arco de Fuego del lo atraviesan: Pacífico, Cordilleras centro oceánicas, Europa Mediterránea, Norte de África, Medio Oriente, a) Ondas Primarias (P) pues son las que Himalayas, etcétera. llegan primero, son de compresión (en Los focos sísmicos ubicados por debajo de inglés se denominan push = empujar). Su los fondos marinos generan los maremotos ya velocidad de propagación depende de la sea por los efectos de las ondas sísmicas sobre densidad y resistencia a la compresión la masa de agua y/o por los deslizamientos de las masas rocosas atravesadas. submarinos del terreno provocados por las b) Ondas Secundarias (S) pues llegan en mismas ondas que desplazan la masa de segundo lugar, también las llaman ondas agua. Las ondas producidas por el terremoto de distorsión donde la vibración es trans- al llegar a la masa ácuea se propagan con versal a la dirección de propagación (en una velocidad aproximada de 1,5 km/s y al inglés la denominan­ shake = sacudida) y llegar a la superficie se manifiesta como un no se propagan por los medios fluidos. Su tren de ondas (olas) llamadas tsunami por los velocidad de propagación depende de la japoneses. Estos trenes de olas se propagan a densidad y la resistencia a la distorsión velocidades que alcanzan los 900 km/h y pue- c) Ondas superficiales (L) (ondas de

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Geologi�a corregido 1.indd 75 13/7/10 13:14:18 Rayleigh) se propagan por la superficie­ Las velocidades de propagación de ambas terrestre a menor velocidad que las P y S ondas varían según el tipo litológico que atra- y son las que mayores daños causan. viesan (según la constante elástica y la den- sidad de las rocas) y respetan las leyes de la De tal manera que el aumento de la P aumen- reflexión y refracción al llegar a las superficies LA TIERRA ta la velocidad de propagación de las ondas y el de discontinuidad. aumento de temperatura la disminuye. Con estas ondas se obtienen características Las ondas P son las de mayor velocidad de de densidad, volumen y rigidez de las rocas propagación y son similares a la del sonido, que atraviesan, de donde se obtiene informa- mientras que las ondas S son similares a la de ción del interior del planeta. De esta manera se la luz y además no se pueden trasmitir­ por determinan tres discontinuidades principales, medios fluidos. Figuras 9 y 10:

Figuras 9 y 10. Esquema de la estructura interna del Planeta con la marcha de las ondas sísmicas P y S y el cono de sombra producido correspondiente al foco elegido y gráfico donde se representan velocidad de pro- pagación de las ondas P y S en función de la profundidad. Las ondas S no se propagan a mayor profundidad de 2900 Km pues la parte externa del núcleo se comporta como fluido. Las ondas P con los correspondientes cambios de velocidad indicados marcan las principales discontinuidades físicas del interior del Planeta (núcleo externo y núcleo interno) denominadas con los nombres de sus descubridores.

corteza de rigidez pues no pasan las S, o sea que parte Mohorovicic (1909)______5 a 35 km del núcleo es fluido y además que debe de manto tener distinta composición debido al retardo Gutenberg (1913) ______2900 km sufrido por las ondas P. núcleo El sismógrafo es el instrumento que detecta a) Las ondas P y S por los efectos de la marcha los terremotos y mide su intensidad, hay una de las ondas no se trasmiten a estaciones red mundial de unos 600 de estos aparatos situadas en el arco comprendido entre 105º distribuidos estratégicamente que escuchan el y 142º a partir del epicentro. ruido interno del planeta. b) Después de los 142º aparecen las ondas P Las escalas de medición de los terremotos con retardo y no las S. De ello se deduce son diversas y se basan generalmente en el que el material del núcleo parecería carecer daño que causan. Una de las más antiguas es

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Geologi�a corregido 1.indd 76 13/7/10 13:14:18 la de Gastaldi (1564), cartógrafo del Piamonte estructuras de mampostería y armadas Sólo (Italia). Otra conocida es la del italiano Rossi quedan en pie los edificios bien construidos. y el suizo Forel (1878) que divide los sismos Fundamentos en estado ruinoso. en 10 grados de intensidad, desde el grado I Grado XI.- Pánico. Sólo quedan en pie con-

constituido por temblores perceptibles sola- tados edificios. Grietas y fallas en el suelo. LA TIERRA mente con aparatos muy sensibles hasta el Canalizaciones subterráneas fuera de servi- grado X, considerado como gran catástrofe, cio. donde no quedan edificios en pie, se generan Grado XII.- Pánico. Destrucción total. La grietas y se producen deslizamientos en los aceleración es superior a la gravedad. Ondas terrenos montañosos. Mercalli (1888) modificó visibles en el suelo. Distorsión en las líneas esa escala por no ser suficientemente precisa y visuales y de nivel. Los objetos son arrojados propone 12 grados. al aire. Como se puede apreciar esta escala es bas- tante subjetiva ya que las unidades de fuerza En 1931, la escala de Mercalli fue modificada sísmica no están fundadas bajo el punto de y es de uso actual: vista físico. Pero su uso resulta cómodo. Grado I.- Unicamente perceptible por muy pocas personas en circunstancias favorables. Grado II.- Lo perciben algunas personas en Gutenberg y Richter elaboraron una escala reposo. Objetos suspendidos se balancean de intensidades de los sismos con índices ligeramente. cuantitativos más definidos y precisos relacio- Grado III.- Perceptible en interiores, algunos nada con la energía desprendida tratando de coches se balancean un poco. Puede ser esti- ser una escala absoluta. Propusieron sustituir mada su duración. el concepto de “fuerza” por el de “intensidad” Grado IV.- se despiertan las personas que se de los sismos que varía en función de la ampli- hallan en reposo. Se balancean los coches y se tud máxima del deplazamiento de las partícu- mueven las hojas de las ventanas. las en el suelo, observada y medida por medio Grado V.- Perceptible en general. Caen algu- de sismógrafos ubicados a unos 100 km del nas decoraciones de las paredes. Se rompe epicentro. En esta escala los sismos más débi- la vajilla y los cristales de las ventanas. Se les tienen una intensidad 0, y los más fuertes 9. paran los péndulos de los relojes. Para tener una idea de las cifras de esta escala Grado VI.- Perceptible por todos. Empieza a absoluta se destaca que durante un terremoto cundir el terror. Daños en las chimeneas y los de alta intensidad se libera una energía equi- decorados colgantes de las paredes. Se mue- valente a varios millones de veces la de una ven los muebles y caen objetos pequeños. bomba atómica corriente. Desde 1900, época Grado VII.- Todos se lanzan a la calle. donde ya había sismógrafos de precisión, no Perceptible en coches en marcha. Daños se ha registrado un temblor que supere los 8,5 moderados en las estructuras. grados. Tal vez el terremoto de Lisboa en 1755, Grado VIII.- Alarma general. Efectos des- que afectó a la mitad de Europa, pudo alcanzar tructivos y daños generales en las estructuras intensidad 9 o el de Tailandia, en diciembre débiles. Pocos daños en las estructuras bien del 2004, que alcanzó 9,1. Posiblemente no se construidas. Se desploman los monumentos puedan registrar sismos de mayor intensidad y las paredes. Se vuelcan los muebles. Se debido a que los materiales rocosos, donde esparcen la arena y el fango. Variaciones en ocurren los terremotos, por sus característi- los niveles de agua de los pozos y fuentes. cas físicas no pueden almacenar más energía Grado IX.- Pánico. Destrucción general de elástica (potencial) para ser liberada (energía estructuras débiles. Daños considerables en cinética). edificios bien construidos. Rotura de tuberías Cuanto mayor es el sismo mayor es el área subterráneas de canalización. En el suelo se que lo percibe. Se registraron fuertes sismos producen grietas y crujidos perceptibles. que fueron percibidos a miles de kilómetros Grado X.- Pánico. Destrucción general de las del epicentro. Cuando más profundo es el

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Geologi�a corregido 1.indd 77 13/7/10 13:14:19 foco, se lo percibe en la superficie en áreas tro del manto, entrando en éste, de carácter más grandes. plástico, como cuerpos rígidos que luego se va Las explosiones nucleares subterráneas son fragmentando (terremotos) hasta profundida- difíciles de distinguir de un terremoto natural. des del orden de los 700 kilómetros. El japonés Cuando ocurre un terremoto importante Wadati en el década de 1920 fue el primero en LA TIERRA se trata de estudiar el fenómeno, uno de los determinar terremotos profundos del orden primeros trabajos que se realiza es tratar de de los 600 km de profundidad, posteriormente delimitar por medio de mapas la zona de el norteamericano Benioff determinó, ubican- influencia y la intensidad del mismo. Esto se do los focos de distintos sismos en las áreas de logra con mapas de isosistas o de curvas que las fosas oceánicas, una superficie inclinada unen puntos de igual intensidad sísmica. que marca el deslizamiento de una placa con la parte inferior de otra placa. La energía des- muertos en prendida por el roce de estas placas se disipa terremotos año generando, deformación (fosas, orogénesis), magmatismo (fusión parcial de la parte infe- Shasi (China)...... 830.000...... 1556 rior de una placa, ruido y vibraciones (terre- Lisboa...... 660.000 ...... 1755 (grado 9?) motos), etcétera. A esta superficie se le da el Calabria...... 50.000...... 1783 nombre de zona de Wadati-Benioff y llega Messina...... 83.000...... 1908 hasta profundidades de 700 kilómetros. Kansu (China)...... 100.000...... 1920 Para poder pronosticar un terremoto es pre- Kawato (Japón)...... 140.000...... 1923 ciso señalar el lugar donde ocurrirá, cual será Agadir (Marruecos)...... 15.000...... 1960 su intensidad y el momento en que ocurrirá. Khorosan (Irán)...... 13.000...... 1968 Las dos primeras cuestiones tienen hoy en Sumatra...... 220.000...... 2004 día respuestas satisfactorias en los mapas de (grado 9,1) zonificación sísmica, en cambio saber cuando ocurrirá es muy difícil de predecir. En los momentos previos a un terremoto se produ- Los terremotos están vinculados, a la luz de cen deformaciones en la superficie y ruidos la tectónica de placas, a los límites de las pla- (el ruido se genera por la formación de un cas, precisamente la ubicación de los epicen- sinnúmero de microfisuras vinculadas a la tros de los terremotos fue el criterio principal deformación que va a provocar el fallamiento), para determinar los limites de las placas. O señales estas que podrían ser utilizadas, pre- sea que los terremotos se hallan vinculados a via correcta interpretación, como indicadoras las dorsales centrooceánicas, sistemas de arcos del momento en que ocurrirá un sismo. de islas, zonas de fracturas importantes y cin- “Efecto rosca” es uno de los métodos de turones orogénicos jóvenes. Estas placas son prevensión sísmica, no siempre se lo puede bloques móviles que se desplazan unos con aplicar, consiste en que en una zona donde respecto a otros sobre una capa de caracterís- va a ocurrir un terremoto importante durante ticas plásticas denominada astenósfera. Este varios años previos al fenómeno hay descanso movimiento relativo a través de fallas se ve sísmico. En una amplia área semicircular alre- afectado por rozamiento con el bloque vecino, dedor de donde se va a producir comienzan a veces es tan intenso que hace que las masas sismos pequeños y comienza el área de sismos rocosas acumulen tensiones hasta llegar a un menores a estrecharse sobre la zona donde se momento donde la energía acumulada vence va a producir el gran terremoto. el límite de resistencia (límite de elasticidad) Los rusos en 1962 notaron el cambio de velo- de las rocas fracturándolas produciendo fuerte cidad de las ondas P y S cuando atraviesan un vibraciones (terremotos) que tiende a propa- futuro foco. A este fenómeno hoy en día acep- garse en todas direcciones. tado se le da el nombre de “dilatancia”. Esta Los focos ubicados a profundidades mayo- disminución de velocidad en el futuro foco es res que 200 km se hallan vinculados a las del orden de 15 al 20%. Cuando una roca está fosas oceánicas profundas, o sea las zonas de a punto de fracturarse comienzan a unirse subducción donde las placas se hunden den- las innumerables inperfecciones minúsculas y

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Geologi�a corregido 1.indd 78 13/7/10 13:14:19 fracturas que existen en ella. Esto produce un el estudio de los sismos premonitorios (pre- aumento de volumen de la roca y del módulo vios) que se producen 24 hs antes del temblor de compresión, y la resistencia al cizallamien- principal. Los norteamericanos, en California, to disminuye. La velocidad de las ondas P es suelen usar como criterio para prevenir un proporcional a la raíz cuadrada del módulo terremoto grande el descanso previo sísmico. LA TIERRA de ciza. O sea cuando la falla de San Andrés pasa uno La dilatancia da una información muy o dos años sin actuar es que se está acumulan- importante para la predicción de sismos. El do energía elástica para un terremoto fuerte terremoto de San Fernando en Chile en 1971 que va a suceder próximamente. pudo ser anticipado, pero por lo menos se En prevención de los efectos sísmicos se necesitan 4 sismógrafos para determinar el recomienda en la construcción utilizar mate- retardo anómalo que produce la dilatancia. riales de óptima calidad, hacer construcciones Ello depende del tamaño del foco, en San antisísmicas, aliviar los techos, suprimir toda Fernando se estimó en 80 km de diámetro, clase de adornos pesados, limitar la altura pero no alcanzaron la cantidad de sismógra- de los edificios, encadenar las estructuras, fos para predecirlo. Se practicó en muchos etcétera. Los edificios antisísmicos no tienen terremotos del mundo las retropredicciónes, o estructuras rígidas, por el contrario presen- sea se estudió la grabación previa al terremoto tan múltiples articulaciones que les permiten del registro sísmico para ver como eran. Las absorber las vibraciones del terremoto. conclusiones a que se llegaron es que tiene que haber muchos sismógrafos en la zona que tomen las ondas retardadas por dilatancia y Densidad de la Tierra además el foco debe ser lo suficientemente grande como para que esos sismógrafos lo Como se mencionó la densidad media de la detecten. Se provocan terremotos con explo- Tierra es de 5,5 g/cm3. Este valor es conocido sivos para poder determinar el estado de la desde la época de Newton y fue calculado dilatancia de un área y poder prever un futuro sobre la base de la ley de gravitación: terremoto. Un problema que se presenta es que el método no funciona para terremotos F=G(Mt.m/d2) profundos posiblemente porque la presión o sea que dos cuerpos se atraen con una litostática haga menos evidente la dilatancia. fuerza F proporcional al producto de El problema es que se requieren redes sísmicas sus masas (Mt y m) e inversamente finas, de elevado costo, para que el método proporcional a cuadrado de la distancia sea útil. que los separa (d2). G es la constante El sismólogo tiene que considerar: 1) la posi- de gravitación Universal o de Newton. ción de las fallas activas locales, 2) las carac- terísticas de atenuación sísmica de las rocas, De esta fórmula se calcula la masa de la 3) la clase de cimiento que tendrá el edificio Tierra: proyectado y 4) la variación temporal de la posibilidad de un terremoto. Al respecto del Mt = masa de la Tierra punto 4) es difícil de estimarlo ya que no existe m = masa de un cuerpo conocido como F = m.g una periodicidad definida de terremotos en d = radio de la Tierra una zona. Se sabe que los efectos mareales G = constante de Gravitación m.g = G.Mt. pueden desatar terremotos y erupciones vol- m/d2 cánicas pues producen fenómenos tensionales g = gravedad en las rocas, pero se cree que son terremotos Mt = m.g.d2/G.m = g.d2/G pequeños los que genera las mareas. como d = M/V Dt = Mt/Vt = 5,5 g/cm3 Lo que sigue siendo muy difícil de determi- nar es dónde y cuando va a ocurrir el sismo. Como la densidad media de las rocas de la En China usan el comportamiento animal corteza terrestre es 2,8 g/cm3, se deduce que el para sus predicciones. Se llega a cifras de interior del Planeta debe de estar constituido predicción del orden del 44% de aciertos con por materiales más densos que 5,5 g/cm3.

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Geologi�a corregido 1.indd 79 13/7/10 13:14:19 Esta mayor densidad en profundidad, to provocó la generación de nuevas hipótesis puede ser debida al aumento de la P y/o a que situaban la causa del fenómeno fuera de cambios en la composición química hacia la Tierra, en la ionosfera, y según otros en el sustancias más pesadas en profundidad, como interior de la Tierra, en el núcleo externo. por ejemplo metales pesados. Bullen estimó El tratamiento matemático de la señal mag- LA TIERRA que la P en el centro de la Tierra es del orden nética del planeta permite definir variaciones de 3.106 Atm. En la corteza terrestre se estima anuales, diarias, cada 27 días y cada once años. que la P aumenta 271 Atm/km, pero en el Lapsos que coinciden con ciclos astronómicos manto y en el núcleo el aumento por Km de bien conocidos como la rotación de la Tierra la P es mayor dado que también es mayor la alrededor del Sol, el giro de la Tierra sobre sí densidad media. misma y la del Sol sobre sí mismo. La perio- Para escapar de la Tierra, el objeto necesita dicidad de once años corresponde al pico de una velocidad proporcional a la raíz cuadrada actividad solar (máximo de manchas solares). de la masa del objeto mayor dividida por su Estos fenómenos periódicos se deben a las radio. Por ejemplo, en la Tierra, con un radio corrientes eléctricas que circulan por el manto de aproximadamente 6.300 km, la velocidad y corteza del planeta. En la ionosfera, los vien- de escape es de 10 km/s aproximadamente. tos son corrientes eléctricas que producen un campo magnético intenso durante el día, cuan- do el calentamiento solar es máximo. Más lejos Magnetismo terrestre en la magnetosfera, las fluctuaciones siguen el ritmo de los golpes del viento solar. Las causas El campo magnético terrestre cambia con de las variaciones del campo magnético son el tiempo. Este efecto natural se conoce desde pues muy diversas. En general se piensa que el descubrimiento de la brújula y se lo conoce las variaciones de períodos inferiores a 11 como declinación magnética. años son de origen externo y que a partir de Hoy en día se sabe que las fluctuaciones del ese punto derivan los procesos de mezcla que campo magnético de la Tierra son numerosas tienen lugar en el núcleo. y tienen una duración variable comprendida Científicos franceses en 1977 descubrieron entre el minuto y varias decenas de años. Las sacudidas fuertes en la variación secular gene- más intensas, que marcan la tendencia gene- radas en el núcleo terrestre. Hoy en día, por ral, constituyen las denominadas variaciones tratamientos matemáticos avanzados en sísmi- seculares. Desde 1940 se sabe que la fuente de ca, se tiende a confirmar ese origen para estos esta variación está en el núcleo externo (fluido) tipos de variaciones bruscas e inesperadas en situado a 2900 km de profundidad. Los movi- el campo magnético terrestre. mientos del fluido conductor (principalmente Fe con un poco de Ni a una temperatura del orden de los 2700 ºC) que evacua el calor hacia Estructura interna de la Tierra el exterior generan la mayor parte del campo magnético. La sísmica proporciona una información de la A fines de la década de 1970 se descubrió estructura terrestre de tipo tripartita como se vio un nuevo tipo de variación consistente en un (corteza-manto-núcleo). La Figura 11 muestra salto brusco e inesperado. Este descubrimien- un esquema de la parte superior del planeta.

Figura 11. Esquema de la corteza constituida por el SIMA y el SIAL apoyados sobre el manto superior peridotítico.

80 LA TIERRA ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 80 13/7/10 13:14:19 Para obtener información directa del inte- observar en parte directamente, es liviana, fría rior de la Tierra se utilizan materiales que y composición compleja. provienen de las grandes profundidades como Se determinó que la corteza está sepa- por ejemplo el vulcanismo kimberlítico. Las rada del manto por la Discuntinuidad de kimberlitas transportan dos “pasajeros” desde Mohorovicic. Esta discontinuidad posee pro- LA TIERRA las profundidades que son los xenolitos peri- fundidades variables, en los océanos es del dotíticos (rocas representativas de los 150 a orden de los 5 km y en los continentes, en las 200 primeros km) y los diamantes. El estudio áreas cordilleranas, puede sobrepasar los 35 de las impurezas de los diamantes indica que a 60 km. algunos de ellos provienen incluso de mayores profundidades situadas a más de 670 km. La gran ventaja de estas impurezas en forma de El núcleo inclusiones es que quedan inalteradas durante su viaje a la superficie porque están protegidas La densidad calculada para el núcleo es de por la cápsula de carbono muy resistente a las 13,3 a 13,6 g/cm3. La existencia del campo P y ataques químicos. magnético sólo puede explicarse con un ele- Estos estudios nos permiten constatar las mento metálico en su constitución, el Fe. Pero hipótesis sobre la estructura del planeta elabo- un núcleo de Fe solo tendría a esas P una rada por medio de estudios indirectos como densidad mayor, por lo tanto y de acuerdo a son la sismología, la mineralogía experimen- lo que se observa en ciertos meteoritos (con tal, la gravimetría y la geoquímica de meteori- el mineral troilita = SFe) habría S combinado tos que nos permiten viajar por todo el interior con el Fe y también Ni. Esta aleación de Fe + del planeta virtualmente. SFe tiene punto de fusión 1000ºC menor que el En los últimos 10 años se demostró que la Fe solo y ello explicaría el estado fundido del impureza en los diamantes son testigos direc- núcleo externo y por lo tanto el campo magné- tos de los lugares donde se formaron. Las tico del Planeta. De todas maneras quedan aún inclusiones de los diamantes aportan infor- muchas incógnitas. mación muy importante sobre la mineralogía ¿Como se formó el núcleo? Por lo menos hay y la evolución del manto terrestre y sobre la tres hipótesis: génesis de los diamantes y de la naturaleza del mecanismo de ascenso (ascensor magmático) a) La Tierra se formó por una acreción hete- que los transporta desde su lugar de origen rogénea de silica­tos (silicatos más metales), hasta la superficie. posteriormente el Fe más denso y menos Entre los años 1960 y 1980 los científicos refractario se fundió y por gravedad se fue pensaban que el vulcanismo kimberlítico pro- a formar el núcleo y los silicatos menos venía de menos de 200 km de profundidad, densos flotaron. Al ocurrir esto hubo gran ello hizo que no le dieran mucha importancia desprendimiento de energía (calor gravi- a los xenolitos y a los diamantes. Sin embargo tacional) y se denominó al proceso Gran en la década de 1990 se comienza a dar una acontecimiento térmico. Esta idea concuer- importancia especial a los diamantes como da con la teoría de Kant-Laplace. veremos más adelante. b) Es una variante de la hipótesis anterior. Por intermedio de todos estos estudios se Propone que la acreción fue diferencial, determinó una estructura tripartita del plane- primero lo hicieron las partículas metá- ta en la cual el manto es un enorme cinturón licas formando directamente el núcleo y rocoso que va desde los 70 a 2900 km de luego los silicatos que formaron el manto. profundidad, ocupa el 83% del volumen del Pero esta hipótesis no explica, al estar ya planeta y posee alrededor del 30 % de su masa el Fe en el núcleo, el Gran acontecimiento y está constituido principalmente por silicatos térmico y por ello no explica el núcleo ricos en Fe y Mg. Mientras que el núcleo es externo fundido. metálico (Fe + Ni) y caliente posee el 67 % c) Es una alternativa de a) y b). La Tierra de la masa terrestre y el 27 % de su volumen; comenzaría al acrecionarse con una mezcla mientras que la corteza, la cual podemos de silicatos y metales como propone a),

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Geologi�a corregido 1.indd 81 13/7/10 13:14:19 pero se calentaría rápidamente a causa de campo magnético terrestre principal. los impactos meteorí­ticos y cuando esta El nucléolo, según Souriau (1999), es acreción llegó a formar un cuerpo cuyo anisótropo ya que las ondas sísmicas según tamaño era aproximadamente la mitad del distintas direcciones se propagan con dis-

LA TIERRA planeta actual, el Fe se fundió y descendió tinta velocidad. Corregido el achatamiento gravitacionalmente y formó un protonú- de los polos una onda P tarda 5 segundos cleo. Este se formó en forma simultánea menos en recorrer la distancia polo a polo con el manto en una prototierra semifun- que una paralela al ecuador (la trayectoria dida y el Fe del manto se seguía fundiendo total esta onda tarda en recorrerla unos y descendiendo al núcleo hasta llegar al 20 minutos). Este desfasaje de velocidad estado actual. Luego este núcleo fundi­ probablemente se deba a una orientación do se fue enfriando y su parte central se preferencial de los cristales de Fe, al efecto solidificó, el calor latente de fusión se des- del diseño de las corrientes convectivas que prendió y puso en movimiento convectivo afectan al núcleo interno sólido y/o al efecto al núcleo externo generador del campo del campo magnético. magnético. En el planeta hay unas 4000 oficinas sísmi- cas que mandan su observación al ISC en Se conocen rocas de 3500 Ma con paleomag- USA y este distribuye a todo el mundo los netismo de lo que se deduce que por lo menos resultados, de esa manera se escucha y se desde ese tiempo la Tierra tenía campo mag- estudia a la Tierra, pero puede haber proble- nético. mas cuando lo que hay que interpretar es un desfasaje de 5 segundos ya que: -la variación de 5 segundos ¿no se deberá a ¿Gira el núcleo de la Tierra? que cada vez se conoce con mayor precisión la ubicación del foco del sismo? Según Souriau (1999) en 1997 sismólogos -el manto posee variaciones de densidad norteamericanos anunciaron que el nucléolo en su composición que podrían justificar tal (núcleo sólido) gira más rápido que el resto retardo. del planeta. En 1936 la sismóloga danesa Aún quedan tareas para tratar de confir- Inge Lehmann descubría por medio de ondas mar estas mediciones y descartar con seguri- sísmicas la existencia del núcleo interno dad que no sean otros los problemas que lo sólido o nucleolo que se hallaba dentro de provoquen. un núcleo líquido o externo. Hoy en día con el avance del conocimiento y de la tecnología se postula que ese núcleo sólido de metal Temperatura del núcleo terrestre (de tiene una estructura especial y gira más MundoCientífico., 213:7, junio 2000) rápido que el resto del planeta, las veloci- dades varían entre 0,2 hasta 3 grados/año. Los investigadores estudiaron las propie- El núcleo fundido tiene 3480 Km de radio y dades del hierro, componente esencial del está constituido principalmente por Fe y un núcleo y han determinado para cada valor de poco de Ni y pocos elementos ligeros como la presión el potencial atómico de interacción el S y el oxígeno. El núcleo interno posee una de este elemento. Se han servido para ello de radio de 1229 Km y representa menos del 1% simulaciones clásicas de dinámica molecular del volumen del planeta, se segregó por cris- que modelan el efecto de la temperatura. talización progresiva del núcleo externo en Estos modelos muestran que en la interfaz un proceso que aún continua. Se piensa que entre el núcleo liquido y la parte sólida la está formado por Fe casi puro. Las corrientes temperatura se eleva hasta 5400 ± 400 grados convectivas de la parte líquida dan lugar al Kelvin.

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Geologi�a corregido 1.indd 82 13/7/10 13:14:19 Límite entre el núcleo y el manto con heteroge­neidades no mayores de 10 km y que lateralmente varía en espesor. El límite entre el núcleo y el manto hoy en En 1992 se demostró que el pasaje manto- día se lo conoce mejor debido a los estudios de núcleo es brusco y que esa transición refleja sísmica tridimensional (tomografía sísmica) hasta el 50% de las ondas, trasmitiendo el LA TIERRA y gravimetría satelital y posee características­ resto. muy interesantes. Se trató de reproducir en laboratorio las La zona se halla ubicada a 2900 km de condi­ciones físico-químicas del manto inferior profundidad y corresponde al área de mayor y del núcleo usando un yunque de diamantes actividad geológica de todo el Planeta debido para las altas P y calentando la muestra con a que los cambios físicos ocurridos allí son luz laser. En 1986 se obtuvieron presiones mucho más notables que los ocurridos en superiores a la del centro de la Tierra. El la interfase atmósfera-hidro­sfera-litosfera. La diamante se usa no solo por su dureza sino fuerte heterogeneidad de la región limítrofe también por su transparencia para calentar manto núcleo afecta a muchos procesos geo- la muestra con el láser y además se la puede lógicos globales, inclu­so el balanceo del eje de observar y medir la radiación IR que sale del rotación terrestre y el campo magnéti­co del diamante que permite el cálculo de la tempe- planeta. Los fenómenos de esta zona modu- ratura de la muestra. lan además los movimientos de convección La P del manto inferior supera las 200.000 del manto que son los causantes de la deriva Atm y se dedujo que la composición debía ser

continental. la de un silicato de Fe y Mg[SiO3(Mg,Fe)] con A través de todo el manto las ondas sísmicas estructura perovskítica (perovskita, CaTiO3) a aumentan su velocidad con la profundidad la que se denomina silicato de Mg perovskíti- en forma gradual o sea que la composición co. Las rocas del manto inferior, además, pro- y estructura se hacen más uniformes cuanto bablemente contienen pequeñas cantidades más profundo vamos. Por el contrario la gran de OMg + wüstita (FeO), composición muy diversidad de rocas y estructuras es caracterís- distinta a la de la corteza (La corteza está cons- tica de la corteza. tituida por muchos minerales distintos y com- Sin embargo el límite manto-núcleo de 200 plejos que reaccionan entre sí y se transforman a 400 km de espesor (capa D), determinado en nuevos minerales bajo cambios moderados por medio de las ondas sísmicas en la década de presión y temperatura). del 80, muestra que el núcleo difiere mucho La composición del núcleo se conoce desde del manto. Se denomina capa D por razones hace unos 50 años, está constituido por una históricas ya que los geofísicos llamaban a las sustancia fundida en torno a un centro sóli- distintas zonas del interior del planeta­ por do de composición Fe + Ni. Se sabe que el medio de letras en vez de llamarla corteza, fundido es principalmente Fe y que genera el manto y nú­cleo. Con el avance de los estudios campo magnético terrestre. esas capas fueron cambiando de nombres y el único que persistió fue D. En la década de La corteza está formada por silicatos. los 80 se mejoraron notablemente los métodos El manto superior por ol + px + gr sísmicos, se realizaron verdaderas tomografías El manto inferior por óxidos tipo perovskítico. (3 dimensiones) del Planeta que permitieron­ El núcleo externo es un fluido férrico. diferenciar bien el núcleo del manto aunque El núcleo interno es de hierro con un poco no pudo explicar las causas de las diferencias de Ni sólidos. físicas. Por medio de programas de compu- tación se pudo hacer un estudio mejor del El núcleo interno es una aleación férrica. análisis de las formas de onda que permite Estas diferencias composicionales y de estado resolver estructuras de escasas dece­nas de físico explican el comportamiento de las dis- kilómetros de sección, con la limitación de tintas curvas. La viscosidad (h) no varía en la abarcar áreas muy pequeñas de la zona D. De capa D. esta manera se determinó que el espesor de la En laboratorio se reprodujeron las condicio- capa D varía entre pocos kilómetros y 300 km, nes del núcleo (hierro líquido + silicatos tipo

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Geologi�a corregido 1.indd 83 13/7/10 13:14:20 perovskita = óxidos eléctricamente aislantes lo tanto no se puede escudriñar en ella. En la

tipo silicatos de Mg + SiO2 (stishovita) + alea- interfase manto-núcleo hay corrientes convec- ciones metálicas tipo ferrosiliciuro (FeSi) + tivas de ambos que son las que producen el wüstita (FeO)). cambio químico. Estos cambios convectivos y A lo largo de la historia geológica la roca químicos producirían variaciones en el eje de LA TIERRA del manto inferior ha estado y aún sigue disol- giro de la Tierra y el campo magnético terres- viéndose en el metal líquido del núcleo exter- tre, Figura 13. no. La densidad del núcleo externo es un 10% En una época se pensaba que los movimien- menor que la del núcleo interno que estaría tos de nutación eran provocados por el efecto constituido por Fe + Ni + S y otros elementos de roce entre la atmósfe­ra y la hidrosfera sobre menos abundantes. la litosfera (incluyendo las mareas), hoy ya se Los meteoritos ricos en Fe (parte de los res- piensa que ciertas variaciones en la nutación tos con que se formó la Tierra) justifican esta que no son explicables por mareas si lo son creencia. Tienen impurezas muy similares a por estos fenómenos ocurridos­ en la capa D, las del núcleo. Figura 12. El líquido del núcleo asciende por capila- Las líneas del campo magnético que ema- ridad algunos cientos de metros en el manto nan del núcleo inducen pequeñas corrientes inferior y en esa zona se produce la reactivi- eléctricas que circularían en la mezcla de los dad química, además la topografía de la parte materiales conductores y producirían a su externa del núcleo se deduce por sísmica vez campos magnéticos secundarios que inte- como un relieve de elevaciones y hondonadas ractuarían con el campo magnético principal. de pocos centenares de metros a unos pocos El acoplamiento de estos dos campos afecta- kilómetros. El espesor de la zona de reacción ría la nutación. Estos cambios se miden por es menor de la longitud de onda sísmica por interferome­tría de larga base.

manto inferior

núcleo externo

Figura 12. Esquema de la ubicación de la Capa D cuyo espesor sería del orden de 200 kilómetros.

El núcleo externo genera el campo magné- diferencias de temperatura de la parte más tico no como un imán sino como una dínamo profun­da a la más superficial. Estas corrientes ya que actúa como un fluido conductor que de un fluido conductor son las que generan el genera un campo magnético. Además dentro campo magnético, de esta manera la ener­gía del núcleo externo hay corrientes convectivas mecánica de convección se convierte en ener- generadas espontánea­mente para igualar las gía magnética.

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Figura 13. Movimientos de precesión y nutación del eje de giro de la Tierra.

Las rocas del manto se disuelven parcial- de 200 a 300 km de espesor que es el lugar de mente en el Fe líquido del núcleo externo una intensa actividad química entre los silica- produciendo pozos ricos en metales que se tos del manto inferior y el hierro en fusión del depositan en el límite manto-núcleo. La con- núcleo externo. Si bien hay una aceptación vección del manto tiende a dispersar los pro- general en cuanto a las fases minerales que ductos bajo las regiones de flujo descendente. componen estas zonas no se conoce aún la Puede haber una fina capa enriquecida en proporción de las mismas, es decir la compo- O, Si y Mg en la parte interior de la interfase sición global de las rocas.

manto-núcleo. Se acepta que las peridotitas (ol [SiO4Mg2, La magneto hidrodinámica de resolución rómb.] + px [enstatita=Mg2(Si2O6), rómb.] + matemática aún incierta resolvería el entendi- gr [andradita=Ca3Fe2(SiO4)3, cúb.] + es [espi- miento de estos problemas. De todas maneras nelo MgAl2O4, cúb.]) son los constituyentes esta dinámica también sería la responsable de principales del manto, pero no se sabe si este la inversión polar periódica (cada 100.000 años manto es homogéneo ya que las peridotitas al aproximadamente) del campo magnético. fundirse parcialmente producen basaltos que ascienden hasta la superficie y forman suelos oceánicos. Estos últimos regresan al manto El manto por efectos de la subducción. Dicho basalto por efecto de la P se transforma en eclogitas El manto es relativamente heterogéneo. (px + gr). Según la intensidad del reciclaje Experimentos de laboratorio a t y P sufi- debido a la convección (convección de una o cientemente grandes y la interpretación de dos capas) el manto será homogéneo o quími- las discontinuidades de velocidad de las camente estratificado. Cuando son arrastra- ondas acústicas provocadas por cambios de dos a grandes profundidades hasta la interfaz fases mineralógicas permiten distinguir tres manto-núcleo (convección de una capa) las grandes zonas: manto superior (de 60 a 400 placas van siendo lentamente reabsorbidas km de espesor) formado por ol + px + gr; y forman heterogeneidades a pequeña escala la zona de transición (entre 400 y 670 km de en un manto globalmente peridotítico. Si, en profundidad) compuesta por espinela en las cambio, el movimiento de las placas queda formas gama y beta y de mayorita mineral bloqueado en la discontinuidad de los 670 equivalente a la olivina y piroxeno de alta km (convección de dos capas), dichas placas presión; el manto inferior (entre 670 y 2900 se van acumulando en la zona de transición km de profundidad) compuesto por silica- generando una zona enriquecida en piroxe- tos más densos del tipo perosvskita y de un nos y granates, y empobrecida en olivinas. En óxido (magnesiowustita). La interfaz entre el tal caso el manto está químicamente estratifi- manto y el núcleo corresponde a la capa “D” cado, Figura 14.

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Geologi�a corregido 1.indd 85 13/7/10 13:14:27 LA TIERRA

32% de la masa

67% de la masa

Figura 14. Uno de los modelos de la estructura interna de la Tierra.

Los diamantes con impurezas ayudan a basalto posee una densidad de 3,0 g/cm3 y entender este problema. La transformación posee una velocidad de propagación de las del grafito en diamante ocurre a P mayores de ondas P de 6,8 km/s, mientras que la densidad 150 km de profundidad, es decir en el manto de la eclogita es de 3,5 g/cm3 con una veloci- terrestre. Los diamantes suelen cristalizar en dad de propagación de ondas P de 8,3 km/s, forma de octaedros (más raramente en forma parecida a la velocidad de propagación en la de cubos o agregados fibrosos). El diamante parte superior del manto. Desde 1912 se pen- posee una red cristalina relativamente abierta saba que la eclogita era una forma de basalto (es “poco” denso) y por ello acepta elemen- de alta presión. De tal manera que se pensó tos trazas como el nitrógeno, además cuando que el manto estaba constituido de eclogitas. cristaliza envuelve a otros minerales y posee Holmes sugirió, de acuerdo a la equivalencia inclusiones fluidas. O sea que puede captar eclogita-basalto que el Moho se trataba de una inclusiones minerales estables a gran profun- discontinuidad provocada por este cambio didad. En los diamantes octaédricos se han de fase. Sin embargo los petrólogos pensaban inventariado más de 40 especies sólidas de un que el manto era de composición ultrabásica centenar de micrómetros de diámetro de los tipo peridotita (roca granosa constituida fun- cuales se aceptan como minerales “seguros” de damentalmente por olivina). Las peridotitas alta P unos 20 que se distribuyen en tres fami- poseen una velocidad de propagación de las lias: los silicatos, los óxidos y los sulfuros. ondas P similar a las eclogitas, de tal manera Los petrólogos conocen desde hace tiempo que el Moho sería producto de un cambio quí- que las rocas básicas ricas en hierro y mag- mico entre rocas ultrabásicas (UB) por debajo nesio pueden cristalizar en dos formas, como y rocas básicas como los basaltos, por encima. basalto compuesto principalmente por plagio- Green y Ringwood en la década de 1960 clasa cálcica y piroxenos, o como eclogita com- realizaron en Australia experiencias de labo- puesta por granate y onfasita (corresponde a ratorio sobre los cambios de fases entre estas una serie de soluciones sólidas entre la augita dos rocas y lograron determinar con precisión y la jadeita). Estas dos rocas tienen aproxi- los rangos de P y tº del pasaje basalto-eclogita. madamente la misma composición química Trabajaron con presiones de 10 a 40 km de pero sus propiedades físicas son distintas. El profundidad y temperatura de 1100ºC. Estos

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Geologi�a corregido 1.indd 86 13/7/10 13:14:28 autores demostraron que el Moho no está pro- transformar a la olivina común a una estructu- ducido por cambio de fase, como se pensaba, ra de espinelo con una reducción del 10% del sino por cambio de composición, volviéndose volumen. Se demostró que con los piroxenos a la idea ya mencionada de que por debajo del sucedía lo mismo pasaban con el aumento de Moho hay peridotitas (rocas ultrabásicas) y presión a estructuras tipo espinela y rutilo. LA TIERRA por encima basaltos (rocas básicas). A 400 km de profundidad la velocidad de las ondas sísmicas comienzan a aumen- El manto terrestre tar bruscamente y se hacen demasiado altas como para que sea su composición rocas Sotin (2000) recuerda que los movimientos peridotíticas. En 1936 Bullen demostró que que mezclan las rocas del manto terrestre este aumento de velocidad va acompañado poseen un motor que es el calor pero se por un aumento de densidad, también abrup- admite que pequeñas variaciones en la com- to. Algunos pensaron que ello se debía a un posición química pueden actuar promovi- aumento de hierro en las rocas. Pero Bernal endo también convección. y Jeffreys propusieron que la olivina, mineral La mayor parte de las manifestaciones de muy abundante a esas profundidades, sufría la actividad interna de la Tierra en la super- un cambio de fase (400 km = 130 Kb) que era ficie terrestre se explican satisfactoriamente el que generaba el aumento de densidad y con la teoría de la tectónica de placas, pero de la velocidad de propagación de las ondas dos formas de vulcanismo escapan a la regla. sísmicas. Según esta teoría todos los movimientos Birch de la Universidad de Harvard estudió como los sismos o las erupciones volcánicas las propiedades elásticas del manto y propuso tienen que producirse en el límite entre dos que en la zona de transición del manto ocurrían placas. Los volcanes de Hawai son generados una serie de cambios de fases en la olivina, los por un punto caliente (hot spot) mientras que piroxenos y los granates. El manto inferior en la Polinesia el vulcanismo de estos puntos estaría constituido por estos minerales muy calientes intruyen y se derraman sobre un compactados, con densidad mucho mayor y gran abombamiento de la corteza de varios mayor velocidad de propagación de ondas miles de kilómetros de extensión. sísmicas. Como ya no puede haber mayor com- Se trató de reproducir estas condiciones en pactación estructural sería una zona homo- laboratorio utilizando dos capas de espesores génea y caracterizada solo por un aumento variables de mezcla de agua, sal y celulosa y gradual de la velocidad de las ondas sísmicas a se demostró que el parámetro decisivo es el medida que aumenta la profundidad. cociente entre las variaciones de densidad La estructura de la olivina pasaría a la asociadas a la composición química y las estructura del espinelo a una profundidad de debidas a la diferencias de temperatura. Si 500 km. Los piroxenos a P altas son inestables, esta razón es mayor que 1, la convección pasan a estructuras tipo ilmenita. Los Rusos termoquímica se organiza en un régimen en 1961 determinaron que el cuarzo común estratificado, la interfaz entre las capas se de densidad 2,65 g/cm3 se transforma a 120 deforma muy poco y los movimientos en Kb en una fase de nueva densidad (4,3g/ cada una de ellas son independientes. Pero cm3) de estructura rutilo. Esto demuestra que si este cociente es menor que 0,5 se desar- ante presiones muy altas el átomo de silicio, rolla otro régimen: la interfaz se deforma presente en la mayor parte de los minera- en domos siguiendo un régimen oscilatorio. les, puede adoptar coordinaciones mayores, Estos domos calientes y por lo tanto menos de mayor densidad atómica, por ejemplo de densos, ascienden hasta la superficie, donde coordinación 4 pasar a coordinación 6 en fases se enfrían y vuelven a hundirse. Los domos más densas que permiten empaquetamientos pueden presentarse coronados de pequeños muchos más compactos y por lo tanto de penachos calientes. mayor densidad. En 1966 los australianos con- Un ciclo en laboratorio dura entre 20 minu- siguieron aparatología que les permitió traba- tos y 2 hs, lo que significa a escala de la Tierra jar a presiones de 200 Kb y 900ºC pudiendo 100 y 1000 millones de años.

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Geologi�a corregido 1.indd 87 13/7/10 13:14:28 A través del estudio de las fases miner- a su agente de transporte desde las profundi- ales que componen los xenolitos hallados dades a la superficie (ascenso kimberlítico en en rocas básicas se puede deducir las pro- los últimos 100 km). fundidades de donde provienen. Las inclu- Las inclusiones silicáticas de mayorita son

LA TIERRA siones silicáticas más comunes (ol+gr+px) menos frecuentes e indicarían una formación corresponden a las tres fases minerales más más profunda. Estos minerales no han sido abundantes entre los 150 y 200 km de pro- hallados en la superficie terrestre. Los tra- fundidad, observadas en los xenolitos y en bajos de laboratorio indican que la mayorita las peridotitas aflorantes. Las inclusiones es el equivalente de alta presión de los gran- de olivinas predominan sobre los piroxenos ates y piroxenos, formadas a profundidades lo que concuerda con el manto peridotítico de 400 a 600 km, zona de transición. Estas hasta los 400 km de profundidad. El granate inclusiones poseen una química muy vari- se halla en el orden del 5% de abundancia es able ya que se encuentran tanto inclusiones una inclusión muy frecuente. peridotíticas como eclogíticas. Estos granates se distribuyen en dos grupos: Si los diamantes ascendieron en una sola los granates violetas magnésicos y cromíferos etapa, las raíces de la kimberlita se encuen- y los granates anaranjados cálcicos y ferrosos, tran en el manto inferior, más de 670 km, los primeros son compatibles con los granates pero si ascendieron en dos etapas, que es de las peridotitas y los segundos son típicos lo más probable, la subida se hace en dos de las eclogitas. Estas inclusiones de peridoti- tiempo, la primera es a través de una pluma tas y eclogitas no vendrían de la misma pro- mantélica procedente de la interface manto- fundidad. La distribución de ciertos elemen- núcleo y luego a partir de los 200 km la erup- tos como el Fe, Ca y Mg procedentes de dos ción kimberlítica es su transporte hasta la inclusiones distintas en un mismo diamante superficie permitiendo a los diamantes y los (pares olivina-granate y piroxeno-granate) xenolitos que atraviesen la litosfera rígida. permiten estimar la temperatura y presión Antes se creía que los diamantes estaban de formación de los minerales considerados vinculados genéticamente a los episodios y en consecuencia su profundidad de origen. kimberlíticos por lo que debían tener la edad Así las inclusiones peridotíticas (par olivina- del magma que los transportaba (Cretácico granate) cristalizaron entre 1000 y 2000 ºC o Proterozoico). Pero ahora se sabe que la para presiones correspondientes a profun- mayoría de los diamantes son xenocristales didades entre 50 y 200 Km. Las inclusiones ya existentes antes del suceso magmático eclogíticas (par piroxeno-granate) se habrían que los llevó a la superficie ya que se han formado en un intervalo de temperatura más realizado dataciones radimétricas de los sili- amplio (entre 850 y 1500ºC) pero no se pudo catos (piroxenos y granates) y sulfuros de determinar la presión. Estas variaciones de las inclusiones con lo cual queda datado el temperatura pueden corresponder tanto a diamante huésped. Los granates y piroxenos profundidades de muestreo diferentes como incluidos en los diamantes de las kimberlitas a variaciones de temperatura a profundidad de Kaapvaal, en Sudáfrica poseen una edad constante, por ejemplo, alrededor de un con- de 3200 a 3400 Ma mientras que las kimberli- ducto magmático. tas que los contiene pertenecen al Cretácico. Sotin (2000) dice que tanto en los xenolitos La edad del Escudo Sudafricano es de 3.500 del manto como en los afloramientos peri- Ma, edad obtenida en komatitas ( basaltos de dotíticos, los diamantes contienen muchas alta temperatura muy magnesianos deriva- más inclusiones eclogíticas que peridotíticas, dos de la fusión parcial de peridotitas). Por lo o sea que la formación de una gran cantidad tanto estos diamantes debieron estar desde de diamantes estaría ligada a la transfor- hace unos 3.000 Ma debajo del escudo espe- mación de los basaltos en eclogitas duran- rando ser transportado en el Cretácico por te la subducción. Esta observación es muy medio de una kimberlita hasta la superficie. importante ya que hasta ahora la existencia La edad de los granates y piroxenos en las de los diamantes se asociaba exclusivamente inclusiones eclogítricas en diamantes sudaf-

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Geologi�a corregido 1.indd 88 13/7/10 13:14:28 ricanos es menor (1.580 a 990 Ma). Hay dia- pero menos denso) + clinopiroxeno (contiene mantes de edad Cretácica pero estos son de Al y más de 20% de Ca) + una fase muy alu- textura fibrosa y han cristalizado sobre otros minosa que corresponde al granate]. Al subir diamantes de edad proterozoica. a la superficie estas rocas se descomprimen y

se funden parcialmente. El clinopiroxeno es el LA TIERRA primero en fundirse y va formando un magma Concluyendo: el diamante no solo permite basáltico, la parte sólida que queda relati- ver directamente el manto en el espacio sino vamente se va enriqueciendo en elementos que también es su memoria. Los diamantes refractarios como el Mg y el Cr. En las zonas han cristalizado en el Arcaico (3000 Ma), en el de subducción, a la inversa, al ir aumentando proterozoico (1580 a 990 Ma) y en el Cretácico. la P, estos basaltos recristalizan dando origen a Ciertos diamantes de afinidad peridotítica las eclogitas (roca granosa formada por grana- demuestran la estabilidad química de las raí- tes rojo anaranjados y piroxenos, continuando ces mantélicas frías de los viejos escudos a lo el aumento de P estas eclogitas se transforman largo de los tiempos geológicos. Los diaman- en granatitas (roca granosa constituida por tes eclogíticos demuestran que el mecanismo granates ricos en Si [mayorita]. de subducción operaba ya en el proterozoico. Los xenolitos UB (ultra básicos) de los basal- El manto posee una estructura estratifica- tos son muestras directas, por lo general, del da que se debe a cambios sucesivos de fases manto superior, mientras que los diamantes, desde su base a la parte superior. para algunos autores, serían muestras directas En las zonas de baja presión, los silicatos de profundidades mayores aún como la deno- están constituidos por tetraedros compues- minada “capa D” ubicada a unos 2900 km de tos por un Silicio en su centro rodeado de 4 profundidad. oxígenos, mientras que los demás elementos Las inclusiones de los diamantes son de tres tales como Al, Mg, Ca,Fe, Na y K, ocupan tipos: los intersticios entre los tetraedros. A mayor a) Tipo peridotita de olivina verde clara y presión, los átomos de oxígeno se reagrupan óxidos negros (cromita). Representativas en forma más compacta y el Si queda rodeado del manto situado entre 150 y 200 km de por seis átomos de oxígeno, aumentando la profundidad. densidad del mineral y generando una tran- b) Tipo eclogitas de granates anaranjados. sición de fase. Son las más abundantes y sugieren que los diamantes se habrían formado en el proceso de transformación del basalto a Por ejemplo el piroxeno, estable en el eclogita en la subducción. manto superior, tiene todos los átomos de c) Tipo sulfuros indicarían que esos dia- Si en posición tetraédrica. A 400 km de mantes se formaron a gran profundidad profundidad, se transforma en mayorita (2900 km) en el límite entre el manto y el

Si3O12(Al,Si2)(Mg, Ca, Fe)3, granate saturado núcleo (capa D). en silicio en el cual más de la tercera parte del El manto se interpreta que se halla consti- Si ha pasado a ocupar una posición octaédri- tuido por una roca llamada peridotita consti-

ca más compacta y por ende más densa. A tuida por: ol.(SiO4 (Mg,Fe)2 + px(Mg2Si2O6) + partir de los 670 Km, en el manto inferior, espinelo(MgAl2O4) + granate (Ca3Fe2(SiO4)3), la mayorita se desestabiliza­ generando una con densidad = 3,3 g/cm3, que aparecen en los estructura perovskítica, extremadamente complejos ofiolíticos (ultrabásicos), son el tipo densa en la que todo el Si esta en coordina- de rocas que constituyen el manto superior ción octaédrica. debido a que: a las temperatura del manto algunos minerales de las peridotitas (granate y algunos piroxe­nos) se funden dando líquidos La mayor parte del manto está constituido basálticos (son los magmas más abundantes por peridotitas [olivina rica en Mg y Fe + producidos por el manto). Los basaltos poseen ortopiroxeno (similar composición a la olivina a veces enclaves de dunitas (ol.+espinelo) que

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Geologi�a corregido 1.indd 89 13/7/10 13:14:29 son los minerales no fusibles en las condiciones manto, similar a las de las peridotitas. Esto vale de tº del manto superior. La similitud­ química para los primeros 500 km. No se puede asegu- de las peridotitas con las partes no metálicas ni rar lo mismo para el manto inferior. volátiles de las condritas carbonáceas (meteo- Probablemente la única diferencia entre el rito procedente de los asteroides que implica manto superior y el inferior sea física, con un LA TIERRA que las rocas tipo peridotíticas eran comunes mayor empaquetamiento de los minerales. en la nebulosa solar cuando se enfrió). La ani- En el manto superior subsisten los tetraedros sotropía sísmica del manto se refiere a que los de [SiO4]-4 que dan estructuras muy abiertas, minerales anisótropos tienen distinta rigidez que luego por los efectos del aumento de la según cada uno de los tres ejes. El predominio P se comprime dando tetraedros de espinelo de minerales anisótropos debido a su baja [AlO4]-5 que son más comprimidos y en el simetría en las peridotitas (ol y px) unido ello manto inferior se forma una estructura pero- a corrientes en el manto que orientan a estos vskítica donde cada Si está rodeado de 6 oxí- minerales explica la anisotropía mecánica del genos, Figura 15.

Figura 15. Variaciones estructurales mineralógicas por efecto del aumento de presión con la profundidad. Cada cambio estructural, como se ve en la figura de arriba, aumenta la rigidez de la roca y con ella la velocidad de propagación sísmica.

¿Cómo se originó el manto? El manto es medio del vulcanismo y la tectónica el impacto el complemento no fundido del núcleo. Sin meteorítico o acreción meteorítica que con- embargo los materiales del manto en parte stantemente sigue, aunque en tiempos geológi- se fundieron después que el Fe se separó y se cos más recientes en forma más pausada. especula con la idea que en esa época había un Una visión actual de la superficie terrestre océano de magma como se cree existió también sin la hidrósfera, entre otras cosas, nos permite en la Luna. Esta idea es rechazada porque ten- distinguir las áreas continentales elevadas dría que haber, si ello ocurría, una estratifica- de las oceánicas o deprimidas, no solo por ción por densidad en la corteza y manto supe- sus características morfológicas sino también rior. Como esta estratificación no se en­cuentra, por su composición. Bajo el punto de vista se concluye que la fusión fue parcial (20%) lo composicional el área oceánica está princi- que excluye el océano de magma. palmente constituida por basaltos con una fina cubierta sedimentaria, mientras que las áreas continentales son composicionalmente La corteza más complejas constituidas por rocas sedi- mentarias, ígneas (plutónicas y volcánicas) y La corteza terrestre es afectada por la inter- metamórficas. Esta distinción se refleja tam- acción de diversos factores a lo largo de los bién en la edad. Los fondos oceánicos tienen tiempos geológicos. Entre los más destacables una antigüedad menor a 200 Ma mientras que podemos citar la de la atmósfera con la hidrós- las áreas continentales, como veremos tienen fera sobre la litosfera produciendo las rocas partes (cratones) mucho más antiguas que sedimentarias, ello combinado con el despren- llegan a los 4.200 millones de años. dimiento de la energía interna del Planeta por Los continentes ocupan la tercera parte de

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Geologi�a corregido 1.indd 90 13/7/10 13:14:29 la superficie terrestre. Si la superficie terrestre Diversos autores han revisado la com- fuera de la misma altura la hidrósfera la cubriría posición química de la corteza continental y toda y no habría lugar para todas las formas de dicen que se asemeja a la de una andesita y vida continentales que conocemos. Recién en que el metamorfismo de este material puede la década de 1950 se comenzaron los estudios generar gneises tonalíticos. La fuente princi- LA TIERRA del fondo oceánico en forma sistemática, sobre pal, en corteza continental profunda, en donde todo con la ayuda del SONAR (palabra deri- se genera el magma es probablemente el gneis vada de la frase en inglés “sound navigation tonalítico junto con algo de anfibolita. ranging” = determinación de la profundidad Hoy en día se tiende a creer que el mod- por sonido en navegación”) y el desarrollo de elo propuesto es tripartito, un nivel inferior submarinos científicos que permitió conocer el de quimismo muy variable, compuesto por fondo con mucha precisión. rocas ultrame­tamórficas (granulitas), plutóni- La corteza es más heterogénea que el manto cas (anortositas y gabros) e incluso metasedi- y el núcleo posiblemente porque es más cono- mentarias (arcillas o calizas metamorfizadas); cida. El espesor de los fondos oceánicos varía otro nivel intermedio de quimismo ácido entre 6 y 12 km y está compuesto de basaltos, a intermedio con rocas intensamente­ meta- gabros, diques basálticos y escasos sedimen- morfizadas como gneises y migmatitas y otras tos (estos últimos en los bordes continentales plutó­nicas que van de granitos a tonalitas, y pueden tener un espesor de hasta 10 km y ser un nivel superior con intrusiones graníticas nulos en las dorsales centro-oceánicas). Los y rocas sedimentarias y volcánicas con bajo o continentes, como se dijo, son mucho más nulo metamorfismo. De tal manera que si bien complejos, su espesor varían entre 25 y 70 km, las rocas básicas aumentan hacia abajo, la ver- la estructura es mucho más complicada que la dadera zonación es metamórfica­ dividida en de los sedimentos oceánicos, por ello es que ya alto, medio o bajo metamorfismo de acuerdo no se define la supuesta existencia de la dis- a la profundidad. continuidad de Conrard que hipotéticamente En la interfase continente-océano existe un separaría la corteza continental superior de tipo de corteza con estructura tipo continental composición granítica de la corteza inferior de pero con grosor intermedio (aproximadamente composición basáltica. Cuando el nivel infe- 20 km) que se denomina corteza transicional, rior es básico se detecta la discontinuidad de Figura 16. Conrard que es inexistente en otros lados.

Figura 16. Esquema de la estructura del margen continental de transición.

La discontinuidad de Mohorovicic (el des- varios kilómetros de espesor, con velocidad de cubridor de esta discontinuidad que lleva su propagación intermedia de las ondas sísmicas nombre era de Zagreb y el descubrimiento entre corteza y manto y marcaría la parte infe- fue dado a conocer en 1900) se la reconoce en rior de la corteza. todo el Planeta; es una zona de transición de Origen de la corteza: como se mencionó las

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Geologi�a corregido 1.indd 91 13/7/10 13:14:29 rocas continentales más antiguas se aproxi- que en los continentes las rocas más antiguas man a los 4.200 Ma, mientras que la corteza están en el centro (cratones), de tal manera que oceánica más antigua es de 200 millones de pareciera que los continentes se forman por años. Esto lleva a deducir que la corteza oceá­ los bordes y los océanos por el centro. nica producida desde hace 4.000 Ma hasta El proceso formador de la corteza oceánica LA TIERRA hace 200 Ma fue destruida varias veces. De a la luz de la tectónica de placas es simple, se ello también se deduce que la corteza con- produce emisión continua de basalto por las tinental es muy vieja y de lento crecimiento dorsales con el desplazamiento­ hacia ambos (tardó por lo menos 4.200 Ma en formarse y lados de ellas, mientras que el crecimiento cubre el 40% de la superficie terrestre). continental todavía no está bien esclarecido. Otra diferencia es que la edad de las rocas Quizás el mecanismo más efectivo de crec- en los océanos es más vieja en los bordes y imiento continental es el magmatismo, Figura más joven en las dorsales (centro), mientras 17:

Figura 17. Esquema corteza-manto dónde se produce magma que por intrusión o efusión produciría el crecimiento continental.

Wilson en la década de 1960 pensaba que el seño tetraédrico de las corrientes convectivas, proceso de crecimiento es como una exudación el diseño de dichas corrientes pudo haber continua de lava en zonas de fracturación que sido otro cualquiera que ubicó al material se propagan por la corteza. Otros suponen que menos denso como una sola masa (Pangea), los continentes no han crecido mucho dado que luego, por efecto siempre de las corrientes que se encuentran en ciertos lugares de la convectivas se transformó en dos continen- corteza rocas cratónicas próximas a los bordes tes (Laurasia y Gondwana) y posteriormente continentales, como es el caso de la costa cali- las mismas corrientes con diseños variables forniana en USA. llevaron a la disposición actual de los conti- Otra teoría, a la que adhirieron personas nentes, esto último habría ocurrido durante como Gutenberg, Holmes y el holandés Vening- los últimos 200 millones de años. Meinesz, propone que el interior de la Tierra, Otra teoría es la de la Tierra en expansión. La por lo menos en un principio, era fundido y Tierra tenía la mitad del diámetro actual donde en él se generaban corrientes convectivas pro- se formó una corteza de aproximadamente 30 duciéndose en el material original una sepa- km de espesor, al aumentar el diámetro dicha ración de dos componentes, uno el más denso corteza se rompió en distintos fragmentos se hundía formando el núcleo y el otro menos que serían los continentes. Si el diámetro de denso flotaría como una escoria formando los la Tierra se multiplica por 2 la superficie se continentes. Las corrientes convectivas forman multiplica por 4 y este sería el tamaño de los celdas y en este caso habrían adoptado una continentes actuales. Como el aumento de disposición octaédrica, con cuatro corrientes radio produce un aumento de volumen, con la ascendentes y cuatro descendentes. Si las cor- consecuente disminución de densidad media rientes descendentes hubieran dado lugar a los de la Tierra que es 5,5 g/cm3, la densidad continentes, estos se habrían ubicado en los media antes de comenzar la expansión debió vértices de un tetraedro. ser de 44 g/cm3, lo que es difícil de explicar e Otra teoría, que es una variante de la ante- invalida esta teoría. rior y es la más aceptada, no requiere un di- La densidad media de la corteza es de 2,7

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Geologi�a corregido 1.indd 92 13/7/10 13:14:30 g/cm3, la densidad del manto varía entre 3,3 enriquecimiento producido a lo largo de la g/cm3 en su parte superior y 5,5 g/cm3 en su formación de la corteza. Los sedimentos finos parte más próxima al núcleo. Se cree que en el marinos del pasado ahora litificados producto manto ocurren fenómenos dinámicos produ- de la erosión fluvial que se hallan en los bordes cidos por las corrientes convectivas puestas en continentales poseen una composición química LA TIERRA funcionamiento en forma espontánea por el representativa de los continentes, en ellos faltan gradiente térmico que existe entre el núcleo y los elementos solubles en agua como el Na y el la parte inferior de la corteza. Además se cono- Ca, que se incorporaron a los océanos a través cen desde la década de 1920, por estudios real- de los ríos, pero encontramos otros elementos izados por el japonés Wadati, terremotos pro- insolubles de mucha importancia denominados fundos con focos ubicados aproximadamente tierras raras (REE = rare earths, o lantánidos, son a 700 kilómetros. Este dinamismo provoca el 14 elementos químicos). Estos son de gran utili- movimiento de los continentes (deriva), los dad para tipificar la composición de la corteza consecuentes terremotos, vulcanismo, orogé- ya que por sus características no se integran a nesis, plegamientos, fallamientos y procesos las estructuras de los minerales más comunes, metalogénicos en la corteza que se comporta tienden a concentrarse en los productos graníti- como cuerpo rígido. cos más diferenciados que constituyen la mayor Los geólogos y geofísicos para seguir cono- parte de la corteza continental. ciendo con mayor detalle este dinamismo han El contenido de las REE en los distintos dividido a la Tierra en varias zonas tectónicas sedimentos es parecido por lo cual los geo- principales. En los continentes los escudos químicos presuponen que los mecanismos del (zonas estables), las zonas orogénicas (zonas ciclo exógeno deben de mezclar rocas ígneas inestables) y los márgenes continentales. En de diverso origen produciendo una muestra los océanos las cuencas profundas, las dor- representativa de la corteza continental. De sales centroocénicas y los arcos insulares. esta manera las REE actúan como un índice El canadiense T. Wilson propuso que a de identidad que registra los acontecimientos través de las fallas transformantes, que gener- ígneos que actuaron en la constitución de an las dorsales centrooceánicas, se produce en la corteza. De esta manera los geoquímicos forma simétrica hacia ambos lados la emisión determinaron que la composición de la parte basáltica (acreción) que va formando el fondo alta de la corteza es granodiorítica y deducen oceánico que luego se hunde por debajo de los que a unos 10-15 km de profundidad debe ser continentes (subducción). Además propuso, basáltica. Las rocas graníticas por su menor para ciertos casos como el de las islas Hawaii densidad flotan sobre la corteza basáltica. En el mecanismo de los hot spot que corresponden promedio la corteza continental se encuentra a masas plásticas que por contraste de densi- a unos 125 m por encima del nivel del mar, dad ascienden dentro del manto y perforan la estas alturas contrastan con el promedio de las corteza marina y continental. profundidades oceánicas cuyo valor medio es Uno de los objetivos de la geología es com- de -4.000 m, concordando estas observaciones prender la actual composición físico - química con el pensamiento de que los continentes del Planeta. Este conocimiento es una necesi- flotan por encima de los basaltos. dad fundamental para el conocimiento del Según Taylor y Mc Lennan (op.cit.) en la origen y evolución subsiguiente del Planeta. década de 1950 se pensaba que la corteza La sísmica, como se vio, es una de las herra- granítica se había formado al principio de mientas principales para avanzar sobre estos los tiempos geológicos por los efectos de conocimientos. una fusión cortical que separó los materiales Taylor y McLennan (1996) sostienen que las menos densos que quedaron flotando a modo rocas graníticas que representan a la corteza de la escoria en un alto horno. Hoy en día se se hallan enriquecidas en ciertos elementos piensa que si bien esa fusión original existió, característicos que son muy útiles para cono- la corteza continental se fue creando grad- cer como fue su origen y evolución. Estos ualmente a través del tiempo por medio del elementos no se encuentran en otros tipos mecanismo de subducción de la tectónica de de rocas así que se los interpreta como un placas.

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Geologi�a corregido 1.indd 93 13/7/10 13:14:30 Se cree, según estos autores, que en los prim- decenas de placas, hoy en día hay una docena eros 50-100 Ma de la formación del Sistema formadas por la agregación de placas más anti- Solar un gran planetesimal del tamaño de guas. Como esas placas del Arcaico eran más Marte habría impactado con nuestro planeta calientes que las actuales cuando se hundían se y rebotó y quedó orbitando alrededor de la fundían a menor profundidad generando los LA TIERRA Tierra convirtiéndose en la Luna mientras que diferenciados graníticos sódicos. el núcleo metálico de ese objeto cayó en la Con posterioridad a los 2.500 Ma la altura Tierra. Esta catástrofe fundió la superficie de relativa de las cuencas oceánicas y las mesetas nuestro Planeta formando una primitiva cor- continentales se habrían mantenido bastante teza similar a la de Venus actual. Esta corteza estables, la corteza ya habría adquirido gran primaria fue afectada por los procesos exóge- parte de su constitución actual y comienza el nos de esa época y comenzó a formar una reciclaje “moderno” de la tectónica de placas. capa de composición granítica. De esta corteza De acuerdo con Taylor y Mc Lennan (op. primitiva no se conservó nada, probablemente cit.) según la teoría de la tectónica de placas los únicos testigos pueden haber sido los cir- el fondo oceánico se forma a partir de las dor- cones dado que se forman en rocas graníticas sales centro-oceánicas (spreding) hacia ambos y son muy refractarios al ataque químico y a la lados en forma simétrica en una cantidad del erosión. Los circones más antiguos conocidos orden de 18 km3 por año. Esta capa, junto con son de 4.200 Ma y aparecen en rocas sedimen- la parte del manto rígida con la que se integra tarias precámbricas de Australia. Los circones la litósfera oceánica se vuelve a hundir en el de Ancasta en Canadá que poseen 4.000 Ma y manto en las zonas de subducción aportán- se encuentran en gneises, se formaron a gran dole sedimentos húmedos y basaltos, quedan- profundidad y la orogenia y posterior erosión do como cicatriz las fosas oceánicas. A unos 80 los puso al descubierto. En Groenlandia occi- km de profundidad el agua de los sedimentos dental se encontraron circones de edad pare- más la temperatura reinante produce la fusión cida en rocas sedimentarias. Estos ejemplos de estos (los volátiles actúan como fundentes). indican que en esa época ya había ríos y El magma así producido asciende por con- océanos. Todos estos datos se obtienen de traste de densidad y puede llegar a la super- rocas cuyas edades son de 400 a 500 Ma poste- ficie generando vulcanismo explosivo (p.e. riores a la época de gran acreción de la Tierra. el Pinatubo en Formosa, Filipinas y el Santa Se supone que ese hiato de 400 a 500 Ma Helena en USA). El vulcanismo del Arco de fue caracterizado por impactos masivos que Fuego del Pacífico agrega por medio de este afectaron fuertemente la primitiva corteza. mecanismo unos 2 km3 anuales de material El registro sedimentario muestra a los geólo- (lavas + cenizas + volátiles) a los continentes. gos que la formación de la corteza continental Esta no es la única fuente de roca granítica ha sido un proceso continuo a lo largo de la en la corteza ya que la acumulación de calor historia del Planeta. Pero por ejemplo hace en el interior profundo de la corteza continen- unos 2.500 Ma, entre los eones Arcaico y tal puede también producir fusión, el magma Proterozoico se produce una aceleración en resultante por este otro mecanismo migrará, dicho crecimiento. La corteza superior antes igual que en el otro caso, hacia la superficie de esa época estaba constituida por una mez- por contraste de densidad. Parte de este calor cla de basaltos y granitos ricos en sodio (TTG, es generado por la radioactividad pero otra tonalita-trondjhemita-granodiorita) com- parte es el calor generado por el ascenso de posición bastante distinta a la actual donde magmas basálticos producido en las profundi- dominan los granitos ricos en potasio. dades del manto (plumas, hot spot) y que queda Este cambio hace 2.500 Ma parece deberse al aprisionado debajo de la capa granítica. mecanismo de la tectónica de placas. Con ante- Hoy en día se piensa que además de la rioridad la corteza oceánica se reciclaba rápi- época de los 2.500 Ma hubo otros importantes damente ya que los niveles de radioactividad períodos en la formación de la corteza graníti- eran muy altos y el intenso calentamiento pro- ca: entre 2.000 y 1.700 Ma, entre 1.300 y 1.100 ducía corrientes convectivas muy rápidas. En Ma y entre 500 y 300 Ma. Ello hace pensar que el Arcaico se presupone que debió haber varias hubo pulsos de crecimiento.

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Geologi�a corregido 1.indd 94 13/7/10 13:14:30 Hace 250 Ma (Pérmico) los continentes form- 2. Las cuencas oceánicas. aban uno solo llamado Pangea. Este fenómeno 3. Las cordilleras y dorsales oceánicas. de supercontinentes, piensan Taylor y Mc Lennan (op cit.), ocurrió varias veces en el Estos tres elementos tienen estructura e his- pasado y se repite a intervalos de unos 600 Ma torias distintas. LA TIERRA así hasta el Proterozoico inferior (hace unos La corteza continental es de composición 2.500 Ma) pero se cree que antes, durante el “graníti­ca” (densidad aprox. 2,7g/cm3) con Arcaico, también ocurría aunque las prue- espesores variables entre 35 y 70 km. Las bas son difíciles de hallar. Durante 4.000 Ma rocas más antiguas suelen estar en las partes los trozos continentales (litosferoclastos) se centrales y las más jóvenes en los bordes fueron agregando y separando a medida que (escudos o cratones y cuencas sedimentarias iban creciendo. respectivamente). Este mecanismo, según estos autores, hace Las cuencas oceánicas poseen estructura que la Tierra sea dinámica y por el momento sencilla y uniforme, sus partes más antiguas en el Sistema Solar única bajo este punto de tienen una edad de 200 Ma y se ubican en los vista. bordes y la edad va disminuyendo gradual- mente hacia las dorsales. Las dorsales poseen elevada sismicidad Resumiendo poco pro­funda, un flujo de calor muy elevado y son de edad reciente. E. Suess en 1885 pensaba que cada orogenia Los continentes se dividen en dos gru- agregaba un borde de roca a los continentes pos: los del hemisferio N (América del N y (acreción) (sedimentación-hundimiento-ple- Eurasia) que se denominan LAURASIA y los gamiento-elevación= evolución geosiclinal) y del hemisferio sur (Sudamérica, África. India, ello se producía por ciclos (ciclos orogénicos). Australia, Antártida) más dispersos y se los Tuzo Wilson creó lo que hoy se denomina denomina GONDWANA. ciclo de Wilson, parte de un continente que Gran parte de estos continentes desarrollan se fragmenta y se dispersa, cuando chocan se cade­nas montañosas correspondientes a la generan andesitas y granitos que hacen crecer orogenia Alpina (Andes, Himalaya, Alpes, los continentes. etc.), Figura 18. La superficie terrestre está constituida en Una manera de explicar la formación de la lo fundamental por tres grandes accidentes corteza terrestre a la luz de las observaciones topográficos: realizadas por las diversas sondas lanzadas dentro del sistema solar es: 1. Los continentes con sus plataformas con- tinentales y cordilleras.

Figura 18. Esquema de la corteza terrestre con los lugares donde se forma magma y las cadenas monta- ñosas.

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Geologi�a corregido 1.indd 95 13/7/10 13:14:30 La corteza nuestro Planeta están cubiertos por una capa basáltica de ese origen. La actividad prolongada de la tectónica La corteza terciaria se generaría por los de placas es la responsable de la formación mecanismos propios de la tectónica de placas

LA TIERRA de los continentes. La corteza terrestre está donde el reciclaje de los materiales corticales conformada por rocas basálticas que con- crearía una diferenciación granítica que por stituyen los fondos oceánicos y por rocas razones de densidad flota sobre los basaltos. “graníticas” que constituyen los continentes Este fenómeno, por el momento, sólo es que se encuentran, por razones de densidad, conocido en la Tierra. por encima de los basaltos. En la base de la corteza se encuentra la Venus, de acuerdo con Taylor y Mc Lennan discontinuidad de Mohorovicic, descubierta (1996), es el planeta más parecido a la Tierra por medio de la sísmica, que marca un cam- ya que posee tamaño, masa y composición bio brusco en la composición, se pasa de roca similares pero su superficie, de acuerdo a granítica-basáltica a otra llamada peridotita, las imágenes radar de la sonda Magallanes mucho más densa. La subducción, según la en 1990, es fundamentalmente basáltica. La tectónica de placas, transporta corteza oceáni- mayor parte de los especialistas piensa que ca hacia el interior de la Tierra, hundiendo no hay corteza granítica porque no hubo sedimentos húmedos junto a los basaltos tectónica de placas como en la Tierra. O sea que constituyen la placa. Las temperaturas que la creación de corteza, su desplazamien- reinantes a unos 80 Km de profundidad to y destrucción por subducción nunca fun- junto a la humedad producen la fusión par- cionó en la superficie del planeta. cial del material sedimentario. El magma así En el caso de nuestra Luna su corteza está generado por menor densidad asciende for- cubierta por tierras altas de color claro que mando nuevo material continental próximo se formaron cuando se enfrió a partir de a la superficie. Estos episodios repetidos a lo un estado fundido en sus orígenes, poste- largo del tiempo geológico van formando una riormente coladas de basalto formaron los capa superior granítica (granito-granodiorita- mares. tonalita). El material peridotítico de la parte El estudio por medio de sondas de las cor- superior del manto se halla adherido a la tezas de distintos planetas permite hacer una corteza y se desplaza con la placa integrando división tripartita de las mismas en corteza la parte inferior de la corteza, formando el primaria, secundaria y terciaria. conjunto un espesor de 100 km denominado La corteza primaria se formó en los orí- litosfera que se desliza sobre material peri- genes del Sistema Solar por medio de impac- dotítico del manto que posee característi- tos de grandes meteoritos que provocaron su cas plásticas. El desplazamiento se produce fusión. Cuando la roca fundida comenzó a debido al esfuerzo generado por corrientes enfriarse por medio de la cristalización frac- convectivas (caso de la subducción) y corri- cionada los minerales se fueron formando entes divergentes (caso de las dorsales centro en un orden de cristalización. A través de oceánicas). Esta estructura no solamente se este mecanismo se formaron las altiplanicies deduce por medio de la sísmica sino también claras (anortositas) de la Luna o sea que los a través de las inclusiones dentro de los dia- cristales de feldespatos (anortita) flotaron mantes formados a esas profundidades. La sobre un océanos de basalto. edad de dichos diamantes parecen superar La corteza secundaria se forma por la los 3000 Ma lo que demuestra la edad de las acumulación de calor radiactivo y el residual profundas raíces de los continentes. causado por el efecto de los impactos mete- oríticos. Este lento calentamiento produciría la fusión de una pequeña fracción del inte- Las montañas rior rocoso del planeta provocando la erup- ción de lavas basálticas. Tanto las superficies Diversos mecanismos fueron propuestos de Marte, Venus como el fondo oceánico de para tratar de entender la estructura de las

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Geologi�a corregido 1.indd 96 13/7/10 13:14:30 montañas. Dos de ellos son la isostasia y las medición entre el método de triangulación corrientes convectivas. normal y el astronómico se debían a apre- ciaciones astronómicas. Como para ubicar una estrella se necesita conocer la vertical Isostasia del lugar que es definida por la plomada se LA TIERRA dio cuenta que iba a ser atraída por la masa El concepto de isostasia fue propuesto montañosa. Hizo los cálculos de cuanto iba a por Dutton (1889) y trata sobre el equilibrio ser la desviación y vio que se desviaba las 2/3 de las masas continentales sobre el SIMA y partes de lo calculado, lo que implicaba que el manto superior. Bouger (1749) observó había sobreestimado la masa de la montaña, el fenómeno en los andes peruanos, luego o sea que había menos masa por debajo de la verificado por Airy (1855) y Pratt (1855) en Cordillera. Airy, que era un matemático, leyó el Himalaya. el trabajo de Pratt y cada uno de ellos propu- Las montañas se apoyan unas en placas de so una idea distinta. rocas duras y otras flotan en raíces corticales Pratt: decía que en la parte más alta de la que penetran profundamente en el manto; en cordillera la densidad de las rocas era menor este último caso si cedieran sus flancos el edi- y esta iba aumentando simétricamente hacia ficio orogénico se desplomaría. Es comparable ambos lados. la arquitectura de las montañas con la de los Airy: pensó que el manto se deformaba por edificios hechos por el hombre. el peso de la corteza con un concepto similar Los norteamericanos Pratt y Airy hicie- al Principio de Arquímedes que en geología se ron análisis gravimétricos sobre los estudios denomina isostasia. realizados por Everest en el Himalaya. Pratt, Los siguientes esquemas, Figura 19, repre- en 1854, se dio cuenta que los errores de sentan los pensamientos de Pratt y Airy.

Figura 19. Esquemas propuestos por Pratt y Airy referentes a la estructura de las montañas.

Posteriormente, en 1930, Veining-Mainesz, menos. Estas placas se comportan como rígidas geofísico holandés, sugirió que la compensa- y ello no contradice lo de Veining-Mainesz ción isostática debía realizarse a escala regio- según lo cual la litosfera se hunde elásticamen- nal y no local y debía implicar algo más que te bajo las cargas topográficas. Las placas son raíces corticales produciendo una deformación como tablas de madera que se mueven rígida- de la litosfera que se apoya sobre una capa mente cuando se las empuja, pero se comban si plástica denominada astenosfera. se les coloca una carga pesada encima. Hoy en día se sostiene que la corteza está divi- La astenofera ofrece resistencia de flotación dida en placas y que los movimientos de las pla- al combamiento de la litosfera. A diferencia cas sobre la astenosfera explica la deformación del límite que separa la corteza del manto, el de cuencas oceánicas y cordilleras y otros fenó- que señala el paso entre la listofera y la aste-

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Geologi�a corregido 1.indd 97 13/7/10 13:14:31 nosfera no es de tipo químico, por lo tanto no bles en sus distintas partes. Se postuló, tam- hay diferencia mayor de densidad. La diferen- bién, que la corteza flotaba sobre el SIMA en cia entre la litosfera y la astenosfera es térmica, un mecanismo como indica la figura, donde la litosfera es fría lo que implica una mayor columnas de alturas distintas pero de igual dureza. En la litosfera la temperatura aumenta densidad flotan a distintos niveles en el fluido LA TIERRA rápidamente con la profundidad, alcanzando que las soporta. De tal manera que si una mon- los 1300ºC en la astenosfera a la que pasa tran- taña se erosiona, tiende a crecer para buscar sicionalmente. El espesor de la corteza varía su anterior equilibrio (un ejemplo de equili- entre 10 y 50 km. Cuando más gruesa es una brio isostático es la Península Escandinava tabla más peso soporta y se deforma menos. por efecto del retiro de los hielos de la última Lo mismo ocurre con la litosfera. Las placas glaciación, algunos amarraderos de las embar- gruesas son más rígidas que las delgadas y se caciones de los Vikingos se hallan unos 100 m hunden menos con el peso de las cordilleras, por encima del actual nivel del mar). La teoría por lo tanto una montaña deberá ser más alta isostática es concordante con los resultados cuando más gruesa sea la placa. No obstante hallados por medio de la sísmica; y al fenó- una placa delgada puede sostener montañas meno de erosión y ascenso se lo denomina de gran altura según el modo isostático (pro- compensación isostática. fundas raíces corticales). Los mecanismos isos- táticos planteados por Airy y Veining-Mainesz no se excluyen mutuamente. O sea que una Corrientes convectivas cordillera puede sostenerse por: Ocurrirían por debajo de la corteza terrestre a) Un sólido cimiento de litosfera gruesa y se generarían por diferencias de temperatu- (como un edificio cualquiera). ra ya que el material más caliente es menos b) Por raíces profundas de corteza liviana denso y asciende, al ascender entrega calor y (Flota como un barco). se va enfriando aumentando su densidad. Este c) Por una combinación de ambos mecanis- material más frío y denso comienza a descen- mos. der y se va calentando repitiendo el ciclo. Estas corrientes en parte son divergentes (generan tensiones superficiales) y en parte son conver- Caso de los montes Himalaya gentes (generan compresiones superficiales), (choque de la India con Asia) poseen diseños complejos, y pueden explicar la separación de los continentes y la forma- Se postuló que las montañas poseen una ción de cordilleras como se esquematiza en la densidad media uniforme y espesores varia- Figura 20.

compresión tensión

Figura 20. Esquema de los efectos de tensión y compresión en la corteza terres- tre generados por corrientes convectivas.

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Geologi�a corregido 1.indd 98 13/7/10 13:14:31 El mecanismo de las corrientes convectivas la compresión esta deformación se va hacien- va en contra de la teoría de la contracción. do más gruesa. Este amontonamiento de rocas Estas corrientes generan zonas de tensión deformadas a medida que crece aumenta, por con desarrollos de grabens y horts. Pueden compensación isostática, sus raíces. De donde citarse como evidencias de la existencia de las una cordillera vive ya que crece, se ensancha LA TIERRA corrientes convectivas: y evoluciona durante varias decenas de millo- —Las evidencias de Wegener (ver tercera nes de años. parte). Este mecanismo de formación de las mon- —El desarrollo de arcos de islas por efectos tañas está bien establecido, pero las causas de compresivos. su destrucción no es tan clara. El pensamiento —Las regresiones marinas asociadas a las clásico al respecto es que la erosión y el ascen- orogenias y las posteriores ingresiones. so concomitante isostático de las raíces son Debajo de las áreas continentales se acumu- el principal mecanismo de destrucción, sin la calor que provoca corrientes ascendentes embargo hoy en día se comienza a sospechar que generan hinchamientos con un máximo de que en la destrucción de una cordillera no subsidencia en las áreas oceánicas provocando solamente interviene la erosión sino que tam- un regresión marina. Cuando el subsuelo con- bién actúan fenómenos tensionales post orogé- tinental se enfría se deshincha. nicos que producen una efectiva disminución —La teoría de Bowen (1928) apoya el argu- vertical del cordón montañoso. mento a favor de las corrientes convectivas. El La flotación de la raíz cortical sostiene el basalto, de acuerdo con Bowen, se forma por peso de las montañas, pero las fuerzas hori- los efectos de la disminución de la presión que zontales que crean la raíz parecen ejercer un provoca la fusión parcial de las peridotitas. efecto más directo que es el de reforzar los —El paleomagnetismo de los basaltos oceá- Andes e impedir que se abran y desplomen. nicos y la edad que no supera los 200 Ma indi- Mientras que en los flancos de la cordillera can una reposición constante de los mismos. se ejerce presión, en alguna zona de los altos El relieve del fondo oceánico fue estudia- andes la corteza se está abriendo (por ejemplo do previamente por medio de sondas pero la Cordillera Blanca en Perú). Al Oeste de la recién con el decubrimiento del sonar (ondas Cordillera Blanca la corteza se ha caído por un ultrasónicas que se propagan por el agua y se mecanismo de graben que indicaría una exten- reflejan en el fondo oceánico) por Langevin sión cortical. La analogía con la arquitectura (1872-1946), físico francés, se comenzó a cono- de las catedrales vale. Los arbotantes ejercen cerlo más detalladamente. Fue un buque ocea- presión y sostienen la estructura. Las bóvedas nográfico alemán en la década del 20 que ejercen presión hacia afuera (en el caso de las utilizó este fenómeno físico y relevó parte de catedrales el empuje no solo se debe a la gra- la cordillera centro Atlántica. vedad sino también a la carga de los vientos). La idea clásica es que la erosión es la única causa de la desaparición de los relieves. Hoy en día se piensa que además existen estira- Formación de las áreas mientos en las raíces del orogeno que hacen continentales que la estructura se hunda. Este mecanismo es un proceso tectónico muy eficaz ya que en Los estudios geológicos indican que los una decena de millones de años lleva al relieve continentes se formaron a partir de cratones a nivel de llanura. a los que se fueron agregando rocas más jóve- El pensamiento clásico actual sobre el meca- nes. Cada cratón se formó seguramente de la nismo de formación de montañas es: por los misma manera. efectos de la subducción se genera un choque La base de la primitiva corteza se hunde por entre dos placas que provoca una deformación el peso de los sedimentos y se funde generan- intensa de las rocas que produce el engrosa- do materiales menos densos que ascienden en miento de la corteza. A medida que aumenta forma de magma y se incorporan a la corteza

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Geologi�a corregido 1.indd 99 13/7/10 13:14:31 acrecionándola, formando los continentes pri- posee características plásticas que permiten mitivos (microcontinentes). La expansión del el desplazamiento de las áreas continentales fondo oceánico producida por las corrientes de acuerdo con la teoría de la Tectónica de convectivas desplaza a estos microcontinentes Placas. La astenosfera está separada en forma y por el roce que se genera en el borde de estos transicional de la listosfera y esa separación LA TIERRA con el fondo oceánico se producen las primiti- coincidiría con la curva del “solidus” de la vas cordilleras. peridotita (fusión incipiente de la peridotita) Se estima que el 5% de la corteza continental suficiente como para justificar la gran abun- actual se generó hace 3500 Ma, el 50 % hace dancia de basaltos en el planeta (un fundido 2500 Ma, el resto se formó hace 500 millo- del orden del 15 al 25% de una peridotita nes de años. Hace unos 300 Ma todos estos tendría composición basáltica). Por debajo de microcontinentes se agregaron formando un la astenosfera sigue el manto que se denomi- supercontinente denominado PANGEA que na mesosfera. La listosfera constituida por se comenzó a desmembrar hace unos 190 Ma el manto rígido y la corteza (rígida también) hasta la configuración actual. constituyen las placas. Estas placas tienen tres Este desmembramiento se piensa que ocu- tipos de límites: rrió por los efectos de un gran Hot Point que se produjo debajo del GONDWANA, —dorsales centro oceánicas (zonas centroo- sector austral de la PANGEA. Generó calor ceánicas tensionales donde se emite magma el suficiente que produjo el abombamiento del basáltico que forma el fondo oceánico) GONDWANA que luego evolucionó frac- —subducción (se destruye el fondo oceánico turándose en tres partes (por medio de un y genera orógenos y arcos de islas) punto triple). Por las fracturas se generaron —neutras (fallas transformantes) grandes derrames de lavas y los bloques se fueron separando. El “rift” o depresión del Los siguientes esquemas representados en tercer brazo quedó abandonado con abun- la Figura 21 indican los lugares donde se dante material volcánico como una depresión producen los sucesos de la subducción de tectónica no activa. acuerdo a la tectónica de placas (pensamiento Bruno Gutenberg (1959) determinó la aste- actual) y la teoría de los geosiclinales (pensa- nosfera entre 60 y 250 Km de profundidad, miento anterior). comprende parte de la litosfera y el manto y

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Geologi�a corregido 1.indd 100 13/7/10 13:14:31 LA TIERRA

Figura 21. El esquema superior indica la subducción provocada por el choque de placas de acuerdo con la tectónica de placas, se aprecia la placa oceánica hundiéndose por efectos compresivos por debajo de la capa siálica. Los sedimentos oceánicos se van acumulando generando el complejo subductado gene- rándose la cuenca sedimentaria frente al antiguo arco de composición siálica. La cuenca sedimentaria se rellena principalmente con sedimentos provenientes de la erosión del antiguo arco donde se desarrolla, también, magmatismo. El segundo esquema representa la anterior idea sobre el desarrollo de cuencas sedimentarias alargadas, formadas por compresión, denominadas geosinclinales. Las cuencas, de acuer- do con la teoría geosinclinal ocurrirían por el peso de los sedimentos.

En el choque de placas se forma un oróge- y generan valles tectónicos (grabens) deno- no, cuando el orógeno es curvo se denomina minados rift, Figura 22. Por estas fracturas oroclinal. sale magma basáltico generando las dorsales Dos continentes pueden chocar y formar centrooceánicas y construye el nuevo fondo uno solo. Pero también un continente se puede oceánico. fragmentar, esto ocurre cuando se genera calor Al final de la parte III se verá con mayor debajo del continente creando una incipiente detalle el pensamiento del hombre respecto a fusión y se produce un domo térmico que se este fenómeno que hoy en día es el paradigma estira y fractura formando fosas tectónicas de la geología.

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Geologi�a corregido 1.indd 101 13/7/10 13:14:32 LA TIERRA

Figura 22. Por acumulación de calor debajo de la corteza continental se produce un hinchamiento de la misma con la consecuente fracturación y el desarrollo de esfuerzos tensionales que generan el rift. A través de las fracturas emergen lavas basálticas que posteriormente forman la dorsal centrooceánica y el fondo oceánico.

El espesor de las placas es del orden de los convectivo, que funciona desde hace 4000 Ma, 100 Km. tendría que haber enfriado y desgasificado Por sísmica 3D (tres dimensiones) se puede más al planeta. Ello hace suponer que debe interpretar el desplazamiento de masas calien- de haber por lo menos dos niveles convec- tes en el manto (corrientes convectivas). Las tivos superpuestos que protegen al planeta masas calientes ascendentes coinciden con del enfriamiento y la desgasificación, igual zonas de elevado flujo térmico en la superficie, que una ventana de vidrio doble protege del algunas son lineales como en el caso de las dor- enfriamiento a la habitaciónal crearse un nivel sales centro oceánicas y otras puntuales como convectivo intermedio entre los dos vidrios. Islandia, Yellowstone y el Triángulo de Afar. De ser correcta esta interpretación, la zona Las corrientes convectivas afectan a todo que limitaría los dos niveles celulares estaría el manto mientras que la litosfera que es más a unos 700 km de profundidad, según ciertos rígida es empujada por esta y es fragmentada autores. en placas. Los orógenos se ubican en las zonas de sub- Las corrientes convectivas enfrían y des- ducción. La cuña de acreción está constituida gasifican al planeta, además mecánicamente por sedimentos provenientes de las tierras mueven a las placas superficiales. altas de los arcos de islas y de los litosferoclas- Algunos geofísicos piensan que este sistema tos que se acrecionan, Figura 23.

flysch litosferoclasto (SIAL) molasa

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Geologi�a corregido 1.indd 102 13/7/10 13:14:33 litosferoclasto LA TIERRA

Figuras 23. En el esquema se aprecia, de acuerdo con el movimiento de placas según la Tectónica de Placas, como se desplaza una porción de material siálico (litosferoclasto) hasta chocar y agregarse, sin hundirse por tener menor densidad que la capa somática (basáltica) al continente. Este fenómeno es otro mecanismo por el cual crece un continente.

En estos dos esquemas se aprecia una zona facies molásica, Sobre el fondo oceánico entre de subducción donde ocurre la acumulación las dos áreas continentales del dibujo superior de sedimentos pertenecientes a la facies flysch se aprecia un litosferoclasto (fragmento con- provenientes principalmente del área conti- tinental) que viene viajando por efectos de la nental próxima (SIAL) del área continental de subducción hasta chocar y adherirse, aumen- la derecha, mientras que en la misma área con- tando la masa, con el continente de la derecha tinental pero opuesta a la zona de subducción del esquema. se depositan sedimentos pertenecientes a la

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Geologi�a corregido 1.indd 103 13/7/10 13:14:34 Geologi�a corregido 1.indd 104 13/7/10 13:14:34 4 COMPOSICIÓN química de la tierra

La geoquímica es la rama de las Ciencias de 2) Los procesos químicos que rigen la distri- la Tierra encargada de determinar la compo- bución de los elementos químicos. sición química de la Tierra. En el capítulo de mineralogía se avanza sobre este tema que en En la Tabla 17 se dan a conocer los datos lo fundamental trata sobre: estimativos según distintos autores de la abundancia de los tipos principales de rocas COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA TIERRA 1) Constitución química de la Tierra (de en la litosfera. todos sus materiales).

Tabla 17. Composición petrográfica de la litosfera

TIPO DE ROCA CLARKE y ENGELHART WASHINGTON (1936) magmatitas 95% 95% lutitas 4% 4% areniscas 0,75 % 0,6% carbonáticas 0,25 % 0,4%

“Geochemical Tables” de Rösler y Lange; Elsevier, 1972.

Composición química de la Tierra SiO2...... 43,9% en peso TiO2...... 0,8 Núcleo: posee unos 3500 km de radio, se Al2O3...... 4,0 considera que está constituido por una alea- Fe2O3..... 2,5 ción de Fe-Ni y su composición es: FeO...... 9,9 MnO...... 0,2 Fe...... 90,8% CaO...... 3,5

Ni...... 8,6 Na2O...... 0,6 Co...... 0,6 P2O5...... 0,1

Ésta es también la composición prome- Corteza: posee un espesor variable entre 5 dio de los meteoritos férreos según Brawn y y 70 km. Su composición según Washington y Paterson. Clarke es (para las rocas ígneas): Manto: posee un espesor de unos 3000 km,

se supone constituido por peridotitas (olivi- SiO2...... 59,1% en peso nas + piroxenos) con óxidos y sulfuros. Al2O3...... 15,3 Una peridotita posee la siguiente composi- Fe2O3 + FeO...... 6,9 ción según Nockolds: CaO...... 5,1

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Geologi�a corregido 1.indd 105 13/7/10 13:14:34 - Na2O...... 3,8 Cl ...... 55,05 % de iones disueltos + K2O...... 3,1 Na ...... 30,61 MgO...... 3,5 SO-4 ...... 7,68 ++ TiO2...... 1,0 Mg ...... 3,69 ++ H2O...... 1,1 Ca ...... 1,16 K+...... 1,10 La abundancia estimada para algunos meta- HCO3- ...... 0,41 les útiles en la corteza es: Br+++...... 0,19 HBO3-...... 0,07 Cr...... 0,02 % en peso Sr++...... 0,03 Ni...... 0,008 F-...... 0,00 Cu...... 0,007 Sn...... 0,004 El contenido medio de sales del agua de mar Co...... 0,002 es de 35 g/litro. Pb...... 0,002 As...... 0,0005 U...... 0,0004 Atmósfera

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA TIERRA Hg...... 0.00005 Ag...... 0,00001 Es la capa compuesta por una mezcla de Au...... 0,0000005 gases que envuelve a la Tierra. La parte más baja de la atmósfera se denomina troposfera y Elementos químicos más comunes en la es donde dominan las corrientes convectivas­ corteza terres­tre: (vientos). Posee un espesor variable entre 10 y 15 km. O...... 46,6% en peso La estratosfera está por encima de la tro- Si...... 27,7 posfera y posee un espesor variable de 65 a Al...... 8,1 70 km. Está compuesta por dos subcapas ricas Fe...... 5,0 en He e H. Mg...... 2,0 Por encima se halla la ionosfera, donde la Ca...... 3,6 atmósfera se hace conductora a causa de la Na...... 2,8 ionización producida por la radiación UV pro- K...... 2,6 cedente del Sol.

Composición media de la atmósfera: masa = Hidrosfera 50.1020 gramos

La hidrosfera es la envoltura discontinua masa total aire seco a nivel de agua dulce, salada y sólida de la superficie 50.1020 g % del mar terrestre. Comprende océanos, mares, lagos, en volumen 20 ríos, aguas subterráneas, nieve, hielo. N2...... 38,6.10 g...... 78,08 20 Los océanos cubren el 71% de la superficie O2...... 11,8.10 g...... 20,95 terres­tre (361.106 km2). Tomando una pro- Ar...... 0,6.1020 g...... 0,93 20 fundidad media de 3800 m el volumen de las CO2...... 0,02.10 g...... 0,031 aguas oceánicas es de 1372.106 km3. La den- Ne...... 0,0006.1020 g...... 0,0018 sidad media del agua es de 1,03 g/cm3 y su He...... 0,00004.1020 g...... 0,00052 21 20 masa es de 1413.10 gramos. CH4...... 0,00004.10 g...... 0,0002 Según Middleton la distribución y masa Kr...... 0,0001.1020 g...... 0,00011 20 de la hidrosfera se indica en la Tabla 42 de la N2O...... 0,00004.10 g...... 0,00005 20 página 301. H2...... 0,000002.10 g...... 0,00005 20 O3...... 0,00003.10 g...... 0,000007 verano El contenido iónico medio del agua de mar ...... 0,000002 invierno es:

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Geologi�a corregido 1.indd 106 13/7/10 13:14:34 La hidrosfera se cree que se formó hace unos temperaturas de 15 ºC, sino estas suelen estar 3.800 Ma, mientras que la atmósfera existió por debajo de 0 ºC dificultando el eventual desde un principio. La atmósfera primitiva desarrollo biológico. era muy distinta a la actual y fue cambiando La distancia al Sol y el efecto invernadero de junto con el aumento de la actividad solar. La nuestro Planeta que está regulado por la com- atmósfera actual se formó del desprendimien- posición de la atmósfera permite la actividad to de gases del manto, principalmente, por biológica que conocemos. El agua en estado medio de la actividad volcánica del Planeta líquido es fundamental para los procesos físi- y la vaporización generada por el impacto cos y químicos de la biota. El efecto invernade- meteorítico. Se presupone que los volcanes ro de nuestro planeta también está controlado del pasado arrojaban los mismo gases que los por el agua en estado gaseoso (nubes) y en

actuales (principalmente agua y CO2), otros estado sólido (nieve-hielo) al aumentar su albe- autores opinan que la primitiva atmósfera se do que baja el exceso de radiación solar. Estos componía de metano y amoníaco como la que procesos de realimentación (calentamiento- domina hoy en Júpiter y Saturno. Una atmós- mayor evaporación-mayor cantidad de nubes- fera rica en metano y amoníaco es preferida aumento del albedo-consecuente enfriamiento) por aquellos que participan de la idea de que mantienen la temperatura media en 15ºC, con

la vida primitiva se desarrolló en un ambiente suficiente cantidad de agua líquida que asegu- COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA TIERRA reductor con agua y bombardeado por rayos. ra las condiciones óptimas de la vida. La biota Sin embargo aparecieron otras ideas, como misma tiene su papel en modificar la compo- las de Hoyle y Wickramasinghe según la cual sición de la atmósfera desde una atmósfera de

la vida se desarrolló en el espacio y llegó a la H2O y CO2 hasta llegar a la composición actual Tierra por medio de meteoritos. de 80% de N2 y 20 % de O2 y trazas de otros Las plantas terrestres evolucionaron desde componentes. hace unos 400 Ma y recién en el Período El accionar fotosintético de las algas en los Carbónico ubicado aproximadamente en el cuerpos de agua va aumentando la concentra- lapso de 345 a 280 Ma su diversidad y abun- ción del oxígeno atmosférico, este, en un prin- dancia aumentaron mucho y dieron los gran- cipio, se consumía en oxidar los minerales, des depósitos de carbón hoy bien conocidos. especialmente el hierro de ferroso a férrico, Este importante desarrollo de la vegetación esto ocurrió hace unos 2600 Ma, y luego el

produjo que la presión parcial de CO2 atmos- exceso se fue acumulando en la atmósfera y férico bajara significativamente, haciendo ello “obligó” a parte de la biota aneróbica a pasar aumentar la alcalinidad de los océanos que a aeróbica, o sea a usar el oxígeno como com- quizás provocó la gran mortandad de especies bustible sin quemarse, al mismo tiempo el

ocurrida hace unos 230 Ma y que caracteriza oxígeno excedente se convirtió en ozono (O3) el pasaje de las eras Paleozoica a Mesozoica, que en la alta atmósfera actuó como filtro de quizás ello ayudado por el enfriamiento que la radiación UV, tan maligna a la vida, per- sufrió el Planeta por la disminución de este mitiendo que la biota saliera de los océanos e gas y la posición de los continentes respecto de invadiera las áreas continentales. los polos que tenían en ese entonces. Muchos autores consideran a la atmósfera Su ubicación dentro del Sistema Solar, entre parte de la biosfera ya que existe una auto- Marte y Venus, hace que la Tierra tenga regulación atmosférica por medio de los eco- características óptimas para el desarrollo de sistemas que permiten que la temperatura se la vida. Venus, debido al efecto invernadero mantenga dentro de un estrecho margen útil a

producido por la alta P de CO2 de su atmós- la vida. Al ecosistema regulador estos autores fera, desarrolla una temperatura superficial le dieron el nombre de Gaia (diosa micénica de del orden de los 500ºC , que es condición no la Tierra). Este equilibrio sucede dentro de la apta para el desarrollo de la vida tal cual la variedad de climas que permite la inclinación conocemos, y en Marte por las bajas tempe- del eje de la Tierra respecto de la eclíptica, ello raturas reinantes el agua está congelada, solo también afectado por los denominados ciclos en ciertas latitudes y épocas del año alcanza de Milancovich.

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Geologi�a corregido 1.indd 107 13/7/10 13:14:34 CIERTOS ASPECTOS DE LA EVOLUCIÓN generaron calor suficiente como para fundir DE LA TIERRA el material de su interior. Ello pudo generar un denominado océano de magma ubicado De acuerdo con Allegre y Schneider (1994), a unos 200 o 300 km de profundidad que la atmósfera y la Tierra continuamente sufren dio lugar a un vulcanismo superficial. En su cambios. Por los efectos de la tectónica de pla- principio, la Prototierra, seguía acumulando cas que genera la deriva de los continentes se energía a través de los impactos (algunos de forman los cordones montañosos y se desplaza ellos del tamaño de la Luna o de Marte). En el suelo oceánico. Al mismo tiempo otros pro- ese período, debido a las condiciones físico- cesos aún no bien conocidos generan cambios químicas reinantes, la vida no pudo existir, climáticos. Estos cambios han ocurrido desde según Allegre y Schneider (op.cit.) contra- hace 4500 millones de años. Esta evolución fue diciendo el dicho de Hutton sobre “ningún controlada por el calor y la gravedad a las que vestigio inicial, ni perspectiva final” ya que en gradualmente se fue agregando la vida. la época de Hutton se creía que no se podía Se cree que los planetas silicáticos como reconstruir la historia inicial porque su misma Mercurio, Venus, Tierra y Marte se formaron actividad destruyó las evidencias. Hoy en día, por acreción gravitatoria a partir de una nube con ayuda de la geología isotópica, se brinda

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA TIERRA de polvo y a través de el estudio de los crá- apoyo a estas nuevas ideas porque los relojes teres lunares se fue mejorando este esquema radioactivos (medición de la velocidad de un al deducirse que sus cráteres habían sido isótopo en otro) permite calcular la edad de causados por el impacto de cuerpos que eran las rocas que no poseen fósiles. A través de la frecuentes hace unos 4500 millones de años y geología isotópica el hombre pudo determi- que posteriormente la abundancia de impac- nar que la acreción del Planeta culmina con tos disminuyó rápidamente. su diferenciación en núcleo-manto-corteza- Esta visión concuerda con la propuesta hidrosfera-atmósfera. realizada en 1944 por el geofísico ruso Otto En 1953, según Allegre y Schneider (op. cit.), Schmidt según la cual los planetas gradual- Patterson usando el sistema isotópico uranio- mente fueron creciendo por el agregado gravi- plomo establece una edad de 4.550 Ma para el tacional de materia espacial, o sea que el polvo Planeta datando meteoritos y rocas antiguas cósmico se agregó para formar partículas, de la Tierra. Estudios posteriores realizados estas a su vez se agregaron para convertir- por Allegre et al. (1994) determinan que el se en fragmentos mayores que constituye- Planeta siguió creciendo, después de los 4550 ron los planetesimales que alcanzaron por Ma, unos 120 o 150 Ma más (hace entre 4.440 el mismo mecanismo tamaños de planetas. y 4.410 Ma) época en la que comenzó a retener Simultáneamente el espacio se fue limpiando la atmósfera y a crear el núcleo, posibilidad ya de la materia prima que los generó. El cintu- sugerida por otros autores. rón de asteroides y los anillos de los grades Dentro de este esquema, Allegre y Schneider planetas son restos de esta materia prima que (op. cit.) dicen que la formación de los con- aún no se acrecionó. Muchos de estos materia- tinentes (Sial) fue posterior. Estas masas de les también viajan erráticamente por el espacio tierra son las únicas que no se reciclan, de interplanetario y periódicamente son atraídos acuerdo con la tectónica de placas, al con- por los respectivos campos gravitacionales de trario van creciendo gradualmente y no se los planetas. destruyen por los efectos de la convección Allegre y Schneider (op. cit.) citan a Wetherill del manto. Esta sería la razón por la cual las que cree que hace 4500 Ma un cuerpo de 10 km áreas continentales retienen en su memoria de diámetro tardaría unos 100 Ma en alcanzar geológica gran parte de la historia de la Tierra a través de este mecanismo el tamaño de la que los geólogos pueden leer en sus rocas. Por Tierra. ejemplo en las rocas sedimentarias a través de Esta acreción, se piensa, produjo impor- su contenido paleontológico pudo reconstruir tantes consecuencias térmicas en el plane- la evolución de la vida. Sin embargo esta lec- ta así formado influyendo en su evolución tura no es fácil ya que la erosión por un lado geológica. Al colisionar los grandes cuerpos y el magmatismo y metamorfismo por otro

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Geologi�a corregido 1.indd 108 13/7/10 13:14:34 pueden “borrar” parte de dicha información (período ubicado entre 4.500 y 2.500 Ma) el complicando su interpretación. Esta lectura es Sol irradiaba el 75% de la energía actual por lo más difícil en las rocas más antiguas porque que se crea el problema de entender de cómo han sufrido un mayor proceso destructivo se podía mantener la vida de entonces (¿vida respecto de las más jóvenes. Estos autores asociada a cuerpos de agua calentados por dicen que Moorbath determinó rocas ubicadas actividad volcánica?). Según estos autores, las al oeste de Groenlandia con edades de 3.700 y lluvias producidas en esa primitiva atmósfera 3.800 Ma, mientras que Bowring determinó en se cargaban de elementos y compuestos que le rocas de Ancasta en Norteamérica con edades daban carácter ácido atacando químicamente de 3.960 Ma; mientras que las rocas más anti- a la primitiva litosfera y ello producía los guas datadas en la Tierra aparecieron en el cuerpos de agua, que tendrían carácter alca- este australiano (en circones que son minerales lino, rocas carbonáticas (calizas), entre otros muy resistentes a la alteración) con valores de productos. 4.100 y 4.300 Ma. En cuanto a la vida, los res- La desgasificación del manto aportó a la tos más antiguos encontrados corresponden a hidrosfera. Según estos autores, las lluvias algas verdes azuladas de 3.800 Ma en rocas de producidas en esa primitiva atmósfera se la Formación Isua en el oeste de Groenlandia, cargaban de elementos y compuestos que

además se hallaron en Australia y Sudáfrica le daban carácter ácido atacando química- COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA TIERRA restos similares de 3.500 millones de años. mente a la primitiva litosfera y ello producía La atmósfera es muy importante ya que los cuerpos de agua, que tendían carácter permitió que la vida pasara de los cuerpos de alcalino, rocas carbonáticas (calizas), entre agua a los continentes y se conservara. Por lo otros productos. El conocimiento de la can-

menos desde 1950 se creía que la atmosfera tidad inicial de CO2 es muy importante para estaba formada por los gases que se escapaban poder deducir el control climático que hubo. del interior del planeta. El proceso volcánico Algunos investigadores creen que este gas se es una evidencia de la desgacificación de la producía por retroalimentación geoquímica Tierra. El fenómeno ¿ocurrió en forma rápida inorgánica, mientras que otros piensan que se hace unos 4400 Ma o se desarrolló gradual- generaba por acción biológica. Probablemente mente con el paso del tiempo? las dos líneas de pensamiento sean correctas a De acuerdo con Allegre y Schneider (op. la que cabría agregar, como ya se mencionó, la

cit.) los gases raros (inertes) como el Ar y actividad volcánica como generadora de CO2 Xe poseen varios isótopos, el 40Ar formado ya que el vulcanismo actual produce este gas por la desintegración del 40K y el 129 Xe que continuamente. posee dos orígenes distintos uno formado por El modelo que explica el origen inorgánico nucleosíntesis anterior al Sistema Solar y el de éste gas, según Allegre y Schneider (op. otro por la desintegración del 129 I radioactivo cit.), asume que era abundante a principios del que ya no existe en la Tierra. Estos gases pro- Arqueano y a medida que el clima iba siendo vienen de rocas basálticas de las dorsales cen- más cálido se evaporaba más agua aumentan- tro-oceánicas originadas en el manto terrestre. do la actividad del ciclo hidrológico. Estas llu- Según estos autores la interpretación de estos vias, como se dijo, de carácter ácido, atacaban análisis les permiten inferir que entre el 80 y químicamente a las rocas sedimentarias gene-

85% de los gases que componen la atmósfera rando calizas, restando de esa manera CO2 se generó en el primer millón de años; el resto de la atmósfera haciendo disminuir el efecto se fue liberando gradualmente en forma cons- invernadero. Ese efecto debe de haber sido tante a lo largo de los restantes 4.400 millones compensado con el aumento de la radiación de años. solar a medida que pasaba el tiempo. La atmósfera primitiva se componía princi- Según estos autores, otra idea, como ya se

palmente de CO2 y N2 y en menor abundancia mencionó, es la de Gaia dada a conocer por habían CH4, NH3, SO2 y HCl, pero aún no Lovelock, quién suponía los microorganismos había oxígeno. Excepto por la abundancia de fotosintetizadotes, como los que integran el agua la atmósfera era similar a la de Venus o fitoplancton, serían muy abundantes en un a la de Marte. Durante esa época, Arqueano ambiente rico en dióxido de carbono. Estos

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Geologi�a corregido 1.indd 109 13/7/10 13:14:34 organismos extraerían CO2 lentamente del aire vidad (fotosíntesis) biológica es la responsable y de los océanos convirtiéndolos en carbona- de tal aumento. Estudios recientes indican que tos que pasarían a formar sedimentos (calizas). éste oxígeno se generó rápidamente hace entre En un proceso donde la mayor concentración 2.100 y 2.030 Ma y que la abundancia actual se

de CO2 en la atmósfera le corresponde mayor alcanzó hace unos 1.500 millones de años. calentamiento por el efecto invernadero que Antes que la vida saliera de los cuerpos de produce, luego los organismos al restar este agua, donde se encontraba protegida de la gas de la atmósfera e hidrosfera producirían radiación UV solar, se tuvo que formar ozono

el consecuente enfriamiento planetario que a (O3) suficiente como para filtrar dicha radia- su vez disminuiría la actividad geológica, que ción. El ozono es un buen absorsor de rayos haría, una vez más, aumentar la concentración UV y protege de ser destruidas a todo tipo de

de CO2 atmosférico para repetirse el ciclo. De moléculas orgánicas, entre ellas el ADN. Ello tal manera, según Lovelock, la vida sería regu- permitió la evolución de la vida de los proca- ladora del clima del Planeta. riotas a los eucariotas y a los metazoos (orga- Siguiendo siempre a Allegre y Schneider nismos pluricelulares) en un lapso de 1.000 Ma (op. cit.) Volks y Schwarzman lanzaron otra y durante el cual se acumula en la atmósfera el idea de tipo biogénica al hacer notar que las oxígeno y se forma el ozono.

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA TIERRA bacterias aumentan el contenido de CO2 de A lo largo de 4.500 Ma el clima fue cam- los suelos al descomponer la materia orgánica biante, varias veces lo suficientemente frío y generar ácidos húmicos. Ello hace que dis- como para que se desarrollen glaciaciones,

minuya el CO2 atmosférico. por lo menos dos en el Precámbrico, una en En general los geoquímicos creen que el el Ordovícico, otra en el Carbónico-Pérmico y mecanismo de génesis del CO2 es fundamen- la actual que comenzó hace unos 20 millones talmente inorgánico y valoran de que si bien de años. El registro paleoclimático en rocas de interviene la actividad biogénica, su accionar hace 2 ó 3 millones de años muestra expan- no es significativo. siones y contracciones significativas de los Desde hace 1.000 a 2.000 Ma las algas de los períodos cálidos y fríos en ciclos del orden de océanos produjeron oxígeno que fue rápida- 40.000 años (esta periodicidad se corresponde mente absorbido por los minerales reducidos con lo que tarda la Tierra en completar una al oxidarse, tales como el hierro al pasar de oscilación de la inclinación de su eje de rota- la forma ferrosa a la férrica (Fe++ → Fe+++ o ción llamada precesión). Estas variaciones en → sea FeO Fe2O3) antes de pasar a la atmós- la geometría de la órbita terrestre generan fera. De tal manera que la primera biota fue cambios del orden del 10% en la insolación, aneróbica. Tanto el oxígeno como los rayos los que podrían ser responsables del comien- UV procedentes del Sol eliminarían esta vida zo y el fin de los períodos glaciares. Este ciclo si se hallara expuesta, por lo tanto se debería parece haber cambiado hace entre 800.000 y conservar en los océanos para protegerse. 600.000 años pasando a intervalos de 100.000 El oxígeno se comenzó a acumular en la y de 40.000 años con grandes fluctuaciones. El atmósfera hace unos 2.000 Ma después de con- último enfriamiento ocurrió hace unos 20.000 sumirse en oxidar a los minerales reducidos. años donde se generó el suficiente hielo en los Se estima que hace entre 2.000 y 1.000 Ma el continentes como para hacer bajar el nivel del oxígeno alcanzó los niveles actuales creando mar unos 100 m, la temperatura media era 5º un nuevo nicho para la vida que evolucionaba C más baja que la actual y el manto de hielo y donde la mayor parte de los organismos produjo cambios ecológicos. debieron aprender a usar el oxígeno para su De acuerdo con Allegre y Schneider (op. cit.) función metabólica. las causas precisas de los cambios climáticos La estabilidad de ciertas especies tales como no están aún bien establecidas ya que son los óxidos de uranio y de hierro fue estudiada muchas las razones que los pudieron haber por Holland quién demostró que el contenido provocado, p.e. la actividad solar; las erupcio- de oxígeno de la atmósfera Arqueana, hace nes volcánicas (casos recientes como las erup- más de 2.000 Ma, era bajo comparado con el ciones del Chichón en México y el Pinatubo en 20% actual, lo que lleva a pensar que la acti- las Filipinas); los acontecimientos tectónicos

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Geologi�a corregido 1.indd 110 13/7/10 13:14:35 como la formación del Himalaya generado por que contribuyen al efecto invernadero. Este el choque de la India contra Asia; el impacto fenómeno podría se explicado por el aporte de meteoritos grandes también pueden causar de nutrientes procedentes de las plataformas cambios climáticos a corto plazo con conse- continentales que aumentaron al descender el cuencias catastróficas para la vida. nivel del mar. Ello creó una mayor biomasa Cuando nieva, el aire queda retenido en (la mayor parte de esta biomasa corresponde los copos, que luego por acumulación son a endo y exoesqueletos de carbonato de calcio) presionados y poco a poco se transforman en que extrajo anhídrido carbónico del medio; al hielo que sigue con el aire atrapado en forma mismo tiempo, los bosques boreales, respon- de pequeñas burbujas. Se realizó el estudio de sables del 10 al 20% del carbono de la atmós- dicho aire en muestras de hielo obtenidas en fera, estuvieron diezmados durante el período la Antártida a distintas profundidades hasta glaciar. Este carbono de los bosques pudo 2.000 metros. El aire atrapado a 2.000 metros haberse liberado a la atmósfera, sin embargo el

de profundidad formado hace unos 200.000 contenido de CO2 de la atmósfera de esa época años no difería mayormente al que respira- fue menor que el actual, de tal manera que es mos hoy en día. De esta manera se vio que posible que el sistema de retroalimentación los egipcios, hace 2.500 años, respiraban un positiva generado por la biota oceánica contra-

aire similar al que respiramos hoy. Se detecta- rreste la retroalimentación negativa causada COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA TIERRA ron algunos contaminantes introducidos hace por la destrucción de los bosques. unos 100 a 200 años que se atribuyen al desa- Según estos autores los modelos matemá- rrollo de la industria y del campo, p.e. respec- ticos climáticos muestran que si el contenido

to a hace 200.000 años el CO2 aumentó un 25% de CO2 atmosférico se duplica a mediados del (industrialización, deforestación) y el metano 2.000 el planeta se calentará entre 1 y 5ºC , o se duplicó se cree por causas de la agricultura sea que habrá un calentamiento medio de 1ºC y la ganadería. cada 100 años, o sea 10 veces más rápido que Cuando el mundo era más frío los gases la media histórica. Esto provocaría un despla-

que producen efecto invernadero como el CO2 zamiento de habitat de muchas especies como y el CH4 se encontraban en menor cantidad. ocurrió en los interglaciares pasados (período A medida que la superficie de la Tierra se ubicado entre 20.000 a 15.000 años atrás). Es calentaba, aumentó la concentración de estos importante conocer lo más detalladamente gases acelerando el calentamiento. La mayor posible este pronóstico por las implicancias parte de los científicos piensan que la vida es naturales en el ecosistema y además, que es el principal regulador de la retroalimentación lo mismo, las implicancias económicas que positiva entre el cambio climático y los gases puedan tener.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL COMPOSICIón química de la tierra 111

Geologi�a corregido 1.indd 111 13/7/10 13:14:35 Geologi�a corregido 1.indd 112 13/7/10 13:14:35 5 MINERALOGÍA mineralogía

Características de los sólidos macroscópica que indica con mayor eficacia la existencia de una red atómica ordenada. Los sólidos, en contraste con los gases, En esta red cristalina se aprecia que la poseen características de incompresibilidad, resistencia al corte es distinta según las dos rigidez y propiedades geométricas. Estas pro- direcciones indicadas. Es una red bidimensio- piedades macroscópicas se explican en fun- nal compuesta por dos tipos de átomos. En ción de la teoría atómica que implica la idea de los líquidos y gases no existe ordenamiento. una red cristalina debida a un ordenamiento De tal manera que los cuerpos amorfos o isó- permanente de los átomos unidos entre sí por tropos son aquellos que trasmiten con igual fuerzas electromagnéticas considerables. intensidad en todas las direcciones del cuer- Las substancias amorfas poseen algunas de po las propiedades físicas que dependen del las propiedades mecánicas de los sólidos pero espacio y del tiempo (color, crecimiento, dure- no se encuentran con características geomé- za, etc.). Las substancias amorfas son pocas en tricas regulares y son isótropas ya que ciertas la naturaleza (p.e. ópalo, vidrio volcánico). En propiedades como la resistencia mecánica, el los cuerpos cristalinos o anisótropos, las pro- índice de refracción y la conductividad eléctri- piedades físicas varían según las direcciones ca son iguales en todas las direcciones. Estas (p.e. el color, crecimiento, dureza en el disteno

características son comunes a los líquidos y o cianita (SiO5Al2), Figura 25; el pleocrois- gases; mientras que los sólidos son anisótropos mo en las turmalinas Na (Mg,Fe,Mn,Li,Al)3 ya que sus propiedades mecánicas, eléctricas y Al6[Si6O18](BO3)3(OH,F) ; etc.). ópticas dependen en general de las direcciones en que se miden, Figura 24.

Figura 24. Representación en dos dimensiones de un supuesto cristal compuesto por dos variedades de átomos. Según las direcciones indicadas se aprecia que las vinculaciones entre ambos tipos de Figura 25. Representación esquemática de la varia- átomos son distintas y por lo tanto también lo son ción de la dureza según la dirección en un cristal las propiedades físicas. de cianita o disteno (doble dureza).

Precisamente la anisotropía de los cristales No obstante existen minerales que para es importante porque ella es la propiedad ciertas propiedades se comportan como isó-

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Geologi�a corregido 1.indd 113 13/7/10 13:14:35 tropos y para otras como anisótropos, p.e. en los vitreaux de las catedrales medievales

la fluorita, F2Ca, donde la luz se propaga en de Europa, donde el perfil transversal de los todas las direcciones a la misma velocidad, vidrios posee forma de gota, la parte inferior pero la dureza varía según las direcciones. es levemente más gruesa que la superior, debi- En este caso se dice que la fluorita es isótropa do al flujo ocurrido por gravedad durante los ópticamente. últimos 1000 años). Por eso el término sólido Todos los minerales son anisótropos al creci- es equivalente al de cristal.

mineralogía miento, si fueran isótropos darían lugar a esfe- Un cristal de ClNa (halita) que crece libre- ras cristalinas. La velocidad de crecimiento de mente en una solución ligeramente sobresa- un cristal desde el centro del cristal al centro turada desarrolla un cubo perfecto, mientras de una cara es menor que al centro de una que ese mismo cristal en el fondo de un vaso arista y a su vez menor que a un vértice. de cristalización, no puede crecer hacia abajo, Los agregados minerales finos, en los que sólo crece hacia arriba y los costados dando estos tienen orientaciones desordenadas, pre- lugar a un cristal achatado pues en sentido sentan isotropía aparente en casi todas sus horizontal crece el doble que en el vertical, direcciones (isotropía estadística). Esta carac- Figura 26. Este mismo cristal si crece en terística hace obvio que el mineralogista sepa, una solución con urea desarrolla un octaedro previa determinación de cualquier propiedad regular. Este octaedro es un cubo que no ha física, reconocer entre un cristal, un agregado desarrollado sus vértices. En estos casos el cristalino fino, una sustancia criptocristalina ordenamiento atómico interno sigue siendo el y una sustancia amorfa. En la naturaleza los mismo y el ángulo entre las caras también. cristales pueden o no aparecer con su morfo- logía externa cristalina, a veces se observan como cristales enteros o fragmentos de cris- tales, o como finos agregados que pueden hacerlos confundir con sustancias amorfas. Hay cristales de 12 m de longitud y cristales submicroscópicos. Estos tamaños y morfolo- gía dependen de las condiciones físico-quími- cas de formación. Las sustancias cristalizadas son mucho más abundantes que las amorfas pues estas últimas son metaestables y tienden a pasar con mayor o menor velocidad al estado cristalino (aunque en la Luna hay vidrios volcánicos con edades Figura 26. Diferentes morfologías de un cristal de que van desde 1500 a 2800 Ma debido a la halita (ClNa, cúbico) según las condiciones en el ausencia de atmósfera e hidrosfera). medio de crecimiento. Otra manera de distinguir los sólidos crista- linos de las sustancias amorfas (vidrio, ópalo, caucho, etc.) es que los sólidos tienen punto Tipos de Sólidos de fusión definido o sea que las propiedades mecánicas de un cristal cambian muy poco Debido al ordenamiento atómico interno las hasta que alcanzan una temperatura carac- propiedades características macroscópicas de terística a la cual se funde bruscamente y se los cristales son: la anisotropía y la morfología convierte en líquido. Mientras que las sustan- cristalina externa. Todo ello depende de la cias amorfas no poseen un punto de fusión naturaleza de las fuerzas que sostienen la red definido, p.e. a medida que la temperatura cristalina de las cuales distinguimos: sólidos sube el vidrio se ablanda gradualmente hasta de red iónica, metálica, molecular (van der que comienza a fluir, o sea que existe un ‰ Waals) y covalente. Esta clasificación es arbi- temperatura de fusión, por eso a un vidrio traria ya que hay substancias que no encajan se lo puede considerar como un líquido de dentro de estas cuatro clases porque tienen alta viscosidad ( como por ejemplo se observa combinación de 2 ó más de éstas uniones.

114 MINERALOGÍA ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 114 13/7/10 13:14:35 Cristales iónicos: están compuestos por una derecha, en las que en las capas horizontales alternancia de iones positivos y negativos en la unión es covalente y la unión entre las capas el espacio, Figura 27, ordenados de tal manera es de tipo van der Waals. Debido a este último que la energía potencial de los iones es más tipo de unión posee el grafito la propiedad baja que la de los mismos iones cuando están lubricante. Sin embargo por el efecto de las separados infinitamente. Hay muchos tipos uniones covalentes este mineral no es volátil y de ordenamientos, uno de ellos es el del ClNa posee alto punto de fusión.

(halita), donde el tipo de unión entre los iones mineralogía es fuerte y por ello a temperatura ambiente la P de vapor es baja y funden a temperatura relativamente altas. Estos cristales son duros y quebradizos debido a las fuerzas electroestáti- cas. Cuando por efectos mecánicos se produ- cen desplazamientos en la red de tal manera que se enfrentan iones de igual carga, el mine- ral se rompe debido al rechazo de esas cargas. Estos cristales son buenos aisladores eléctricos a bajas temperatura, pero cuando están fundi- dos son excelentes conductores. Figura 28. Estructuras de los cristales de diamante a la izquierda y de grafito a la derecha.

Cuando, como en el caso del diamante, prevalece la unión covalente esos cristales son muy duros y malos conductores y se parecen a los cristales iónicos. Cristales metálicos: Se caracterizan por su brillo metálico, su capacidad de reflexión y su alta conductividad eléctrica y térmica. Son

Figura 27. Estructura del cristal de halita. O= ión maleables y dúctiles (Au, Ag, etc.). De metal a cloruro, • = ión sodio metal esta propiedades pueden variar, p.e. el W es quebradizo, y el Pb no es buen conductor de electrones. Cristales moleculares: En estos cristales la La unión es metálica o sea los electrones unidad que se repite es un átomo o molécula “navegan” entre los átomos o dicho de otra identificable que lleva una carga residual (van manera los iones están inmersos en un “mar” der Waals). Estas cargas de van der Waals de electrones móviles. Hay una enorme varia- generan fuerzas de unión débiles comparadas ción en ciertas propiedades, p.e. el Hg funde con las electrostáticas o de Coulomb. Por lo a -39ºC, el W a 3300ºC y los metales alcalinos tanto estos cristales suelen ser algo volátiles, (Na, Li) pueden ser cortados por un cuchillo poseen bajos punto de fusión y de ebullición, (séctiles), pero el Os raya el vidrio. Para com- son blandos, son buenos aisladores eléctricos prender estas divergencias hay que ahondar

p.e. Ar, Xe, Cl2, CO2, CH4, etcétera. Estos cris- en la teoría de los enlaces. tales no se encuentran naturalmente. En realidad en la mayoría de los minerales Cristales covalentes: Los átomos están uni- existe más de un tipo de unión, a raíz de ello dos compartiendo pares de electrones. p.e. se producen propiedades direccionales. P.e. en diamante, en estos casos el cristal se comporta el caso del grafito. En las micas los tetraedros como una sola molécula, cada C está unido a están unidos por fuerzas covalentes y las hojas otros 4 C, Figura 28 izquierda. Algunos cris- se unen entre sí por enlaces iónicos relativa- tales desarrollan redes covalentes bidimen- mente débiles. sionales “infinitas”, p.e. el grafito, Figura 28 En 1784 el abate francés Haüy propuso que

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL MINERALOGÍA 115

Geologi�a corregido 1.indd 115 13/7/10 13:14:37 los cristales estaban constituidos por molécu- son considerados minerales los vidrios vol- las cuyas diferentes disposiciones originan las cánicos, de aspecto sólido, pero sin estructu- distintas formas cristalinas de los minerales. ra cristalina o sea sin ordenamiento en sus La Mineralogía trata sobre la forma, pro- átomos. Algunas sustancias con elementos piedades, composición, yacimiento y génesis radioactivos, por efecto de la fisión nuclear, de los minerales. O sea que se propone estu- no poseen estructura atómica ordenada o de diar la forma externa, estructura interna, sus cristal sino que tienen carácter amorfo (caso de

mineralogía cuali­dades físicas y químicas y condiciones los minerales metamícticos) son consideradas de génesis. minerales porque por calentamiento o por irra- El primer estadio del desarrollo de la mine- diación pueden retomar su anterior estructura ralogía como ciencia se puede ubicar entre cristalina. Ciertos minerales pueden no tener 1500 y 1912. La cristalografía morfológica, un origen del todo inorgánico, por ejemplo o sea la disciplina que estudia las formas muchas calizas, rocas formadas esencialmen- de los cristales, tomó impulso cuando se le te por calcita, derivan de la acumulación de ocurrió al hombre aplicar un miscroscopio a esqueletos de organismos marinos animales un goniómetro obteniéndose el goniómetro a y vegetales, pero esta calcita es considerada reflexión, pero anteriormente se conocían las mineral porque en la formación de la roca dos leyes fundamentales de la cristalografía intervinieron fenómenos geológicos de com- (Ley de Steno o de la constancia de los ángu- presión, disolución y recristalización de claro los diedros, y la Ley de racionalidad o Ley de origen inorgánico. Algunos autores incluyen Haüy, como se verá más adelante). A partir de como minerales el ámbar que es resina de ori- 1912 los alemanes M. von Laue y su equipo gen vegetal y ciertos hidrocarburos pesados y de investigadores obtienen por primera vez el oxalatos y fosfatos de origen orgánico. espectro de difracción de rayos X de un cristal Una de las características de los cristales es de blenda demostrando la existencia del orde- la de poseer una cierta regularidad en la dis- namiento atómico cristalino. Pocos años des- posición de las caras. Ello induce al concepto pués y sobre todo por mérito del físico inglés de simetría cristalina. Si observamos una serie W. L. Bragg se reconstruyen las estructuras de cristales vemos que hay una gran tendencia de muchos minerales. Así se demostró que en las caras para ordenarse, de tal manera que los nodos del retículo cristalino están cons- muchas aristas son paralelas; luego nos damos tituidos por átomos, ya sea no excitados, en cuenta que existen caras similares (del mismo estado iónico (simples o complejos) y a veces tamaño y forma) formando parejas. por moléculas. Las fuerzas que tienen unidos Las caras de un cristal están en estrecha entre sí a estos átomos son de naturaleza elec- relación con un ordenamiento interno atómico trostática. regular. No solo la forma externa, sino todas Cristal: (Gr.: hielo, en la antigüedad pensa- las propiedades físicas, dependen de esta ban que el cuarzo era agua congelada) sólido estructura interna. mineral natural y homo­géneo, limitado por superficies habitualmente planas que forman Una gema tallada está limitada por caras entre ellas ángulos bien definidos, lo que planas regularmente dispuestas, pero su dis- supone una organización­ interna de la materia. posición depende del tallador que cortó y Dicho de otra manera es la expresión externa pulió la piedra, en gran medida según el de la disposición de los átomos que constitu- tamaño y la piedra; mientras que las caras de yen el mineral o sea el retículo cristalino. un mineral son consecuencias de un proceso Mineral: es una substancia inorgánica natu- natural. ral que posee una composición química defi- nida dentro de ciertos límites y una estructura atómica ordenada. La formación de un cristal a partir de Esta definición admite algunas excepciones, un fundido ¿aparentemente contradice el o mejor decir, extensiones. El mercurio, por Segundo Principio de la Termodinámica? ejemplo, aparece en la naturaleza en estado (aumento de la entropía). No lo contradice líquido, es considerado mineral, mientras no porque para llegar al fundido se gastó ener-

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Geologi�a corregido 1.indd 116 13/7/10 13:14:37 gía que contribuye al aumento de la entropía Comparando estas dos figuras, Figura 29, se total. O sea se consigue el orden sobre la entiende que la B posee simetría y la A no: base de consumo de energía. Esa energía sobrante, inherente a cualquier proceso físi- co, es irre­cuperable y aumenta la entropía del Universo.

A 6P 4 3 ε mineralogía Existen sustancias que por impacto meteo- rítico no tienen estructura ordenada de los B 3P 2 átomos, todavía se discute para ellas una 3ε4 6ε apropiada clasificación. Todas las sustancias químicas elaboradas por el hombre no son Figura 29. Concepto de simetría. A la izquierda el consideradas como minerales. dibujo inferior B posee simetría, mientras que el A Dado que los cristales son cuerpos geométri- no posee. Los dibujos de la derecha muestran un cos, pueden ser estudiados desde un punto de hexaedro o cubo con sus planos de simetría, ejes vista puramente geométrico descriptivo, sin de simetría de distintos ordenes y además posee tener en cuenta como están distribuidos los centro de simetría. átomos. Este tipo de estudio representa el pri- mer estadio del desarrollo de la mineralogía como ciencia. Como los cristales son cuerpos Operaciones de simetría visibles (los átomos no se pueden ver directa- mente, salvo, hoy en día, con los microscopios Los elementos de los cristales son: caras, de efecto túnel), las primeras observaciones aristas y vértices y pueden llevarse a coincidir sobre su morfología fueron hechas a simple con otro equivalente por medio de las opera- vista y con la ayuda del goniómetro de aplica- ciones de simetría: ción, posteriormente con el microscopio. Los cristalógrafos de ese tiempo se dieron cuenta 1) Giro: por rotación de cierto valor angular que el tamaño del cristal no cuenta, porque alrededor de un eje de simetría. A se super- sus formas son constantes también cuando pone con A’ por efecto del eje de simetría, son pequeños. Figura 30. El gran avance de la cristalografía mor- fológica se produce cuando se conectó a un microscopio un medidor de ángulos (gonió- metro de reflexión). Antes de ello ya se cono- cían las dos leyes básicas de la cristalografía (la Ley de Steno, enunciada en 1667 por Niels Stensen, médico de la corte de los Medici; y la segunda Ley fue enunciada por el abate Figura 30 francés R.J. d’Haüy en 1782, como se verán más adelante). 2) Reflexión: por reflexión de un plano de sime- tría. A se superpo­ne con A’ por reflexión del plano m, Figura 31. Concepto de simetría

Cuando estudiamos en un cristal cuantita- tivamente las variaciones de sus propiedades físicas, vemos que estas cambian según las direcciones en que se aplique el ensayo, y vemos que estas se repiten simétricamente respecto de ciertos planos o aristas. Figura 31

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Geologi�a corregido 1.indd 117 13/7/10 13:14:38 3) Giro-reflexión: es una operación compuesta Otros autores como Bra­vais (1849) llegaron de simetría, está dada por la combinación a las mismas 32 clases. Esto se realizó por de 1) y 2) o sea A gira por un eje hasta la consideraciones geométricas teóricas y en la posición A’ y luego se refleja por el plano Naturaleza sólo se han encontrado minerales m en la posición A”. de algunas de estas clases. Además de las tres operaciones de simetría O sea que involucra el concepto de centro de se agregan los ejes helicoidales (rotación y

mineralogía simetría o giro-reflexión, Figura 32. simultánea traslación paralela al eje) y los pla- nos de deslizamiento (reflexión con traslación paralela al plano de simetría). Estas dos últi- mas operaciones no pueden ser visualizadas en la parte externa de un cristal, tema este que es tratado con mayor detalle en cursos de Mineralogía o Física del sólido. Los cristales están limitados por caras, aristas y vértices. Lo mismo que en el caso de Figura 32 los poliedros se puede aplicar el teorema de Euler o de Descartes que dice: Estas tres operaciones de simetría se reali- zan por medio de los elementos de simetría Nº de caras + Nº de vértices = Nº de aristas + 2 que son:

1) Eje: es una línea tal que haciendo girar el Cruz axial (Figuras 33 y 34) cristal alrededor de ella, repite 2, 3, 4 o 6 veces una figura dada (cara, vértice o arista) que-

dando definidos 1E2=180º, 1E3=120º, 1E4=90º y 1E6=60º. 2) Plano de simetría: es un plano que divide al cristal en dos partes simétricas tal que cada una de ellas se comporta con la otra como su imagen especular. 3) Centro de simetría: punto en el interior del cristal en el cual toda línea que pase por él encuentra en sus extremos a igual distancia Figura 33 elementos homólogos del cristal (cara-cara, vértice-vértice, arista-arista). No confundir con centro de gravedad. Todos los cuerpos, cristalinos o no poseen centro de gravedad. Hay cristales como los piramidales que no poseen centro de simetría.

Por combinación de estas tres operaciones de simetría se deducen 230 grupos que quedan distribuidos en 32 clases de simetría que a su Figura 34 vez se pueden agrupar en 7 (ó 6) sistemas cris- talinos. Esta es la clasificación cristalográfica Figuras 33 y 34. Los elementos de un cristal se universal de los sólidos, en nuestro caso de los ubican en el espacio por medio de un sistema minerales. Cualquier sólido natural (cristal) cartesiano de tres ejes y tres ángulos, Figura 33, pertenece a alguno de estos sistemas, por lo ó de cuatro ejes y cuatro ángulos en los casos tanto se trata de una clasificación universal. del trigonal y hexagonal, Figura 34. Los ejes de la Hessel (1829) dedujo hace más de 150 años cruz axial normalmente son paralelos a aristas del las 32 clases posibles de simetría cristalina. cristal. Estos sistemas de referencia se utilizan por

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Geologi�a corregido 1.indd 118 13/7/10 13:14:39 comodidad en los cálculos matemáticos que se Holoedría y meroedría: Cristales holoé- realizan en los cristales. dricos son aquellos que poseen todos los elementos de simetría del sistema al cual corresponden.­ Cristales meroédricos son En cristalografía a los ejes se los denomina aquellos cristales que poseen parte de los a al antero posterior, b al izquierda derecha y elementos de simetría del sistema al cual c al vertical, y los ángulos que los vinculan se corresponden, pero nunca le faltan los ele-

denominan α, β y γ de acuerdo con la Figura mentos característicos. Hemiedría es cuan- mineralogía 33. En los sistemas hexagonal y trigonal, por do el cristal posee la mitad de los elementos comodidad para los cálculos, se utiliza un de simetría pero conserva los elementos cuarto eje denominado d que es antero poste- característicos. rior ubicado en el mismo plano entre los ejes a y b y pero cuya parte positiva es la posterior y la vinculación angular con el eje c se denomina La regularidad geométrica de los cristales delta = δ como se indica en la Figura 34. se debe al ordenamiento atómico interno. La regularidad y simetría de las caras requiere una matemática precisa. Steno fue el prime- SISTEMAS CRISTALINOS ro en observar (Ley de la constancia de los (Singonías cristalinas) ángulos diedros) el carácter geométrico de los cristales, usó goniómetros (instrumento que Isométrico mide el ángulo entre las caras de los cristales)

1) Cúbico = 3E4; 4E3; 6E2; 9P y C para su medición. Se mide el ángulo entre a = b = c las caras y se las representa en proyecciones α= β = γ = 90º estereográficas. La simetría de los cristales se describe por Bimétricos medio de los elementos de simetría y las ope-

2) Tetragonal = 1E4; 4E2; 5P y C raciones de simetría. a = b /= c α= β = γ = 90º

3) Hexagonal = 1E6; 6E2; 7P y C Grado de simetría Trigonal = 1E3; 3E2; 3P y C a = b = d = /= c El grado de simetría de un cristal está dado α= β = δ = 90º γ = 120º por el conjunto de los elementos de simetría.

4) Rómbico = 3E2; 3P y C Es necesario distinguir la simetría aparente ó 3E2 ó 1E2 y 2P que contienen al E2 (o singonía) que se deduce del examen de la a /= b /= c forma geométrica externa del cristal de aquella α= β = γ = 90º real o simetría verdadera que se reconoce solo después de haberlo puesto a prueba por una Trimétricos serie de experiencias físicas y químicas y que

5) Monoclínico = 1E2; 1P y C puede también no ser igual que la singonía. 1E2 o 1P Para reconocer la simetría verdadera se a /= b /= c puede hacer referencia al aspecto externo de α = γ = 90º β>90º las caras (presencia de estrías de crecimiento, 6) Triclínico = C ó nada caras “homólogas” con brillos diferentes, figu- a /= b /= c ras de corrosión natural), proceder al ataque α /= β /= γ /= 90º químico, verificar la piezoelectricidad o la piroelectricidad para constatar la presencia de Subrayado, corresponde a los elementos ejes polares. Por ejemplo, en un octaedro de (característicos) de simetría mínimos y nece- blenda se observan cuatro caras brillantes y sarios para definir el sistema cristalino al cual cuatro estriadas, ello se debe a la compenetra- pertenece la especie mineral de referencia en ción de dos tetraedros y la verdadera simetría el caso de las formas meroédricas. es aquella de la clase exaquistetraédrica y

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Geologi�a corregido 1.indd 119 13/7/10 13:14:39 no de la clase exaquisoctaédrica del sistema Los paralelepípedos fundamentales son cúbico. El estriamiento “triglifo” de un cristal básicos para la descripción y cálculo de las cúbico de pirita le permite atribuir una sime- estructuras reticulares. tría más baja de la del hexaedro (cubo), o sea La disposición regular en tres dimensiones aquella de la clase diaquisdodecaédrica del de los átomos de un cristal puede ser descripta sistema cúbico. En el caso de un cristal de cal- en términos de paralelepípedos fundamen- cita, por figuras de corrosión, se puede deter- tales o celda unidad. Cada uno de ellos está

mineralogía minar que no pertenece al sistema hexagonal constituido, para una misma especie, con los sino al trigonal (clase escalenoédrica). mismos átomos en la misma posición y se Una vez establecido el conjunto de los ele- repiten indefinidamente en las tres dimen- mentos de simetría, se debe establecer la siones. La descripción completa de un cristal, fórmula de simetría válida para todos los cris- además de su composición química y sistema tales de ese mineral. cristalino, requiere definir el tamaño y forma Cristales distintos de un mismo sistema del paralelepípedo fundamental (el largo de cristalino pueden tener distintas simetrías. Por los ejes a, b, c y los ángulos a, b, g) que define ejemplo: la posición de cada átomo en la celda. La estructura de un cristal se define por Halita (ClNa) pertenece al cúbico holoédrico medio de la difracción de Rx (DRx) que es la

(3E4 4E3 6E2 9P y C) técnica estándar, ello se debe a que la longi- Blenda (SZn) pertenece al cúbico meroédri- tud de onda de los Rx es del mismo orden de

co (4E3 3E2 6P) (sin centro de simetría) magnitud que la separación de los átomos y el Pirita (S2Fe) pertenece al cúbico meroédrico tamaño de la celda unidad. (4E3 3E2 3P C) (piritoedro) A mediados de la década de 1980 los Los tres minerales pertenecen al sistema australianos fabricaron en laboratorio los cúbico (isométrico) pero sus iones están empa- que posteriormente fueran llamados cuasi- quetados en forma distinta por lo cual las cristales. Estos tienen simetría pentámera o

simetrías son distintas. sea que poseen eje de orden 5 (1E5) condi­ ción geométrica prohibida para los cristales naturales. La expli­cación consiste en que se Redes elementales trata de individuos con estructura atómica ordenada pero con 2 o más celdas unidades, Bajo consideraciones de tipo geométricas característica básica que los diferencia de los Franken­heim dedujo la posibilidad de 14 cristales “sensu stricto” que solamente poseen redes elementales, conocidas también como una sola celda unidad. redes de Bravais (1850). Estas redes correspon- den a las condiciones mínimas y necesarias para constituir cualquier estructura­ cristalina Las caras de un cristal son paralelas a los natural. O sea que repitiendo en el espacio planos del retículo. Los ángulos entre las caras el tema de estas redes se puede construir dependen y pueden calcularse a partir de la cualquier estructura cristalina natural. Estas celda unidad. redes involucran el concepto de celda unidad Las caras paralelas a los planos de la celda (cuerpo elemental o paralelepípedo simple) o unidad son de baja energía y con alta densidad sea que es la menor pieza con la cual puede atómica, son las más frecuentes de un cristal. engendrarse la red cristalina, sus aristas son Otras caras son posibles pero son menos fre- los ejes del sistema coordenado. Estas conside- cuentes. Estas características generan el hábito raciones geométricas permitieron determinar de un cristal o sea la forma con que suelen como es el arreglo de los átomos en el espacio aparecer los minerales de una misma especie mucho antes de que se pudiera demostrar no en la naturaleza. sólo la existencia de los átomos sino de su ordenamiento. Recién en 1912 von Laue pudo determinar dicha estructura.

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Geologi�a corregido 1.indd 120 13/7/10 13:14:39 Redes elementales Sistema hexagonal, Figura 37.

Sistema cúbico, Figuras 35. La unidad mínima es el prisma de base rómbica. mineralogía

1) Cubo simple

6) Prisma rómbico con base de 60º

Figura 37. Red elemental de los minerales que cris- 2) Cubo centrado talizan en el Sistema Hexagonal.

Sistema trigonal, Figura 38.

120 3) Cubo de caras centradas 60°

Figuras 35. Redes elementales de los minerales que cristalizan en el Sistema Cúbico.

7) Romboedro Sistema tetragonal, Figuras 36. Figura 38. Red elemental de los minerales que cris- talizan en el Sistema Trigonal.

Sistema rómbico, Figura 39.

4) Prisma tetragonal simple

8) Prisma de base rectangular

5) Prisma tetragonal centrado

Figuras 36. Redes elementales de los minerales del Sistema Tetragonal.

9) Prisma de bases rectangulares centradas

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Geologi�a corregido 1.indd 121 13/7/10 13:14:42

Figura 41. Red elemental de los minerales que cris- talizan en el Sistema Triclínico.

Los cristales de una misma especie no siem- pre tienen igual forma, el mismo número de 10) Prisma de base rectangular centrado caras ni estas presentan contornos semejantes. mineralogía

Leyes geométricas de la cristalografía

I . l ey de la constancia de los ángulos die - dros o Ley de Steno 11) Prisma de base rectangular de caras centradas. Esta ley la propuso en 1667 el dinamarqués Figura 39. Redes elementales de los cristales que Niels Stensen, médico de la corte de los Medici, cristalizan en el Sistema Rómbico. al que se llamaba Nicola Stenone. Esta ley vale tanto para un pequeño cristal como para uno de gran tamaño de la misma especie. Sistema monoclínico, Figura 40. En cristales de una misma especie los ángu- los entre las caras homólogas son iguales a igualdad de presión y temperatura. La forma y magnitud de las caras no tienen influencia.

II. Ley de racionalidad de Haüy ó Ley de los parámetros

12) Prisma oblicuo de base rectangular El abate francés R.J. d’Haüy en 1782 establece: Las numerosas caras existentes o posibles en los cristales de una misma especie están ligadas entre sí geométricamente­ por números raciona- les y sencillos (homóloga a la Ley de Dalton). Para ubicar una cara en el espacio referi- mos esta a tres ejes que denominamos a, b y c y que poseen una relación angular entre sí 13) Prisma oblicuo de bases conocida (cruz axial). Necesitamos conocer rectangulares centradas solamente la relación a : b : c pues cualquiera que sean los valores absolutos de los paráme- Figura 40. Redes elementales de los cristales que tros no variarán las orientaciones en el espacio cristalizan en el Sistema Monoclínico. y se cumplirá la Ley de la constancia de los ángulos diedros. De estos valores absolutos Sistema triclínico, Figura 41. depende la mayor o menor distancia de la cara al origen del sistema coordenado. Los ejes son paralelos a los ejes de simetría o a tres aristas posibles del cristal, o lo que es igual son las intersecciones de tres caras que se cortan en un vértice. La experiencia nos enseña que los cocientes de los parámetros sobre un mismo eje de todas las caras de un mismo cristal están expresados por números racionales casi 14) Prisma bioblicuo de base paralelográmica siempre muy sencillos.

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Geologi�a corregido 1.indd 122 13/7/10 13:14:43 yentes que a su vez emiten Rx secundarios (fluorescencia) característico. La determinación mineral debe comenzar hacerse con el estudio macroscópico de las pro- piedades físicas de la muestra incógnita tales como: color, brillo, dureza, densidad, magne- tismo, raya, etcétera. Cuando estas determina-

ciones no son suficientes se puede hacer uso del mineralogía microscopio óptico para la determinación de las propiedades ópticas del mineral. Si estas determinaciones aún no son sufi- cientes, se puede practicar el análisis por difracción de rayos X (DFx) en el cual se hace Figura 42. Esquema de tres caras que cortan a los incidir rayos X, generados a unos 40.000 volt y tres ejes del sistema de referencia a 4 miliamprer, de una determinada longitud de onda, sobre la muestra incógnita pulve- rizada o sea fragmentada en finos trozos de cristales. Estos rayos se difractan en las caras para la cara I a1 : b1 : c1 de los cristalitos e imprimen su espectro carac- para la cara II a2 : b2 : c2 terístico sobre un film fotosensible que luego para la cara III a3 : b3 : c3 ...... es leído y usado para identificar a la especie mineral incógnita Figura 43. para la cara n an : bn : cn

——la Ley nos dice que las relaciones:

a1 : a2 : a3...... an; l b1 : b2 : b3...... bn; c1 : c2 : c3...... cn son siempre racionales y sencillos como: 1 : 2 : 3 ; 1 : 2/3 : 3/4......

——Pero las relaciones de los parámetros

de una cara en los tres ejes, como a1:b1:c1 .....; an:bn:cn....son en general irracionales.­

Cuando esta ley no se cumple es porque hubo anomalías en el crecimiento del cristal. Figura 43. Equipo de DRx y film con el espectro Hasta hace poco tiempo no era posible impreso de DRx de un mineral determinar los valores absolutos, se trata- ba con valores relativos partiendo de los valores angulares. Con el estudio con Rx (röentgenogra­fía o difracción de Rx), que ini- Los cristales de una misma especie no ció von Laue en 1912, se crea la etapa moder- siempre tienen igual forma, el mismo número na de la mineralogía y es sobre todo en las de caras ni estas presentan contornos seme- décadas de 1920 y 1930, donde se mejora la jantes. tecnología que ha permitido conocer los valo- Cuando un cristal es bombardeado por res absolu­tos de los parámetros de la celda radiación x la dirección de los rayos difrac- unidad de muchas de la especies mineraló- tados en el cristal depende de la longitud de gicas. Paralelamente avanzan las técnicas de onda de los Rx y la forma y tamaño de la celda análisis químico. unidad. Las dimensiones de las celdas pueden La incidencia de Rx sobre una substancia ser determinadas directamente por la lectura excitan los electrones de los átomos constitu- de los espectrogramas de Rx difractados y la

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Geologi�a corregido 1.indd 123 13/7/10 13:14:44 simetría de dichos esquemas da cierta infor- de los silicatos, veremos más adelante, está mación sobre el ordenamiento atómico. basada en como cada vértice de un tetraedro

A fin de tener información sobre los átomos (SiO4) comparte con otro tetraedro. Así existen que componen la celda unidad se tiene que los nesosilicatos que no comparten vértices, los ver la intensidad de los rayos difractados que sorosilicatos comparten un vértice, etcétera. depende del poder de dispersión de los áto- El análisis químico de un mineral es un pro- mos (es proporcional al número atómico) y su cedimiento largo, complejo, difícil y además

mineralogía posición en la celda unidad. muchas veces falaz porque es difícil separar Normalmente la determinación de una material puro en cantidad suficiente. El único estructura cristalina incluye las dimensiones método seguro es el análisis instrumental, por de la celda unidad, los símbolos del grupo ejemplo la microsonda electrónica, pero su espacial, coordenadas atómicas y parámetros costo es muy elevado. Existen ensayos cualita- de vibración térmica de los átomos. Las coor- tivos que necesitan poca cantidad de muestra, denadas atómicas están dadas como fraccio- no son costosos y dan buena información nes de los ejes de la celda unidad. El símbolo orientativa como la espectroscopia que permi- del grupo espacial describe los elementos de te el análisis cuantitativo de un mineral sobre simetría de la celda unidad que definen el con- la base de la presencia de líneas de absorción junto de posiciones atómicas equivalentes que o de emisión de la luz que atraviesa el mine- surgen de la simetría. Las coordenadas están ral y que luego es dispersada por un prisma, en las Tablas internacionales para cristalogra- Figura 44. fía donde la anotación está explicada. Las determinaciones están acompañadas por una tabla con distancias de unión y los ángulos de estas uniones para los átomos del entorno más próximo. ¿Como se describe la estructura cristalina? Usualmente se describe como número de

coordinación (z0) y poliedro de coordinación siendo estos conceptos más útiles para las estructuras con uniones iónicas tales como óxidos y silicatos. Figura 44. Esquema de un espectrómetro de emi- El número de coordinación de un catión, sión y de absorción atómica. La fuente emite luz como veremos más adelante, es el número de de longitud de onda conocida. El gas contiene la aniones que lo rodea. Estos aniones se ubican muestra incógnita ionizada que emite luz. La luz de en los vértices del poliedro, el poliedro de de la fuente al incidir en el gas absorbe parte de coordinación. esta radiación y da un espectro característico de la En los silicatos, que poseen coordinación 6 muestra incógnita y al mismo tiempo el gas emite, (tetraédrica) un átomo de Si está rodeado de 4 por los efectos la luz de la fuente, un espectro átomos de O que se ubican en los vértices de característico. Ambos espectros caracterizan al un tetraedro. elemento incógnita ionizado. Cuando más grande es el anión y más chico el catión, menos aniones pueden compactarse alrededor del catión y disminuye el número En la espectroscopia se hace incidir un haz de coordinación, como veremos. Habiendo de luz monocromática sobre la muestra incóg- establecido la coordinación de cada átomo o nita ionizada. La muestra emite luz caracterís- ión, en relación a sus vecinos, el paso siguiente tica (λ = longitud de onda característica) que en la descripción de una estructura cristalina es analizada en el espectro de emisión propio. es ver la forma en que los poliedros de coor- Mientras que la luz que atraviesa la muestra dinación están ligados. Los poliedros pueden ionizada es absorbida parcialmente y deja encajar juntos compartiendo vértices, ejes o pasar luz característica que es analizada en caras y el número de esos elementos compar- su espectro de absorción característico. Estos tidos puede variar. La clasificación estructural espectros dan la composición cuali y cuan-

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Geologi�a corregido 1.indd 124 13/7/10 13:14:44 titativa de la muestra, o sea informan sobre Para estos estudios se elige una cara para- que tipo de átomo está presente en la muestra metral o cara fundamental que es aquella incógnita (cualitativo) y en que cantidad se que en lo posible corta a los tres ejes cristalo­ halla presente (cuantitativo). gráficos, que posea índices sencillos y que sea la más frecuente en la especie cristalina que se estudia. Se toma como unidad la distancia que Nomenclatura de las caras de corta a cada eje ya sea Angströms, milímetros

los cristales o centímetros. mineralogía

Los ejes cristalográficos son las coorde- Indices de Weiss: los índices son m, n y p nadas para la referencia de las caras de un que son las distancias a que corta una cara cristal. En la Figura 45 la cara dibujada queda respectivamente a el eje a, eje b y eje c, Figura determinada por los parámetros a, b y c y los 46. Para el caso de los sistemas hexagonal y tres ángulos que forman entre sí los ejes. En trigonal se propone un cuarto índice que se la prác­tica no se usan los valores absolutos denomina q. de dichos parámetros ya que varían con el tamaño eventual del cristal (según el estado de crecimiento).

Figura 46. Representación de la cara (mnp) según Weiss.

Figura 45. Representación de la cara (a1b1c1) Cuando una cara es paralela a un eje crista- lográfico corta e éste en el infinito. En el caso En su lugar se emplea la relación entre las de la cara del dibujo serían los índices (a n a), tres longitudes a : b : c, tomando b como uni- Figura 47. dad queda:

a/b : b/b : c/b ó a/b : 1 : c/b (α n α)

ejemplo: En dos cristales de axinita (triclínica)

(Ca,Mn,Fe)3Al2BO3(SiO12)OH se midieron los siguientes parámetros en milímetros: cristal 1 a= 13,0115; b= 2,5430; c= 12,2064 cristal 2 a= 6,5393; b= 1,2715; c= 5,9088 a : b : c= 5,1165 : 1 : 4,80

Esta es la relación axial de una cara del mineral axinita en dos cristales del mismo Figura 47. Representación de la cara (α n α) según mineral. Los verdaderos valores­ se usan cuan- Weiss. Dicha cara corta al eje a en el infinito. Al eje do se trabaja con Rx para el cálculo de la celda b lo corta en n y al eje c en el infinito. elemental.

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Geologi�a corregido 1.indd 125 13/7/10 13:14:44 La nomenclatura de las caras se escribe entre paréntesis. Un conjunto de caras que definen una forma se anota entre llaves con el nombre de la cara que se repite para dar la forma (p.e. {010}). Cuando se define una serie de caras paralelas (zona), por ejemplo las caras de un prisma sin las bases, se anota mineralogía con el índice de una de las caras pero entre corchete (p.e. [100]).

Índices de Miller: Miller emplea índices que son la inversa de los de Weiss para evitar Figura 48. Cara (hk¥l) de acuerdo con los índices de en los cálculos geométricos la indeter­minación Miller. El eje antero-posterior d es negativo desde de a y los denomina: el origen hacia adelante. - h=1/m k=1/n l=1/p i=1/q de donde el a se transforma en 0. De tal manera que la cara Si tenemos la cara (314) según Miller quiere antes descripta sería (0k0). decir que:

la cara corta al eje a a 1/3 Pasaje de índices de Weiss a Miller de la cara fundamental la cara corta al eje b a 1 En la cristalografía moderna se usan los de la cara fundamental índices de Miller por eso siempre se debe la cara corta al eje c a 1/4 tener en cuenta que son la inversa de los de de la cara fundamental Weiss. La notación de Weiss permite una inter­pretación visual e inmediata de la cara, Si tenemos la cara (110): pero no es práctica ni cómoda para el cálculo cristalográfico. corta al eje a a 1 de la fundamental Sea la cara (342) según Weiss, para Miller corta al eje b a 1 de la fundamental sería (1/3 1/4 1/2), se busca el mínimo común corta al eje c en el infinito o sea múltiplo de los tres coeficientes que es 12 y que es para­lela al eje c. queda: (Dibujar y explicar según Miller las caras, 12x1/3, 12x1/4 y 12x1/2 que es igual a 4, 3, 6. (111), (234) y (102). De tal manera que la cara (342) según Weiss corresponde a la (436) según los índi­ces de Miller. Clases de caras

Como ya se mencionó en los casos de los Las caras de los sistemas hexagonal y trigonal se agrega un cristales pueden cuarto eje y por lo tanto un cuarto índice que cortar a un solo - en el caso de Weiss es q y según Miller es i, eje, a dos o a los de tal manera que la cara que indica la figura tres ejes cristalo- posee los siguientes índices: según Weiss: gráficos. Según su - (mnqp) según Miller: (hkil) , Figura 48. Como posición respecto ejercicio, dibujar en una cruz axial, según los de ellos tenemos, índices de Miller las siguientes caras: (0kl), Figura 49: - (00l), (h0l), (hki0), (hk0l).

126 MINERALOGÍA ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 126 13/7/10 13:14:45 mineralogía

Figura 49. De arriba a abajo, cara que corta un eje, cara que corta a dos ejes y cara que corta a los tres ejes. Bipirámide tetragonal

Formas cristalinas: es el conjunto de caras equivalentes requeridas­ por la simetría del Figura 50. Bipirámide tetragonal, forma meroé- cristal o sea que es el conjunto de caras que drica del Sistema Tetragonal generada por los

se obtiene a partir de una por medio de los elementos de simetría 1E4, 1P y C. El E4 repite las elementos de simetría. cuatro caras según el dibujo del medio, y el plano

Por ejemplo, un cristal que tiene 1E4, 1P, C, m repite la pirámide superior de acuerdo con el la cara 1 en virtud del E4 se repite 4 veces y por dibujo inferior. el plano P per­pendicular al E4 y C debe repe- tirse otras 4 veces de acuerdo a la Figura 50: Esta sería una forma simple, otras serían el cubo, romboedro, etcétera. Además existen formas combinadas que están constituidas por dos o más formas simples. Las formas de los cristales dependen de la simetría y existen muchas clases de formas.

Formas abiertas, Figuras 51: son aquellas que no cierran el espacio, por lo tanto los cris- tales están combinadas con otras formas.

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Geologi�a corregido 1.indd 127 13/7/10 13:14:46 mineralogía

Figuras 51. Ejemplos de formas abiertas.

Formas cerradas, Figuras 52. etcétera

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Geologi�a corregido 1.indd 128 13/7/10 13:14:47 de la verdadera simetría ya que son iguales sobre caras equivalentes desde el punto de vista cristalográfico). La forma externa de un cristal es deter- minada por la velocidad de crecimiento: las caras de mayor velocidad de crecimiento son las menos desarrolladas, mientras que aque-

llas que crecen más lentamente están más mineralogía desarrolladas y tienden a hacer desapare- cer a las otras. El desarrollo de una cara es directamente proporcional a la densidad de nodos del plano reticular correspondiente. El crecimiento puede ocurrir por capas sucesivas sobre toda la superficie, o en espiral con el agregado de hileras de átomos a partir de una discontinuidad lineal sobre una cara, o puede ser esquelética con el agregado de partículas en una sola dirección. En este último caso se forman dendritas (arborescentes). Las formas poseen más caras cuanto mayor es el grado de simetría. Así en el sistema triclí- nico son posibles solamente las formas de una sola cara (pedión) o de dos caras (pinacoides); en el monoclínico puede haber formas de cuatro caras (prismas); en el rómbico con ocho caras (bipirámide) y así hasta el cúbico que es la clase de mayor simetría donde se encuentra una forma de 48 caras (exaquisoctaedro).

Zona: es el conjunto de caras paralelas a una dirección que es el eje de zona. Los ejes de zonas pueden o no ser paralelos a los ejes cristalográficos. Por ejemplo la zona [100] en el prisma tetragonal corresponden a las cuatro

caras prismáticas y el eje de zona es el E4. Figuras 52. Algunos ejemplos de formas cerradas. Hábito: Es la forma o combinación de for- mas comunes y caracterís­ticas en las cuales cristaliza un mineral. Se supone que el hábito de un cristal lo determina las condiciones físi- Las formas cristalinas dependen de la sime- co químicas de formación, está influenciado tría y también de la velocidad de crecimiento por la presencia de impurezas y del medio del cristal, cuando esta es muy rápida se donde se desarrolla el cristal, las impurezas generan en las caras pequeños escalones que se ubican en el retículo y obstaculizan el dan estriaciones como es el caso de las estrías crecimiento, incluso sin ser englobadas en la triglifas de la pirita, o también depresiones estructura. Ciertas impurezas de tipo químico o cavidades como el caso de los pozos trian- pueden ser aceptadas en el cristal bajo la forma gulares en las caras octaédricas del diamante. de solución sólida y provocar, en ciertos casos, Otras imperfecciones son debidas a fenóme- no solo un cambio de color sino un cambio en nos de disolución por efectos de fluidos cir- el modo de crecimiento; un caso típico son las culantes después que el cristal se formó (a turmalinas de la isla Elba y de Madagascar veces estas figuras de corrosión se las hace donde hay un cambio de color de rosa (Mn) artificialmente para facilitar el reconocimiento a verde (Fe+2) en forma triangular concéntrica

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Geologi�a corregido 1.indd 129 13/7/10 13:14:48 y negro (Fe+3, Mg) de forma hexagonal. El esqueléticos generados por malformación­ por cambio de hábito se puede deber, también, al desajustes en las condiciones físico-químicas efecto de la temperatura, p.e. la fluorita tiene de formación del mineral también presentan forma cúbica u octaédrica en alta temperatura, ángulos entrantes). Los cristales normales no mientras que toma formas más complicadas a presentan ángulos entrantes. Las maclas apar- bajas temperaturas. También la presión puede te de su belleza y como fenómeno natural pue- cambiar el hábito, p.e. en las tentativas de sín- den brindar al petrólogo información físico-

mineralogía tesis de los diamantes se observó que los cris- química del medio formacional. Por ejemplo tales obtenidos a más de 60.000 Atm. poseen en el caso de los feldespatos se puede conocer formas octaédricas y forma cúbica a presiones la compo­sición química de las plagioclasas menores. midiendo el ángulo de extinción de las maclas polisintéticas, o entre los feldespatos alca­linos Otros ejemplos son: La galena tiene hábito aquellos de alta presión y baja temperatura de cubo, la magnetita tiene hábito octaédrico, desarrollan maclas en “arpillera”, Figura 53, la malaquita tiene hábito fibroso, etcétera. también llamada macla del microclino. Tipos de hábitos: acicular, hojoso, dendríti- Las maclas pueden ser de contacto, de compe- co (arborescente), radial, drusa, fibroso, lami- netración, múltiples (polisintéticas), Figura 53. nar, granular, prismático, etc. En algunos casos pueden llegar a simular una simetría mayor a aquella del cristal (mimesia).

Agregados cristalinos

Los minerales en la naturaleza pueden encontrarse como:

1) Agregados de minerales de distintas espe- cies que es el caso de la generalidad de las rocas. Una variante es la epitaxia: cre- cimiento orientado de dos o más especies minerales (p.e. Calcita-rodocrosita). 2) Agregados de una misma especie: rocas. Hay distintos casos. Un caso son ciertos tipos de rocas que constituyen un agregado monomineral­ por ejemplo caliza, anfiboli- tas, cuarcitas. La sineusis es el agregado de dos o más individuos de una misma espe- cie que crecen en forma adosada y paralela (aparece en flujos de coladas y en rocas esquistosas). Otro caso son las macla que son el agregado de dos o más individuos de una misma especie de tal manera que uno se puede llevar a coincidir con el otro mediante reflexión sobre una cara común (plano de macla) o por giro de 180º alrede- dor de una recta común (eje de macla).

En el caso de las maclas fácilmente se puede com­prender que un plano de simetría no puede ser un plano de macla, ni un eje de simetría puede ser un eje de macla sino serían cristales normales. En general las maclas pre- sentan ángulos entrantes (aunque los cristales

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Geologi�a corregido 1.indd 130 13/7/10 13:14:48 Isomorfismo

El concepto fue dado por Mitscherlich en 1819. Los minerales isomorfos cristalizan en el mismo sistema y poseen composición química análoga. En el caso de los minerales de compo- sición distinta pero igual sistema cristalino se

los denomina­ isotípicos (p.e. la halita (ClNa) y mineralogía

la pirita (S2Fe), son cúbicos). Solución sólida: es el fenómeno producido por el reemplazo de átomos o iones por otros Combinación de de características semejan­tes (radio-carga) maclas según la pero en donde la estructura cristalina no siem- ley de la albita y pre se conserva. ley del periclino El isomorfismo no es condición necesaria y (indica alta P y sufi­ciente para que halla solución sólida: no es baja tº) necesario porque puede existir solución sólida sin que exista isomorfismo (caso de la esfale- Microclino rita SZn con Fe, cúbica, el Zn es reemplazado por el Fe y queda SFe con Zn con cambio de Figura 53. Distintos ejemplos de maclas estructura ya que el SFe (Zn) pertenece al sis- tema hexagonal y es un mineral que se llama würtzita. No es suficiente porque hay casos donde hay isomorfismo y no hay casi solución sólida, p.e. las series de los carbonatos y de los sulfatos:

Grupos isoestructurales

Grupo de la calcita Grupo de la aragonita grupo de la baritina (trigonal) (rómbico) (rómbico)

calcita CO3Ca aragonita CO3Ca anhidrita SO4Ca

dolomita CO3(Ca,Mg) witherita CO3Ba baritina SO4Ba

magnesita CO3Mg stroncianita CO3Sr celestina SO4Sr 3 siderita CO Fe cerusita CO3Pb anglesita SO4Pb

rodocrosita CO3Mn

smithsonita CO3Zn

En la magnesita y la siderita el Fe y el según la relación de reemplazo entre el Fe y el Mg poseen características muy parecidas de Mg reciben nombres de distintos minerales, en radios iónicos y de potencial de ionización, orden de mayor a menor reemplazo de Fe por por lo tanto se pueden reemplazar el uno al Mg se tienen las siguientes especies: brunne- otro dando origen a una solución sólida que se rita, mesitina, pistomesita, en todos los casos

indica como (Mg,Fe)CO3 donde los elementos se mantiene la relación 1:1 entre el anión y los que se reemplazan mutuamente se escriben cationes. Esta serie se puede complicar cuando entre paréntesis y separados por una coma; aparecen otros cationes parecidos como el Zn,

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Geologi�a corregido 1.indd 131 13/7/10 13:14:49 Mn o Co que pueden intervenir en la solución Albita - Oligoclasa - Andesina - Labradorita - Bitownita - sólida. La solución sólida es un fenómeno Anortita muy complejo, presente en todos los minera- Si3O8AlNa Si2O8Al2Ca les ya que no existe ningún elemento que no (triclínicos) tenga otro bastante parecido en el tamaño y ———————————————-----——>Tº carga aunque sea en estado de traza. El ele- mento que entra en la estructura se denomina La regla de Strünz dice que la diferencia

mineralogía vicariante, cuando el reemplazo es a nivel de de los radios iónicos de los elementos que se traza se denomina diadocia. Estas sustitucio- reemplazan no debe pasar del 15%. En el caso nes pueden ocurrir entre elementos de distinta de las plagioclasas en la anortita un Si ha sido valencia, p.e. el Na+ por Ca++ en el caso de las sustituido por un Al para equilibrar la carga plagioclasas, pero para que subsista la neu- positiva de más que introduce el Ca respecto tralidad eléctrica del mineral es necesario que del Na reemplazado (sustitución iónica de haya otra sustitución como es en este caso el tipo diadócico según Niggli) Si+4 por el Al+3. (rK+ =1,33; rNa+= 0,95; = rCa+2 = 0,99).

Ejemplo de grupos isomorfos —Otro ejemplo de serie isomorfa es el de las olivinas: —Las de las plagioclasas es un ejemplo de serie isomorfa donde: Fo: SiO4Mg2 SiO4(Fe,Mg)2 Fa: SiO4Fe2 forsterita olivinas fayalita (rómbicos) >Tº¨———————————————---——

Radios iónicos de los cationes más frecuentes en los minerales (expresados en Ängstrom, 1A = 10-8 cm)

ANIONES CATIONES O= =1,40 Mg+2 =0,66 Ni+2 =0,69 OH- =1,40 Fe+2 =0,74 Mn+2=0,80 F- =1,36 Fe+3 =0,64 Ti +3 =0,76 Cl- =1,81 Co+3 =0,63 Na+ =0,97 S-2 =1,82 B+3 =0,23 Ca++ =0,99 C-4 =0,16 P+5 =0,35 K + =1,33 Si+4 =0,42 Ba++ =1,34 Al +3 =0, 51

Tanto en el caso de las plagioclasas como en ra que es un fenómeno natural y común. Son el de las olivinas los minerales se consideran de menor abundancia los minerales donde moléculas y son los extremos de una solución este fenómeno de reemplazo no ocurre como sólida donde ha habido reemplazos diadó­cicos en el caso del cuarzo donde el Si puede estar iónicos Al x Si y Ca x Na en el primer caso y Fe reem­plazado por el Al pero a nivel de traza. x Mg en el segundo. Estos fenómenos ocurren Este diagrama muestra el campo las de también en anfíboles y piroxe­nos, de tal mane- soluciones sólidas de alta y baja temperatura.

132 MINERALOGÍA ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 132 13/7/10 13:14:49 La albita y la ortosa por encima de los 1000ºC ticulares dentro de la ortosa. La composición se hallan en solución sólida por debajo de los de las dos especies desmezcladas depende, en 600ºC se desmezclan dando una textura típica modo continuo, de la temperatura que tiende llamada pertita en la cual el cristal hospedante a aproximarse a un mínimo en los cuales, en

es la ortosa Si3O8AlK y el hospedado es la albi- cada caso, la presencia de K en la albita o de ta Si3O8AlNa que aparece como finas lamini- Na en la ortosa no molesta en nada la estabili- llas orientadas en planos cristalográficos par- dad reticular de ambos minerales, Figuras 54. mineralogía

Figuras 54. El gráfico indica los campos de estabilidad de los feldespatos y ejemplo de cristal de feldespato pertítico.

La diferencia relativamente fuerte entre los radios catiónicos suele ser causa determinante de la inmisibili­dad limitada. El ClNa y el ClK tienen igual estructura cristalina (cúbica), pero la misibilidad es casi nula a Tº ambiente, debido a la gran diferencia que existe entre sus radios catiónicos (rNa+= 0,9A; rK+= 1,33A); a mayor Tº la miscibilidad aumenta llegando a ser ilimitada, si luego enfriamos la mezcla a Tº normal, se produce la desmezcla. En el caso de las blendas es típico este comportamiento con la Tº, donde el % de Fe da la Tº de formación Figura 55. Representación gráfica temperatura vs. del mineral, de donde tenemos un termóme- % en moles del sistema blenda -würtzita. tro geológico. La fórmula general de la blenda es SZn(Fe,Cd,Mn). Se dice, de acuerdo con el Polimorfismo gráfico de la Figura 55, que la würtzita es un dimorfo de la esfalerita o blenda. Un tipo de red cristalina puede pasar a otro cuando las relaciones de radios atómicos o iónicos toman determi­nados valores entre los

límites de una coordinación y otra. Son esen-

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL MINERALOGÍA 133

Geologi�a corregido 1.indd 133 13/7/10 13:14:50 ciales las condiciones de P y Tº para determi- P y Tº nar una u otra estructura. I ————————-----——→ II (monotropía) Los minerales de igual composición que metaestable estable presentan dos tipos de estructuras se denomi- nan dimorfos, los que presentan tres se llaman Ejemplos: trimorfos, y los que presentan varias se deno- minan polimorfos. Cada una de ellas es estable Metaestables en CN estables en CN

mineralogía en un cierto campo de presión y temperatura, (CN = condiciones normales) o sea que cada una de las estructuras repre- diamante (cúbico) grafito (hexagonal) senta la configuración mínima de energía reti- (ver Figura 56) cular para cada condición de P y T. Encontrar marcasita (rómbico) pirita (cúbico) una u otra variante en una roca tiene mucha aragonita (rómbico) calcita (trigonal) importancia geológica pues permite deducir por lo menos parte de las condiciones físico químicas de formación de esa roca. El pasaje de un polimorfo a otro puede ser rápido o lento, reversible o irreversible. Muy a menudo ciertas reacciones son posibles en laboratorio debido a la presencia de catali- zadores por lo que también en la naturaleza se deben suponer condiciones químicas par- ticulares para explicar el hallazgo de ciertas especies en una dada roca. El ambiente quí- mico puede generar la aparición de especies 3000 Tº K que están en desequilibrio con el medio o sea 1000 generar condiciones metaestables. Esto puede inducir a errores de interpretación en las condi- Figura 56. Curva de equilibrio grafito-diamante ciones de formación de una roca. Por ejemplo, según la presión versus temperatura. En este caso muchos depósitos de travertino y estalactitas la presión está referida en kilómetros de profundi- no son de calcita (trigonal) sino de aragonita dad con una equivalencia del orden de unas 271 (rómbica) que es estable a alta presión (3000 Atm/km. Atm) y temperatura normal, por lo tanto sería un error pensar que en las surgencias hidroter- males o en las grutas halla presión tan grande. II.- si el cristal de la especie I pasa a la II La explicación es que el ambiente químico es por variación de Tº o P y luego se vuelve a las tal (exceso de Sr y Mg, etc.) que favorece la condiciones primitivas de P y Tº y ocurre el precipitación del Ca en coordinación 9 en vez cambio de II a I se dice que ha ocurrido una que en coordinación 6, como sería de esperar. transformación reversible o enantiotrópica. Es suficiente un pequeño calentamiento o una débil compresión (diagénesis) para convertir P,Tº toda la aragonita en calcita. I ¨ II (enantiotrópica) Se reconocen las dos siguientes posibilida- des: En la mayoría de estos casos el material I.- si el cristal de la especie I pasa la especie modificado­ no cambia de nombre, se dis- II al sobrepasar cierto límite de temperatura tinguen como las formas alfa y beta (la beta y/o presión, y si luego descendemos la tem- indica temperatura mayor de formación) y peratura y no se puede pasar de II a I, deci- se las suele llamar transformaciones alfa-beta mos que la especie I es metaestable y la II es y sirven como termómetros geológicos, pues estable y la transformación es monotrópi­ca o nos dicen que el cristal beta que hoy hallamos irreversible. poseyó al tiempo de su formación simetría de la modificación alfa que se engendró por enci- ma de una determinada temperatura. Como

134 MINERALOGÍA ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 134 13/7/10 13:14:50 ejemplo tenemos el caso del azufre represen- Pseudomorfismo tado en el gráfico de la Figura 57. Cambiando las condiciones de presión y temperatura del medio un mineral puede reemplazar a otro sin que tenga lugar cambio alguno en la forma externa. Este hecho puede produ­cirse por:

mineralogía a) sin cambio de substancia (paramorfismo). La forma reemplazante es un paramorfo de la reemplazada. Por ejemplo la calcita (trigonal) respecto de la aragonita (róm- bica), o sea que la aragonita cambia de estructura al sistema trigonal (calcita) conservando la morfología externa de la

aragonita (rómbico); rutilo TiO2 (tetrago- Figura 57. Diagrama presión-temperatura del azu- nal) respecto de brookita TiO2 (rómbica). fre. Se aprecian las condiciones físicas del azufre b) por adición de algunos elementos con vapor, líquido y sólido en las formas monoclínica y separación de otros. Los pseudomorfos rómbica. de los que se ha formado un nuevo mine- ral a partir del primero, mediante un proceso de alteración química, se pueden Otro ejemlo: originar por:

würtzita SFe(Zn) [hexagonal] 1) con pérdida de un constituyente (caso blenda SZn(Fe,Cd,Mn) [cúbica] del Cu nativo a partir de la azurita

(CO3)2Cu3(OH)2. La würtzita es la forma de baja temperatura 2) con adquisición de un constituyen-

y es metaestable ya que entre 30 y 100ºC pasa te (anhidrita SO4Ca, rómbico da yeso a blenda que es la forma estable. SO4Ca.2H2O monoclínico). 3) con cambio parcial de dichos constitu-

dimorfismo yentes (limonita FeO(OH).nH2O amorfa α β según pirita S2Fe (cúbica) argentita SAg rómbica 179ºC cúbica 4) con cambio total de los mismos (cuarzo

calcocina SCu2 rómbica 91ºC cúbica SiO2 hexag. a partir de fluorita F2Ca cúbi- ca). Los dimorfos a veces se denominan formas a y b o a veces cambian de nombre como es el El estudio de los pseudomorfos sirve para caso de la esfalerita y la würtzita. suminis­trar testimonio de valor para desci- frar la historia geológica de las rocas que los Polimorfismo del cuarzo a presión de 1 contienen. A veces indican la naturaleza y la atmósfera: composición de las soluciones circulantes que han añadido o sustraído ciertos elementos. cuarzo α 573ºC cuarzo β 870ºC Si se conocen los campos de estabi­lidad del trig. hex. mineral de origen y de su pseudomorfo, es posible calcular la P y Tº a que se ha producido tridimita 1470ºC cristobalita la alteración. rómb. cúbico Es común encontrar en las rocas volcánicas ácidas que el cuarzo a (trigonal), estable a tem- peratura ambiente, mantiene la forma externa de bipirámide hexagonal del cuarzo b, estable por encima de 573ºC, o también puede guar-

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL MINERALOGÍA 135

Geologi�a corregido 1.indd 135 13/7/10 13:14:50 dar la forma externa de láminas hexagonales fosis y es útil para descifrar la evolución de de tridimita (rómbica) estable por encima de una roca ígnea. los 870ºC. El fenómeno se denomina paramor- mineralogía

136 MINERALOGÍA ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 136 13/7/10 13:14:50 6 propiedades fÍSICAS

DE LOS MINERALES minerales los de

Las propiedades físicas de los minerales peso específico es el número que expresa la físicas dependen de los constituyentes químicos, del rela­ción entre el peso de una sustancia tipo de vinculación entre cada uno de ellos y el peso del volumen igual de agua a (tipo de uniones) y de los defectos estructu­ 4ºC. Si un mineral tiene un peso espe- rales. Estas propiedades se revelan y solo pue- cífico igual a 2 quiere decir que pesa den medirse como resultado de la aplicación a igualdad de volumen dos veces el de fuerzas exteriores del tipo mecá­nicas, de agua. Como es el cociente entre el peso

radiación electromagnéticas, térmicas, etcé- del mineral y el peso del volumen de PROPIEDADES tera. La interacción de estos caracteres con el agua desalojado no posee unidades. mineral genera su parcial o total absorción densidad es la relación entre el volumen y o dispersión, variación o transformación en la masa del cuerpo. otras formas y ello se expresa en la aparición de distintos efectos o propiedades físicas. d = M/V = g/cm3 Estas propiedades se dividen en no direccio- nales y direccionales, las segundas compren- De acuerdo a la densidad se dividen los den las propiedades escalares expresadas bajo minerales en: la forma de números y ciertas propiedades difíciles de expresar con números que depen- livianos...... <3 den de una valuación sugestiva basada en los medianos...... 3-4 sentidos humanos; las primeras, denominadas pesados...... >4 vectoriales se expresan no solo con un valor numérico (módulo) sino que también hay que La máxima densidad hallada en una especie especificar la dirección en la cual fue hecha la mineral corresponde al platinoiridio (PtIr) medida. con 23 g/cm3. Las propiedades físicas de los minerales se La densidad depende de la estructura y usan para su determinación pero también para de la composición de la especie mineral, por el uso práctico en la industria de los minerales ejemplo: (p.e. la dureza del diamante como abrasivo; la blandura del grafito y la molibdenita como diamante (C)...... = 3,5 g/cm3 (cúbico) lubrican­tes, etc.). grafito (C)...... = 2,3 g/cm3 (Hexagonal) calcita (CO3Ca)...... = 2,8 g/cm3 (Trigonal) Peso específico y densidad: Son propieda- aragonita (CO3Ca)...... = 3,0 g/cm3 (Rómbico) des escalares numéricamente iguales, el peso cuarzo (SiO2)...... = 2,65 g/cm3 (Hexagonal) específico no tiene unidades pues es el cocien- stischovita (SiO2)....= 4,35 g/cm3 (Tetragonal) te entre dos números que poseen las mismas unidades. La determinación precisa de la den- sidad no es siempre diagnósticamente decisiva Propiedades mecánicas ya que son pocas las muestras minerales que no presentan lagunas, impurezas, fracturas, Estas propiedades se manifiestan al aplicar etc. que alteran el valor. sobre los minerales la influencia mecánica

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL propiedades físicas de los minerales 137

Geologi�a corregido 1.indd 137 13/7/10 13:14:50 de fuerzas exteriores (compresión, tracción, clasificación: impacto, etc.). Son propiedades cohesivas. clivaje: ciertos autores lo llaman exfolia- 1) muy perfecto (micas, yeso, etc.) ción o crucero. Es la propiedad de un mine- 2) perfecto (calcita, galena, etc.) ral de partirse según determinados planos 3) mediano (feldespatos, hornblenda, etc.)

minerales (anisotropía discontinua). Estas superficies 4) imperfecto (berilo, apatita, etc.) planas son paralelas a caras o posibles caras 5) muy imperfecto (cuarzo, casiterita, etc.)

los y normalmente tienen índices sencillos. Los minerales pueden tener más de un plano de partición: ciertos minerales cuando son some- de clivaje. Normal­mente el clivaje se produce a tidos a esfuerzos desarrollan planos de debili- favor de planos de mayor densidad atómica dad estructural a lo largo de los cuales puede y más alejados entre sí. Cuando este criterio romperse. Esto ocurre especialmente en los

físicas falla es porque además depende de los tipos cristales maclados, donde el cambio estructural de uniones químicas que existen entre los (orientación) entre maclas es un probable plano planos atómicos. de debilidad. Este fenómeno es parecido al cliva- Si a y b, en la Figura 58, son mucho menores je pero se distingue de él porque la partición no que c, es más probable que el cristal se parta aparece en todos los ejemplares de una misma por el plano α. El acero es más bueno cuanto especie sino en aquellos que estén maclados. más finos son los cristales. fractura: es la manera como se rompe un PROPIEDADES mineral cuando este no tiene clivaje. Ejemplo de fracturas: concoide, fibrosa, c irregu­lar, etc. dureza: es la resistencia que ofrece un mine- a ral a ser rayado (D o H). Es una de las propie- dades diagnósticas más importante, refleja­ la α b fuerza de unión de los átomos del mineral. Se utiliza la escala comparativa de Mohs. Durezas útiles:

Figura 58. En el esquema se indica un probable uña...... 2 plano de clivaje. moneda de cobre.....3 corta plumas...... 5 vidrio de ventana....5,5 El clivaje es una propiedad direccional, acero de lima...... 6,5 cualquier plano paralelo a él es un plano de clivaje en potencia. Existen minerales con un La dureza es una propiedad vectorial y desarrollo de clivaje muy malo o sin él como un mismo cristal puede presentar distintos es el caso del cuarzo. grados de dureza dependiendo de la direc- El caso de la blenda, Figura 59, en la cara ción según se lo raye. Pero esta diferencia de (111) el clivaje tendría que ocurrir por 0,8Å dureza por lo general es muy pequeña tal que pero esto no sucede porque existe una gran con los métodos comunes comparativos­ no se afinidad química entre el S y el Zn. las puede detectar. La calcita y la cianita son dos excepciones, la calcita tiene dureza 3 en Zn todas las direccio­nes salvo en (0001) donde es 2; la cianita o también llamado disteno 0,3 Aº S (doble dureza) SiO5Al2, triclínico, tiene dureza 0,8 Aº Zn 5 según el alargamiento del prisma y 7 perpen- 0,3 Aº S dicularmente a aquel, Figura 60. La escala de Mohs no es continua por ejemplo la diferencia Figura 59. Distanciamientos de las capas de S y Zn de dureza entre el corindón y el diamante es en la cara (111) mucho mayor de la que existe entre el topacio y el corindón.

138 propiedades físicas de los minerales ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 138 13/7/10 13:14:51 Tabla de equivalencias

Mohs esclerómetro abrasión método de presión 1.- talco 0,03 5

2.- yeso 0,04 1,25 14 minerales 3.- calcita 0,26 4,5 96

4.- fluorita 0,75 5,0 106 los 5.- apatita 1,23 6,5 237 de 6.- ortosa 25,0 37,0 253 7.- cuarzo 40,0 120,0 270 Figura 60. Esquema de una de las caras prismáticas 8.- topacio 152,0 175,0 525 del cristal de cianita o disteno respecto de la dure- 9.- corindón 1000,0 1000,0 1150 físicas za según la escala de Mohs. 10.- diamante ——— 140.000 2500

Los minerales con enlaces puramente cova- Se distinguen tres clases de durezas: lentes como el diamante son muy duros. Los 1)Dureza frente al rayado: la sustancia más de enlaces iónicos son de dureza intermedia dura raya a la más blanda. Se usa la escala de como el caso de la halita. Los enlaces de tipo Mohs (1812), y para mayor precisión el escleró- van der Waals le dan poca dureza al mineral PROPIEDADES metro aparato que arrastra una punta dura sobre como el caso del grafito. La mayor parte de los el mineral con una P constante (Seebeck, 1896). minerales tienen enlaces mixtos. El aumento de 2)Dureza frente a la fricción: el mate- carga del catión o anión aumenta la dureza. rial se desgasta con polvos de dureza tipo tenacidad: es la resistencia que un mineral (Rosiwal,1896). opone a ser roto, molido o doblado. O sea 3)Dureza frente a la incisión: se ejerce que la cohesión del mineral se conoce como una P determinada con una esferita o punta tenacidad. de acero sobre el cristal. La profundidad de frágil: mineral que se rompe fácilmente. la incisión determina la dureza. Este método maleable: mineral que puede ser laminado se usa en metalurgia (Brinell, Vikers) y hoy por percusión. se emplea en el estudio microquímico de los séctil: mineral que puede ser cortado por un minerales. cuchillo. La dureza de acuerdo a la escala propuesta dúctil: mineral que se le puede dar forma de por Mohs es la siguiente: hilo (Au,Ag,Cu,etc.) plástico: mineral que es deformado y no 1. talco...... Si4O10Mg3(OH)2 monoclínico recupera su forma primitiva (yeso). 2. yeso...... SO4Ca(H2O)2 monoclínico elástico: mineral que recobra su forma primi- 3. calcita...... CO3Ca trigonal tiva al cesar el esfuerzo deformante (micas). 4. fluorita...... F2Ca cúbico tenaz: resistente a la ruptura. 5. apatita...... (PO4)3Ca6 hexagonal

6. ortosa...... Si3O8AlK monoclínico 7. cuarzo...... SiO2 hexagonal Propiedades que dependen de la 8. topacio...... SiO4Al2(F,OH) rómbico luz 9. corindón...... Al2O3 hexagonal 10. diamante...... C cúbico Las propiedades ópticas obedecen a las leyes de la óptica geométrica. Están vincula- [Hay que tener cuidado con los minerales das con la variación de la velo­cidad de la luz alterados y los agrega­dos microcristalinos, que atraviesa a los minerales transparentes y además se debe de tener cuidado con el esta- se describe sobre la base de la naturaleza elec- do del mineral, por ejemplo si un mineral tromagnética de la luz. es terroso, pulve­rulento o fibroso, puede ser La luz se caracteriza por su longitud de rayado por otro de menor dureza] onda, amplitud y frecuencia.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL propiedades físicas de los minerales 139

Geologi�a corregido 1.indd 139 13/7/10 13:14:51 índice de refracción (n) = c/v meno de doble refracción no se manifies- c = velocidad de la luz en el vacío ta. Estas direcciones monorefringentes se las v = velocidad de la luz dentro del mineral denomina ejes ópticos de tal manera que los También n se define como: sen i/sen r = n cristales dimétricos poseen un solo eje óptico (Figura 61) y los trimétricos dos ejes ópticos. Un cristal

minerales espático de calcita muestra muy bien el efecto birrefringente ya que este valor es grande para

los este mineral apreciándose una doble imagen. Al hacer girar el cristal se observa que una de de las imágenes permanece en su posición y la otra gira alrededor de la anterior con el giro del cristal, la primera imagen es debida al rayo

físicas ordinario y la segunda al rayo extraordinario. Ambos rayos se propagan a una velocidad distinta o sea con diversos índices (el índice del rayo ordinario se indica con la letra grie- Figura 61. Representación de la marcha de los ga omega (ω) y el extraordinario con la letra rayos en dos medios de índices distintos (c y v) epsilon (ξ). La diferencia entre omega menos épsilon es la birrefringencia. PROPIEDADES Los minerales del sistema cúbico son isótro- ω − ξ = birrefringencia (d) pos respecto a la propagación de la luz. La luz se polariza al pasar por medios anisótropos Cuando ω es mayor que ξ se dice que el cris- tales como los minerales pertenecientes a los tal es ópticamente negativo, al revés se dice otros sistemas cristalinos. La luz natural al que es ópticamente positivo. entrar en un cristal anisótro­po se desdobla en En los cristales trimétricos son tres las direc- dos ondas polarizadas (rayo ordinario y rayo ciones en las cuales se comporta como isótro- extraordinario); ambas ondas están polariza- po y se las denomina α, β y γ. das en planos perpendiculares­ y se propagan a Estos índices se visualizan a través de las distinta velocidad. La diferencia de velocidad helipsoides de revolución (indicatrices ópti- de propagación se denomina birrefringencia. cas), en el caso de los cristales pertenecientes a Los minerales se dividen en dos grandes los sistemas dimétricos (tetragonal, hexagonal categorías: monorefringentes y birefrigentes, y trigonal) los ejes de la indicatriz son propor- en los primeros la luz se propaga con la cionales al valor de los índices de refracción, misma velocidad en todas las direcciones en los cristales positivos el menor es ω y el dentro del mineral, solamente sufriendo el mayor es ξ y en los cristales negativos es a rayo una disminución de su velocidad y un la inversa. En el caso de los cristales de los cambio de ángulo respecto a la dirección del sistemas trimétricos (rómbico, monoclínico y rayo incidente proveniente del vacío o del aire triclínico) α es el índice menor que se corres- (refracción). ponde con el eje menor de la indicatriz, β es Son monorefringentes los gases, la mayor el eje intermedio correspondiente al índice parte de los líquidos y las sustancias amorfas intermedio y γ el eje mayor correspondiente y entre las sustancias cristalinas aquellas per- al índice mayor. En el caso de los cristales tenecientes al sistema cúbico o monométrico. trimétricos existen dos direcciones para las En cambio en un mineral birrefringente (dimé- cuales el cristal se comporta como isótropo a la tricos y trimétricos) un haz de luz incidente propagación de la luz (direcciones en las cua- se divide en dos rayos de luz polarizada que les no hay birrefringencia), cada una de esas vibran a 90º y se propagan a distinta veloci- direcciones contiene un eje óptico, formando dad (birrefracción o doble refracción), pero ambas un ángulo que se denomina 2V, que es en ciertos cristales existen una dirección de un ángulo característico de la especie mineral. propagación (dimétricos) o dos direcciones Cuando la bisectriz aguda de ese ángulo es g (trimétricos) a lo largo de las cuales el fenó- se dice que el cristal es ópticamente positivo y

140 propiedades físicas de los minerales ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 140 13/7/10 13:14:51 cuando la bisectriz aguda es a se dice que es blanca que recibe. Es una de las propiedades ópticamente negativo. físicas no muy diagnóstica dado que si bien es Luminiscencia: es la emisión de luz en cierto que algunos minerales siempre poseen una longitud de onda particular (color) como el mismo color (idiocromáticos) muchos otros resultado de una excitación que puede ser presentan coloraciones diversas de acuerdo a

mecánica (triboluminiscencia) o calentamien- las impurezas contenidas y de las eventuales minerales to (termoluminiscencia) o químico (químico- distorsiones reticulares (allocromatismo). El

luminiscencia). color de los minerales opacos se debe a la los Brillo: es el aspecto general de la superfi- reflexión de una particular banda de radiación de cie de un mineral cuando se refleja la luz y lumínica y casi siempre es idiocromático; la depende del índice de refracción. Se distingue pirita es siempre amarilla clara, la calcopirita el brillo metálico, típico de la sustancias en es siempre amarilla latón, el cobre es rojo, la

las cuales la luz es absorbida completamen- pirrotina es bronce, etcétera. El color de los físicas te resultando opacas, del brillo no metálico minerales transparentes es debido al hecho típica de los minerales transparentes. Un caso de que el mineral absorbe selectivamente solo intermedio es el brillo submetálico propio de una parte de la luz y trasmite la otra, de lo minerales opacos en cristales grandes y trans- cual el color resulta de la longitud de onda parentes en cristales pequeños (p. Cinabrio y reflejada. Algunos son idiocromáticos como la cuprita). Entre los minerales de brillo no metá- azurita, lapizlázuli, malaquita, etcétera. Otros lico hay varios grados correspondientes más o son allocromáticos, que en general a veces PROPIEDADES menos a los valores del índice de refracción. son incoloros pero que toman una coloración Tipos de brillo: adamantino cuando es variable porque absorben impurezas químicas parecido al diamante como el caso de la blen- durante la formación (iones cromoforos como da, casiterita, etc.; resinoso, cuando es pare- lo son los metales de transición), o por impure- cido al brillo de la resina como en el caso del zas físicas (presencia de pequeñas impurezas o azufre y la blenda; vítreo, cuando se parece al de burbujas de aire que desvían la luz), o tam- vidrio y es propia de los silicatos; graso, cuan- bién defectos reticulares (centro de colores). En do es parecido al brillo de la grasa como en los minerales birrefringentes el color cambia el caso de la nefelina; madreperla, cuando es con la dirección (existen dos tonalidades extre- parecido al de la perla, algo iridiscente debido mas en los minerales dimétricos (dicroicos), a las pequeñas microfisuras como las micas y tres en aquellos trimétricos (tricroicos). el talco; sérico, parecido a la cera, propia de los Alocromatismo: cuando el color de un mine- minerales fibrosos como el yeso y el amianto. ral lo dan las impurezas que “ensucian” al Algunos minerales presentan características mineral (por ejemplo: el color rosado de la orto- ópticas particulares debido a la presencia de sa lo da la hematita en desmezcla de la solución impurezas, el brillo de ojo de gato se debe a la sólida; el color verde de la scheelita se debe a presencia de minúsculas cavidades isoorienta- malaquita que tapiza las finas fisuras, o el color das, o a un mineral de estructura fibrosa que gris oscuro a escamitas de molibdenita). lleva a concentrar la luz en una banda sutil, Pseudocromatismo: al ser recalentado un oscilante e iridiscente (crisoberilo [ojo de gato], mineral se forma una fina película de mineral cuarzo con inclusiones de amianto [ojo de secundario (p.e. oxidación). El color iridis-

tigre], adularia, yeso, etc.). El asterismo se debe cente violeta a azul de la bornita Cu5FeS4 es a la presencia de inclusiones en forma de agujas característico. entrecruzadas que se manifiestan con la apa- Opalescencia: se da en el ópalo porque tiene riencias de una estrella luminosa (rubí, zafiros, una estructura globulada. cuarzo rosa, flogopita y en ciertos piroxenos). Irisación: se produce en minerales semi- El brillo de la labradorita (tipo ala de mariposa) transparentes que contienen inclusiones orien- se debe a una particular disposición de la des- tadas de minerales extraños. Por ejemplo la iri- mezcla que, bajo un ángulo visual particular, discencia amarilla-verde-azul de la labradorita produce una onda luminosa azulina. se debe a inclusiones laminares muy finas de

Color: Es la propiedad de los minerales de ilmenita (FeTiO3, trigonal). reflejar ciertas longitudes de ondas de la luz Raya: es el color del polvo fino de un mine-

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL propiedades físicas de los minerales 141

Geologi�a corregido 1.indd 141 13/7/10 13:14:51 ral. El color de un mineral puede variar pero el —Las bengalas rojas de auxilio se producen

de su raya no. El color del polvo de un mineral con SrNO3 más perclorato de K (oxidante). allocromático en general es blanquecino o gris —Los fósforos comunes están constituidos claro, mientras que la de los idiocromáticos por clorato de K (oxidante) + S + aglutinante. mantiene el color del mineral. —Para calentar los alimentos durante la 2da.

minerales Pleocroismo: se debe a que algunos cristales Guerra Mundial se usaba siliciuro de calcio

poseen absorción selectiva de la luz según (SiCa2) + óxido de hierro = calor moderado los determinadas direcciones cristalográficas. Si sin humo. el mineral tiene solamente dos direcciones de —Uno de los propelentes sólido de los cohe- de absorción se lo denomina dicroico. tes es Aluminio (combustible) + perclorato Termoluminiscencia: es la propiedad de amónico (oxidante). ciertos minerales de emitir luz cuando son Propiedades eléctricas: la conductibilidad

físicas calentados (celestina, barita, apatita, espodu- varía según la dirección dentro del cristal meno) dependiendo del tipo de uniones químicas Fluorescencia: emisión de luz de un mineral dominantes. Los metales, ciertos sulfuros y cuando es sometido a radiaciones UV o Rx ciertos óxidos son buenos conductores. Malos (por ejemplo la calcita, la fluorita, scheelita, conductores o dieléctricos son aquellos mine- diamante, etc.), la luz cesa cuando se deja de rales donde predominan las uniones iónicas aplicar la excitación. Algunos minerales son y covalentes. Entre los minerales no conduc- PROPIEDADES fluorescentes cuando son excitados con UV de tores hay algunos capaces de desarrollar una onda corta, otros cuando los son con UV de diferencia de potencial entre dos de sus caras onda larga. Algunos minerales son siempre al ser presionados o calentados. Estas propie- luminiscentes, pero otros solo cuando poseen dades son muy importantes para el uso indus-

ciertas impurezas (p.e. willemita [SiO4Zn, tri- trial para la construcción de manómetros, gonal] no es luminiscente pero cuando tiene osciladores, estabilizadores y para acoples de Mn posee una luminiscencia amarillo verdosa; frecuencia en radiotrasmisión, generador de

la sheelita [WO4Ca] es siempre fluorescente impulsos para relojes de cuarzo. con color blanco azulado salvo cuando contie- Piezoelectricidad: ciertos minerales (cuarzo, ne Mo que es amarillo). turmalina) al ser sometidos a P (piezo) en dos Fosforescencia: emisión de luz sin necesi- caras determinadas producen una diferencia dad de excitación externa, es propia de ciertos de potencial entre otras dos de sus caras (.p.e. minerales que contienen elementos del grupo magiclic). del uranio. Piroelectricidad: propiedad de ciertos mine- Triboluminiscencia: luminiscencia emitida rales de generar un campo eléctrico al ser por un mineral al ser sometido a presión (fluo- calentados (piro). rita, blenda o lepidolita). Magnetismo: son magnéticos aquellos mine- Radioactividad: emisión de partículas alfa, rales que en su estado natural son atraídos por

beta y gama en forma espontánea por un ele- el imán. La magnetita (Fe3O4) y la pirrotina mento radioactivo tal como los isótopos del (SFe) son los únicos minerales magnéticos U, Th o K. Minerales radioactivos son, entre comunes. Se distinguen tres tipos de materia- otros, uraninita, torbernita, autunita, etc. les de acuerdo con su relación al magnetismo, Pirotecnia: Unos pocos grupos de moléculas Figura 62: son responsables de casi todos los colores. Por materiales ferromagnéticos: son aquellos ejemplo: con magnetismo permanente.­ —el rojo lo dan los compuestos del Sr (SrOH materiales diamagnéticos: son aquellos y SrCl) con l = 605 a 682 nanómetros. rechazados dentro de un campo magnético. —el verde lo da el Ba (BaCl) con l = 507 a materiales paramagnéticos: son sustancias 532 nanómetros. que se magnetizan ante un campo magnético, —el azul lo da el Co (CoCl). sacado este desaparece el magnetismo de la —Las chispas de color rojo se producen sustancia.

por una combinación de SrCO3 (luz roja) + Al (chispa).

142 propiedades físicas de los minerales ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 142 13/7/10 13:14:51 Análisis químico general

Cuando el oxígeno representa un gran rol en la composición del mineral se da el análisis en forma de óxidos, caso de los silicatos que son

los minerales más abundantes en la corteza minerales terrestre.

El agua en los minerales puede ser absorbi- los da cuando se va a menos de 105ºC o asimilada de ferromagnético (agua de cristalización) cuando se necesitan temperaturas mayores de 105ºC para irse. físicas Se presentan dos problemas

a) Dado el análisis determinar la fórmula. b) Dada la fórmula determinar el análisis.

¿Cuanto es de preciso un análisis químico? cuando la sumatoria de todos los % está entre PROPIEDADES paramagnético 99,5% y 100,5% o sea que el rango de error es de ± 0,5%.

Ejemplos de análisis y la recons- trucción de la fórmula mineral

Análisis: un mineral está constituido por los siguientes elementos.

% en peso Fe...... 46,55 antiferromagnético S...... 53,05 96,60 Figura 62. En el esquema se representan los tres casos de magnetismo.Los átomos se comportan peso % peso como si fueran imanes. Cada flecha indica el polo atómico atómico relación N del imán. En el ferromagnético todos los polos están orientados. Los paramagnéticos están al Fe 55,85 0,834 1 azar. En los antiferromagnéticos los átomos veci- S 32,07 1,654 1,98 ~ 2 nos orientan sus polos en direcciones opuestas. La relación es 1:1,98 o sea que la fórmula es:

S2Fe = marcasita Propiedades organolépticas Otro ejemplo, la composición química del siguiente mineral es: Estas propiedades la poseen algunos mine- rales ya que dependen de la presencia de unio- % PA %PA relación nes iónicas débiles. Se trata del sabor (salado atómica o amargo) de ciertas sales hidrosolubles y del olor característico de algunos minerales fáciles Fe 0,15 55,85 0,003 ——- de vaporizar. Mn vest 54,94 ——- ——-

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL propiedades físicas de los minerales 143

Geologi�a corregido 1.indd 143 13/7/10 13:14:52 Cd vest 112,94 ——- ——- No obstante la clasificación química es la Zn 66,98 65,37 1,026 1 base de la clasificación moderna de los mine- S 32,78 32,07 1,024 1 rales. Los minerales se clasifican en clases que dependen del anión dominante y del grupo La fórmula es SZn = blenda iónico presente como veremos más adelante.

minerales —-Los minerales que poseen el mismo anión Otro ejemplo: tienen características similares, que en general

los son más claras y marcadas que la de los mine- % PM %PM relación rales que poseen el mismo catión. de atómica —-Los minerales del mismo anión tienden a aparecer juntos en la naturaleza. CaO 32,44 56 0,58 1 —-Éste esquema de clasificación concuerda

físicas SO3 46,61 80 0,58 1 con la nomenclatura química corriente y la sis- H2 O ______20,74 18 1,15 2 temática de los compuestos­ inorgánicos. 99,79

Tipos de enlaces SO3: CaO: H2O = 1:1:2 o sea SO4Ca(H2O)2 = yeso Enlace iónico (heteropolar-polar o electro-

PROPIEDADES Proceso inverso: dada la fórmula calcular el % de los componentes.­ valen­te): En este caso las unidades son partícu- las cargadas eléctri­camente (aniones las nega- tivas y cationes las positivas). Cuanto más S2Fe (pirita) Fe...... PA 55,85 pequeña es la distancia entre ellos y mayor la S2...... PA x 2 64,14 carga iónica más fuerte es el enlace y mayor ______el punto de fusión (p.e. ClNa, BrK, ClK, FNa, 119,99 peso molecular OMg, OCa, etc.). Los cristales iónicos están constituidos por la alternancia de cationes y de Cálculo del % de Fe: aniones (los aniones se sostienen entre si por 119,99______100% uniones covalentes, como es el caso de los SO4-2 55,85______x = 46,5% y CO3-2). Cada ión trata de rodearse del mayor número posible de iones de carga opuesta O sea que la marcasita posee 46,5% en peso respetando el número de coordinación. Son de Fe poco conductores de la electricidad y tempe- ratura porque los electrones están retenidos en la unión de los iones, son transparentes y Mineralogía química en general de colores variables, duros y con un punto de fusión altos. La composición química de un mineral Enlace covalente (homopolar): este tipo de tiene impor­tancia fundamental ya que de ella unión puede ocurrir entre elementos neutros dependen las propiedades del mineral. Estas eléctricamente. Se comparte­ e-. Los fundidos propiedades dependen también de la estruc- de cristales homopolares no son conductores tura cristalina. de electricidad como los fundidos de sus- Antes la clasificación de los minerales se hacía tancias iónicas (p.e. C-C, C-Si y Si). Poseen químicamente, hoy en día se tiene en cuenta durezas elevadas, alto punto de fusión, baja tanto la composición como la estructura. conducción térmica, alto índice de refracción y densidad media o baja. calcita———CO3Ca——-aragonita Enlace metálico: los átomos están en un mar trig. rómbica de electrones (e-). Son buenos conductores de electricidad y de temperatura. Aparecen en Químicamente poseen la misma composi- pocos minerales que corresponden a elemen- ción pero pose en estructuras distintas por lo tos nativos, poseen estructura compacta y por cual son minerales distintos. lo tanto poseen alta densidad, buena conduc-

144 propiedades físicas de los minerales ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 144 13/7/10 13:14:52 tibilidad térmica y eléctrica pues los electrones están “sueltos”, son opacos. Enlace de Van der Waals (intermolecular): la moléculas eléctricamente neutras pueden ser dipolos debido a la distribución no unifor-

me de cargas. Esas cargas son residuales. Los minerales cristales con solo estos tipos de uniones no se

conocen solo es posible en los gases nobles los en estado sólido. Estas uniones aparecen en de combinación con otros tipos pero en general son blandos y muy buenos aislantes térmicos y eléctricos. Figura 64. Esquema de un plano cristalino con Enlaces híbridos físicas : rara vez en un mismo posibles defectos cristal se encuentra un sólo tipo de unión o sea que en general los crista­les son heterodésmi- —átomos que faltan (vacantes) (1) cos, Figura 63. —escalones de altura atómica (2) —pequeñas islas en las terrazas (3) —átomos y moléculas contaminantes (4)

absorbidas en la superficie o incorporadas a PROPIEDADES la misma. —átomos de mayor tamaño que disturban la estructura (5).

Dislocaciones

Otros tipos de defectos que poseen los cris- tales son de tipo mecánico, en la Figura 65 se Figura 63. Representación esquemática de Correns los representa. de los cuatro tipo de enlaces

Defectos cristalinos

Por defectos cristalinos se entiende toda ano- malía en el crecimiento regular de la estructu- ra cristalina. El cono­cimiento de estos puede ser muy importante ya sea porque produ­cen defectos no deseados o deseados, Figura 64. El conocimiento de estas características hoy en día Corrimiento estructural es muy importante en distintas disci­plinas pero especialmente en el estudio de los materiales semi­conductores.

dislocación

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL propiedades físicas de los minerales 145

Geologi�a corregido 1.indd 145 13/7/10 13:14:54 tiempo destruyen la estructura transformán- dose en sustancias amorfas; pero calentando dichas sustancias regeneran la estructura­ pri- +4 mitiva. p.e. la thorianita (Th, U )O2, cúbica, pasa a través del tiempo por los efectos radio-

minerales activos del Th y del U a un mineral amorfo. Al calentar la muestra se regenera la estructura­

los cúbica. Forma una serie química y estructural con la uraninita UO , cúbica. de 2

Geoquímica físicas flexurada Los objetivos de la geoquímica son: • conocer la abundancia de los elementos Figura 65. Ejemplos de deformación mecánica • conocer la distribución de los elementos cristalina. • conocer la sustitución de los elementos entre sí. PROPIEDADES Determinación moderna de los En 1923 Goldschmidt, al que se puede deno- minerales minar padre de la geoquímica, clasifica empí- ricamente los elementos en cuatro clases que Además de los métodos físicos usados en las caracterizan las diferentes capas del Globo prác­ticas del Curso determinación del color, Terrestre: dureza, raya, brillo, clivaje, etcétera) los méto- atmófilos: químicamente indiferentes (H, dos modernos de identificación mineralógi­ca He, En, Ar, Kr, Xe, N, O, C, F, Cl, Br, I) son: litófilos: con tendencia a ligarse con el oxí- —-Difracción de Rx (DRx) geno (Li, Na, K, Rb, Cs, Be. Mg, Ca, Sr, Ba, B, —-Fluorescencia de Rx (FRx) Al, Sc, Y, RE, [C], Si, Ti, Zr. Hf, Th, [P], V, Nb, Ta, O, Cr, W, U, [Fe], Mn, F, Cl, Br, Y,. H, Tl, de absorción Ga, Ge, N) —-Espectrometría de emisión calcófilos o tiófilos: que se combinan fácil- mente con el S (Cu, Ag, [Au], Zn, Cd, Hg, Ga, óptica In, Tl, [Ge], [Sn], Pb, As, Sb, Bi, S, Se, Te, , [Fe], —-microscopía electrónica [Mo], [Re] ). de efecto túnel (x 45.106 aumentos) siderófilos: con tendencia a asociarse o aparecer juntos con el Fe (Pd, Ni, Co, Ru, Rd, Los análisis microquímicos se realizan a Re, Os, Ir, Pt, Au, Mo, Ge, Sn, C, P, [Pb], [As], través de microscopía electrónica de barrido [W]). que trabaja a una escala de 10-6 m donde Esta clasificación la basó sobre el estudio de se puede visualizar las microestructuras de distintos tipos de meteoritos en los cuales se alteración e inclusiones en los minerales, encontraron estos tipos de asociaciones. Esta mientras que la parte química se realiza por distribución refleja también la afinidad quí- espectrometría de Rx con microsonda electró- mica y su tendencia a formar enlaces iónicos, nica, para elementos con una concentración cova­lentes o metálicos. superior al 1%, y con espectrometría de masa para aquellos elementos trazas y volátiles La cristaloquímica relaciona las propieda- des macroscópicas de los cristales y sus pro- piedades químicas con los datos estructurales. Mineral metamíctico: es aquel mineral que El propósito es esencialmente el estu­dio de los posee en su composi­ción química elementos enlaces, entre partículas en los cristales, que radiactivos que por su actividad a través del son de naturaleza eléctrica.

146 propiedades físicas de los minerales ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 146 13/7/10 13:14:54 Elementos que forman parte de una roca: Nº de coordinación 6 da estructura octaédrica

mayoritarios: > 0,1% (> 1000 ppm) minoritarios: 0,1 a 0,01 % (entre 1000 y 100 ppm) trazas: <0,01% (<100 ppm) minerales 1% = 10.000 ppm Nº de coordinación 4 da estructura tetraédrica. los de

Reglas de Pauling

A fines de la década de 1920 el norteame- Nº de coordinación 3 da estructura triangular. físicas ricano Linus Pauling propuso una serie de reglas que tienden a explicar los mecanismos de unión de los elementos y radicales en la configuración de las estructuras cristalinas, de Nº de coordinación 2 da estructura lineal. tal manera que la formación de los cristales a partir de iones simples o de radicales más complejos siguen ciertas reglas empíricas. PROPIEDADES Regla Nº1: número de coordinación. Las coordinaciones intermedias 5, 7, 9 y 10 Alrededor de cada catión se disponen aniones son raras pero conocidas. que ocupan los vértices de un poliedro. La Regla Nº2: En una estructura iónica esta- naturaleza del poliedro depende de la relación ble, la suma de las valencias electrostáticas de los radios iónicos. Imaginando los iones de los cationes, rodeando al anión, es igual

como esferas de radio ra (radio del anión) y o casi siempre igual a la valencia del anión. rc (radio del catión) se puede considerar que Se entiende por valencia electrostática a la cada catión coincide con el centro de un polie- carga del catión dividida por el número de dro regular donde los vértices están ocupados coordinación. por un anión. El número de aniones dentro Regla Nº3 (regla de la parsimonia): Los del poliedro es el número de coordinación del iones equivalentes cristaloquímicamente, son catión: también casi siempre equivalentes desde el punto de vista geométrico. Esta regla es aplica-

Z=rc/ra ble en las estructuras de alta simetría porque, en otros casos, el mismo ión puede ocupar muchas posiciones que no son geométrica­ (3) (4) (6) (8) (12) mente equivalentes. De las cuatro posiciones Z = 0,155-----0,225------0,414------0,732------0,99------1 que ocupa el Mg en la antofilita sólo una es fácilmente sustituida por el Fe, cuando ocurre Nº de coordinación 12 da estructura cubo el reemplazo total se produce una distorsión octaédrica. en la red y la simetría ortorómbica queda entonces como monoclínica. Cl Na Regla Nº4: la existencia de aristas y caras comunes a dos polie­dros aniónicos hace disminuir la estabilidad. En los silicatos los -4 tetraedros [SiO4] tienen solamente los vérti- Nº de coordinación 8 da estructura cúbica. ces en común. Hasta el momento no se conoce ningún silicato donde los tetrae­dros compar- tan aristas y menos aún caras. La regla por la cual los iones se pueden reemplazar el uno al otro en una estructura cristalina se denomina diadocia (p.e. el reem-

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL propiedades físicas de los minerales 147

Geologi�a corregido 1.indd 147 13/7/10 13:14:55 plazo de Na x Ca y Al x Si en las plagioclasas). Sustitución de elementos mayori- Este tipo de reemplazo fue propuesto por el tarios por elementos trazas suizo Niggli en la década de 1920. El geoquímico ruso Goldschmidt (en el Para los elementos trazas, la aplicación de período de 1937 a 1945) demostró que el las reglas precedentes conducen a tres tipos

minerales comportamiento geoquímico de los elemen- de mecanismos: tos es indepen­diente de su ubicación en la —-camuflaje: el elemento traza reemplaza

los tabla periódica diciendo que dos iones pueden diadócicamen­te a un elemento mayoritario reemplazarse mutuamente en una estructura de la misma valencia. p.e. el Rb+ (r=1,47 A) de cuando el que se incorpora aporta una energía es camuflado por el K+ (1,33 A) en las micas máxima. y fel­despatos. Lo mismo ocurre entre el Cr+3 No obstante ello, se postulan las siguientes y el V+3 que son camu­flados por el Fe+3 en los +4 +4 físicas reglas: espinelos. El Ge está camuflado por el Si en a) Para que dos iones puedan reemplazarse los nesosilicatos. en un cris­tal, sus radios iónicos no pueden —-captura: el elemento traza posee una diferenciarse más del 15% (regla de Strünz). valencia supe­rior a la del elemento mayori- Cuando esta diferencia es entre el 15 al 30% la tario. Pb+2 es captado por parte del K+ en los sustitución es parcial. silicatos de K. El Bi+3 por el Ca+2 en los silica­tos b) Cuando dos iones poseen la misma de Ca. PROPIEDADES carga pero sus diámetros son distintos, el más —-Admisión: El elemento traza posee una pequeño se incorpora preferentemente­ (por valencia menor a la del elemento mayoritario mayor densidad de carga). p.e. Li+ por Mg++; F- por O-2; Be++ por Al+3 y c) Cuando dos iones poseen el mismo diá- Si+4. metro pero di­stinta carga, el ión de mayor carga es el incorporado (por mayor densidad de carga). Los organismos vivos y los minerales d) Según Ringwood (1955) cuando dos iones poseen tama­ños y cargas próximas, el ión que Los sistemas biológicos contienen muchas posee la electronegatividad1 más pequeña se estructuras supramoleculares, como las incorpora preferentemente. El Cu++ no reem- dobles o triples hélices, las proteínas mul- plaza al Na+ en las plagioclasas; el Cu+2 no tiformes, las vesículas y los túbulos unidos reemplaza al Fe+2 en los minerales ferromag- entre sí en una variedad de formas y sim- nesianos. etrías que van desde escala molecular a la escala macroscópica. La reproducción de estas estructuras es un ideal que aspira el Tabla 18 químico creador. La materia viva, según Arribart y Bensaude elemento radio en A electronegatividad (2000), produce minerales que refuerzan (cal) mecánicamente las estructuras o que aportan funciones específicas. Este proceso llamado Na+ 0,98 118 biomineralización se encuentra en las con- Cu+ 0,96 177 chas de los moluscos, en los esqueletos de las algas o de los vertebrados y en las espículas Fe++ 0,74 185 de determinadas esponjas, su presencia entu- Cu++ 0,72 235 siasma la imaginación del hombre para crear los materiales del futuro. Estas estructuras se deben crear en condiciones normales con materias primas comunes, principalmente carbonatos, fosfatos de calcio o sílice. Esta 1. electronegatividad: es la energía necesaria para atraer a un electrón en una unión covalente. Cuanto mayor es la economía de medio es otro tipo de ventaja electronegatividad entre dos elementos, mayor es la fuerza que el químico desea manipular. de unión. Un ejemplo de esta maravilla es la biomi-

148 propiedades físicas de los minerales ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 148 13/7/10 13:14:55 nealización de la delicada envoltura de car- -Los iones se absorben en esos puntos y bonato de calcio que desarrollan las algas forman las primeras capas de un cristal de

marinas llamadas cocolitofóridas. Esta envol- CO3Ca, cuya orientación se halla condiciona- tura atenúa los rayos UV y hacen a las algas da por el lugar activo de la proteína y define menos apetitosas para eventuales depreda- así las posteriores direcciones de crecimiento dores. Estos organismos abundaron durante de los monocristales. minerales el Cretácico en los mares de la cuenca de -Vesículas orgánicas sirven de envoltura París y son los principales constituyentes de que definen la forma final de los cristales los

los depósitos de Creta de la región. Una de regulando el crecimiento en las distintas de estas especies, la Emiliana Huxleyi, desar- direcciones cristalográficas. Estas dependen rolla una envoltura de placas curvas cuyo de la concentración de iones de la célula, ensamble forma una estructura esférica que controlada por el bombeo a través de la ejemplifican dos principios fundamentales de membrana y de la presencia de un ácido físicas la síntesis de los materiales por seres vivos: el polisacárido que inhibe el crecimiento absor- efecto “template” (del inglés plantilla) y la biéndose sobre superficies preferenciales. sucesión de etapas jerarquizadas. El efecto -Creada las infraestructuras, el cocolito template corresponde a un sistema molecu- completamente formado es transportado lar orgánico que sirve de plantilla para el fuera e la célula.

crecimiento mineral. Unas macromoléculas ¿El químico podrá aprender este trabajo? o PROPIEDADES orgánicas se unen entre sí para hacer de ¿deberá confiar en los genes el difícil ensam- soporte a la estructura mineral, las cuales sir- blaje de las moléculas? ven, a su vez, como elementos prefabricados La ingeniería genética es una solución ten- para completar una más compleja. tadora para el futuro ¿se aislarán segmentos En la construcción que realiza un cocolito del ADN que producirán plantillas (template) Emilia se reconocen, según S. Mann, 4 etapas desencadenando el autoensamble? Luego se comparables con las de la construcción de lo introduciría en bacterias genéticamente una ciudad: modificadas para producir las construcciones -Establecimiento del lugar donde se va a deseadas. La industria química ya fabrica construir. En el caso de la Emilia se trata de a través de bacterias hilos (seda) de araña. probablemente de una proteína que permite Para conseguir este tipo de objetivos hay la fijación de iones Ca y carbonato del medio. que seguir aprendiendo a trabajar en escalas Los futuros cristales se construirán en esos entre un nanómetro y un micrómetro. lugares.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL propiedades físicas de los minerales 149

Geologi�a corregido 1.indd 149 13/7/10 13:14:55 Geologi�a corregido 1.indd 150 13/7/10 13:14:55 7 sistemática mineral mineral sistemática La unidad fundamental de la mineralogía unas físicas y otras químicas. Aquí se pro- sistemática­ es la especie mineral. Existen pone la clasificación de Berzelius basada en muchas definiciones de espe­cie mineral, una las características aniónicas y que reúne a los de ellas es la dada en 1923 por la Mineralogycal­ minerales en 8 clases que a su vez pueden Society of America que dice: “especie mineral es ser subdivididas en subclases basándose en una sustan­cia natural y homogénea de origen caracteres químicos y estructurales (p.e. ele- inorgánico, cuya composición química está mentos nativos que corresponden a la clase 1 definida dentro de ciertos límites, que posee y se dividen en dos subclases: metales y sub- propiedades físicas características y tiene metales o no metálicos. A su vez las subclases usualmente estructu­ra cristalina” (recordar se pueden dividir en grupos, estos en especies los minerales amorfos y metamícticos como el o series y estas en subespecies o variedades.

caso de la thorianita (Th,U)O2, cúbico. Un ejemplo de esta clasificación la tenemos Existen distintos tipos de clasificaciones, con los silicatos:

silicatos------tectosilicatos------feldespatos------plagioclasas------labradorita

clase 8 subclase 6 grupo especie subespecie serie o variedad

Las subespecies o variedades a su vez pue- gan al cliente convertidos en joyas valen más den tener las formas de alta y baja temperatura de 50.000. 106 U$S. El yacimiento Jwaneng en en el caso del polimorfis­mo p.e. cuarzo α y el desierto de Kalahari, en Botswana,se des- cuarzo ß. cubrió en 1973 estudiando hormigueros que La clasificación de Berzelius se basa estaban constituidos por granates e ilmenita

fundamental­mente en el carácter químico que (FeTiO3). Es una de las minas más ricas del es indicado por el radical o anión. mundo ubicada en una kimberlita y pertene- ce a la empresa diamantífera De Beers. Clase I: Elementos nativos metales: Au, Ag, Cu, Pt. no metales o semimetales: As, Sb, Bi, S, C Clase II: sulfuros y sulfosales

(diamante y grafito), etcétera. Calcocina, SCu2; galena, SPb; blenda; S(Zn,Fe); arsenopirita, SAs; molibdenita S2Mo; Cada año se producen aproximadamente calcopirita, S2FeCu; pirrotina, SFe; pirita, S2Fe; unos 120.106 quilates (1 quilate = 200 mgr) cinabrio, SHg; etcétera. de diamante en bruto, pesan unas 24 Tm y valen aproximadamente 7000.10.6 de U$S, Clase III: óxidos 6 extraerlos cuesta unos 1000.10 U$S dejando cuprita, Cu2O ; espinelo, Al2MgO4 ; magnetita 6 una ganancia de 6000.10 U$S. Cuando lle- Fe3O4; hematita, Fe2O3; cromita, Cr2O4(Mg,Fe);

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL sistemática mineral 151

Geologi�a corregido 1.indd 151 13/7/10 13:14:55 corindón, Al2O3; rutilo, TiO2 ;casiterita, SnO2 Clase VII: fosfatos, vanadatos y arseniatos ;pirolusita MnO2 ; psilomelano MnO2, 3H2O; Fosfatos: monacita, PO4(Ce,La,Y,Th); ambli- uraninita, UO2 ;gibosita, Al(OH)3; limonita, gonita PO4(Li,Na)(F,OH, etcétera. FeO(OH),nH2O+Fe2O3. nH2O (amorfo); etcé- Vanadatos: vanadinita, (VO4)3Pb5 (Cl); tor-

mineral tera. bernita, (VO4)2(UO2)2Cu.8-12H2O, etcétera. Arseniatos: mimetita (AsO4)3Pb5(Cl), etcétera. Clase IV; halogenuros

Halita, ClNa; silvina, ClK; fluorita F2Ca; etcétera Clase VIII silicatos Constituyen el 95% de los minerales de la Clase V: carbonatos, nitratos y boratos corteza terrestre.

sistemática El concepto de acidez en geología se refiere

Grupo de la calcita Grupo de la aragonita a la concentración total de [SiO2] en una roca (trigonal) (rómbico) y este concepto pro­viene de antiguo cuando se

calcita CO3Ca aragonita CO3Ca trataba de explicar a los silicatos por medio de

magnesita CO3Mg witherita CO3Ba ácidos tales como:

dolomita (CO3)2Ca.Mg estroncianita CO3Sr usando el clásico ácido + base = sal + agua

siderita CO3Fe cerusita CO3Pb HCl + HONa = ClNa + H2O ó

rodocrosita CO3Mn SiO3H2 + 2Mg(OH)2 = SiO4Mg2 + 3H2O

smithsonita CO3Zn —-ácido ortosilícico

otros carbonatos: malaquita (CO3)Cu2(OH)2 OH mon.; azurita, (CO3)2Cu3(OH)2 monoclínico, etcétera. OH Si OH = SiO2,H2O = SiO3H2

Nitratos Boratos OH

nitratina NO3Na Trig. Borax B4O5Na2(OH)4.

8H2O mon. —-ácido metasilícico etc. etc. OH

Clase VI sulfatos, cromatos, molibdatos y O Si = SiO(OH)2 = SiO2,H2O = SiO3H2 wolframatos Grupo de la baritina (rómbico): baritina, OH

SO4Ba; celestina, SO4Sr; anglesita, SO4Pb; anhi- drita, SO4Ca; etcétera. Estos eran los ácidos y bases que constituían yeso SO4Ca.2H2O Tricl. los silicatos. Hoy en día esto se dejó de lado Cromatos: cromita, Cr2O4Fe2; crocoita, pues es más útil el desarrollo de tipo estructu- CrO4Pb; etcétera. ral para los silicatos, no obstante el concepto Molibdatos: wulfenita MoO4Pb, etcétera. de acidez se sigue usando. Por ejemplo los Wolframatos: wolframita, WO4(Fe,Mn); principa­les silicatos poseen la siguiente aci- scheelita, WO4Ca ; etcétera. dez, Tabla 19:

Tabla 19

fórmula en forma de óxidos mineral fórmula % SiO2 SiO2 cuarzo SiO2 100 6SiO2.Al2O3.K2O ortosa Si3O8AlK 64,8 SiO2.MgO enstatita (SiO3)2Mg2 59,8 labradorita Si5Al3)16 NaCa 50,0 2SiO2.Al2O3.CaO anortita Si2O8Al2Ca 43,19 2MgO.SiO2 olivina SiO4Mg2 33,3 2SiO2.Al2O3.Na2O nefelina SiAlO4Na 33,3

152 sistemática mineral ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 152 13/7/10 13:14:55 Los minerales que tienen >60% de SiO2 son La clasificación estructural, basada en el ácidos encade­namiento de estos tetraedros es efectiva

Los minerales que tienen 50-60 de SiO2 son ya que explica en los silicatos las propiedades neutros físicas esenciales tales como morfología,­ cliva-

Los minerales que tienen <50 de SiO2 son je, birrefringencia, etcétera. mineral básicos o subsatura­dos. El grado de polimerización es el número de En el caso de las rocas ígneas se considera: oxíge­nos o vértices que un tetraedro pone en común con sus vecinos, es posible demostrar UB (ultra básicas) que la temperatura de formación de un silicato

______45 % SiO2 es mayor cuanto menor sea el grado de poli- básicas merización, Tabla 20. sistemática ______52 intermedias Tabla 20 ______66 ácidas grado tº de formación

Para 1930 Bragg, Pauling, Machatsky y forsterita 0 1890ºC Maugin por medio de la difracción de Rx esta- diópsido 2 1390 blecen las fórmulas estructurales­ de los silica- labradorita 4 1276 tos. Actualmente nadie puede ignorar este tipo de clasificación pues es la única válida desde el punto de vista teórico. Permite establecer corre- laciones entre la estruc­tura y las propiedades Estructura de los silicatos de los minerales. La unidad básica en los silica- tos es el tetraedro compuesto por un silicio en el Como ya se mencionó el 95% de los minera- centro y 4 oxígenos ocupando los vértices como les que componen la corteza terrestre corres- se aprecia en el esquema de la Figura 66. ponden a los silicatos. En ellos la unidad básica es el tetraedro donde la unión del Si con cada Oxígeno es covalente, mientras que la unión entre cada oxígeno con otros cationes es de tipo iónica. I.-Nesosilicatos (del Gr neso = isla): son tetraedros independientes, Figura 67. El Si está en coordinación 4 con el oxígeno. Ejemplos

son las olivinas SiO4(Mg,Fe)2 rómbicas. Los tetraedros en la, estructura se unen entre sí por medio de los cationes Fe y Mg. Figura 66. Tetraedro, unidad básica de los silica- tos. Radical [SiO4]-4

El Si+4 en el tetraedro puede ser reemplazado por el Al+3 debido a que la diferencia en el tama- ño de estos iones es menos del 15% de como postula la regla de Strünz. El tetraedro tiene 4 Si • 4 cargas negativas para saturar, [SiO4]- , estas cargas son saturadas por cationes diversos como veremos y/o por la coparticipación de oxígenos de tetraedros. Los radios iónicos del silicio y del aluminio son medidos en Angström: Figura 67. Estructura de los nesosilicatos, un tetrae- rSi+4=0,42 Å dro con otro se vinculan por medio de un catión. rAl+3=0,51 Å

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL sistemática mineral 153

Geologi�a corregido 1.indd 153 13/7/10 13:14:55 Ejemplos: circón SiO4Zr, granate (p.e. piropo (SiO4)3Mg3Al2), titanita (SiO4)OTiCa, etcétera.

II.-Sorosilicatos (del Gr. soro = hermana o

mineral grupo) Dos tetraedros comparten un oxígeno, - Figura 68. Ejemplos: [Si2O7] 6

- sistemática [Si6O12] 12 berilo Si O Al Be Figura 68. Sorosilicatos, dos tetraedros comparten 6 18 2 3 un oxígeno. Figura 69. Ciclosilicatos, distintos tipos compuestos por anillos de tetraedros.

Ejemplos de sorosilicatos: hemimorfita

Si2O7Zn4(OH)2; akermanita Si2O7MgCa2; cier- IV.-Inosilicatos (del Gr ino = cadena o tejido tos epidotos; melilita Si2O7MgCa2; etcétera. fibroso). Son silicatos en cadenas ilimitadas de tetraedros. Hay dos tipos, Figuras 70 y 71: III.-Ciclosilicatos (del Gr ciclo = anillo). Son a) Cadenas simples: cada tetraedro compar- anillos cerrados de tetraedros, Figura 69.- te dos oxígenos, Figura 70.

[Si2O6]-4, ejemplo los piroxenos

(enstatita Si2O6Mg2)

-6 [Si3O9] turmalina

[Si6O27B3](OH,F)4Al7MgNa2 Figura 70. silicato de cadena simple.

b) Cadenas dobles: cadenas dobles conti- nuas, compartiendo 2 y 3 oxígenos alternati- -6 vamente. El radical es [Si4O11]

2 2

[Si O ]-8 4 12 2 2 axinita

(Si4O12)(BO)3OHAl2Ca2 Figura 71. Silicato de cadena doble.

154 sistemática mineral ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 154 13/7/10 13:14:57 Ejemplos: anfíboles (tremolita), (Si4O11)2Ca2 d) en general por elevada dureza. Mg5(OH)2)

V.- Filosilicatos (del Gr filo = hoja). Tetraedros La ruta de las esmeraldas

en planos paralelos (hojas) compartiendo cada mineral uno de ellos tres oxígenos, Figura 72. Según nota editorial de la Revista Mundo El radical es [Si4O10] -4 Científico (212:9, mayo 2000) se ha medido la relación isotópica 18O/16O de cristales de esmeralda antiguas. Este cociente refleja la

2 2 composición isotópica de los fluidos que intervinieron en la formación de las esmer- sistemática

2 2 aldas y de la roca huésped constituyendo

2 2 una buena identidad de procedencia de este mineral tan preciado. Estos estudios indi- can que desde la antigüedad hasta el siglo XVI las minas de Egipto y de Austria han proporcionado la mayoría de las esmer- Figura 72. Filosilicato aldas. Los primeros que propulsaron su comercio fueron los faraones que intercam- biaban esmeraldas por lapislázuli de los

Ejemplos: talco (Si4O10)Mg3(OH)2, micas, afganos 1500 a AC. Los celtas y luego los cloritas, arcillas, etcétera. romanos explotaron las minas de esmeralda de Austria (Habachtal). Los yacimientos de VI.- Tectosilicatos (del Gr tecto = armazón, Pakistán y Afganistán proporcionaron piezas estructura). Red espacial contínua de tetrae- que se encuentran en muchos lados a lo largo dros, cada uno de ellos compartiendo los 4 de la ruta de la seda. En 1545 los españoles oxígenos, Figura 73. descubren los yacimientos colombianos de 0 El radical es [SiO2] Chivor y se establece una nueva ruta comer- cial hacia Europa, Oriente Medio y la India, 2 vía Estambul, luego directamente hacia la 2 India, vía Filipinas. Gracias a estos estudios se ha sabido que las joyas “mongoles” o las del tesoro de Nizam de la India son en su 2 mayor parte de origen colombiano.

Origen de los minerales Figura 73. Estructura compleja espacial de tetrae- dros que comparten sus cuatro oxígenos. Los diversos mecanismos que el hombre reconoce que la naturaleza utiliza para la génesis de los minerales son: En ciertos casos el Si+4 es reemplazado por 1.- Precipitación de soluciones acuosas. el Al+3, cuando esto ocurre queda libre una 2.- Evaporación de todo solvente. carga negativa que en el caso de los feldes- 3.- Separación directa de gases (fumarolas, patos es saturada por Na, Ca o K. según sean solfataras) (sublimación). plagioclasas o feldespatos potásicos. 4.- Como producto de reacción entre un agente químico (soluciones acuosas o gaseo-

Ejemplos: cuarzo, feldespatos. sas, HCl, SO4H2, SH2, etc.) y un sólido pre- Los silicatos se caracterizan: existente. - a) falta de color propio CO3Ca + 2ClH ——- Cl2Ca + CO3H b) falta de aspecto metálico 5.- Por difusión sólida de iones (metasoma- c) poseen raya blanca tismo).

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL sistemática mineral 155

Geologi�a corregido 1.indd 155 13/7/10 13:14:57 SiO2 + CO3Ca ——— SiO3Ca + CO2 “Síndrome de los Balcanes” donde se usaron proyectiles de uranio que causaron leucemia cuarzo calcita wollastonita a los soldados de ambos bando. Sorprende 6.- Por diferenciación magmática. la carencia de información científica referida

mineral 7.- Por radioactividad 238 206 4 al uranio. U———- Pb + 8 He ¿Qué es el uranio? De acuerdo con Sánchez 8.- Procesos biológicos (fosfatos, petróleo, etc.). León (2001) es el elemento químico natural más pesado que se encuentra en la Tierra. Lo descubrió en 1789 Klaproth quién lo Preguntas básicas sobre los llamó así en homenaje al planeta Urano que minerales sistemática acababa de ser descubierto por Hercshel en 1781. En la antigüedad era utilizado en algu- — ¿Qué es un mineral? nas pinturas por sus propiedades colorantes. — ¿Cómo se los clasifica? Posee una densidad de 19,07 gr/cm3, 1,7 — ¿Cómo se forman? veces más que el plomo. — ¿Dónde se encuentran? El uranio natural está formado por 3 isó- — ¿Qué utilidad poseen? topos 238U, 235U y 234U, la abundancia respec- tiva de cada uno de ellos es 99,285%, 0,71% y 0,005%. De éste último isótopo puede haber Problemas sin resolver variaciones locales en su abundancia como veremos. 1.- ¿Cómo se pueden descubrir nuevos yaci- Los elementos químicos más pesados que mientos más fácilmente? el Fe, como el U, tuvieron un origen extra 2.- ¿Qué nuevos materiales de utilidad para el hombre se pueden construir con los mine- Sistema Solar ya que para su síntesis es nec- rales? esaria mucha energía tal como la que se gen- 3.- ¿Cómo se pueden aprovechar los minera- era en la explosión de una supernova, hecho les que abundan? como es el caso de los que debe de haber ocurrido hace mas de feldespatos y el cuarzo. 4.600 Ma en las proximidades de la nebulosa 4.- ¿Cómo pueden utilizarse los minerales de donde se formó nuestro Sistema Solar. Esa para obtener una mayor y mejor informa- explosión inyectó en esa nube primitiva este ción del planeta? tipo de elementos pesados de los que solo se 5.- ¿Cómo se pueden indentificar más fácil- conservan unos 15 isótopos radioactivos, los mente? de vida media más larga ya que los de vida 6.- ¿Cómo pueden construirse sintéticamente? media más corta ya desaparecieron. Entre los 15 isótopos están el 238U y 235U que se fueron distribuyendo en forma homogénea, por eso Hoy en día se puede trabajar sobre el ADN la relación 238U/235U se mantiene constante cristalizado por medio de técnicas de DRx en toda la Tierra y en el resto de los planetas (Difracción de rayos x). Cristalizadas las del Sistema Solar. La concentración de U moléculas de ADN se puede “observar” su previsiblemente es mayor en los planetas estructura molecular y luego de complicados interiores. cálculos en un ordenador se puede tener una El 238U, 235U y 232Th son los padres (primer visión tridimensional de la molécula. elemento de la cadena de desintegración) de las tres cadenas más importantes. El 238U decae a través de 14 etapas en 206Pb que es estable. La vida media es de 4.479 Ma Uranio, mito y realidades (tiempo para que la cantidad original sea la mitad en la actualidad) y por lo tanto la El uranio ha sido noticia últimamente radioactividad es muy baja: relacionado con Chernovil en Rusia y con el

156 sistemática mineral ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 156 13/7/10 13:14:57 Radioisótopos existentes en 1 Tm de ura- quier energía tiene la probabilidad muy alta nio natural: de fragmentarse en dos átomos normalmente muy radiactivos (productos de fisión, PF) Nuclideo cantidad emitiendo dos o tres neutrones: Uranio 238...... 992,9 kg mineral Uranio 235...... 7,1 kg reacción 1 235 U + n —>147 La + 87 Br + 2n Uranio 234...... 54 g reacción 2 235 U + n —> 236 U + g Protoactinio 231...... 334 mg reacción 3 238 U+ n —> transuránidos Torio 230...... 16 g (Pu,Np,Am) Actinio 227...... 0,21 mg

Radio 226...... 340 mg La reacción 1 produce mucha energía (mil sistemática Plomo 210...... 3,77 mg millones de veces superior a la de una reac- Polonio 210...... 7,4 mg ción química normal, por ejemplo la combus- tión del carbón). Si el U y sus descendientes permanec- En la actualidad el uso principal del U es iesen en el mismo sitio, se mantendrían como combustible para reactores. Estos reac- casi indefinidamente las condiciones de tores generan el 17% de la electricidad del equilibrio, pero el desigual comportamiento mundo. La superficie terrestre en promedio químico de los elementos de esta cadena contiene 3 ppm de U. En los yacimientos se produce desequilibrios. Por ejemplo el torio llega a 1 kg por tonelada (1000 ppm) aunque 234 suele formar parte de otros compuestos en la actualidad para que sean rentables se de solubilidad mayor que su padre el 238U explotan leyes de 10 kg/Tm. pudiendo ser desplazado por el agua de El uranio apenas enriquecido (235U=5%) se su lugar de formación. Como el uranio 234 usa como combustible en reactores y genera es descendiente del torio 234 la relación energía por 4 o 6 años, al final de los cuales 234U/238U no es la misma en todos los sitios. resulta un elemento gastado (también lla- Esto no ocurre con la relación 235U/238U al mado combustible irradiado) que aún con- ser ambos los elementos iniciales de sus serva la mayor parte del U, pero además se cadenas. Estas características son utilizadas enriqueció en elementos transuránicos pro- para estudios de dataciones, geoquímicas, ductos de la fisión. Los isótopos del plutonio oceanográficas, etc. son: Pu 238, 239, 240, 241 y 242. El 239 y el 241 Las emisiones radiactivas han tenido un son fisionables, como el 235 U y por lo tanto papel fundamental en el origen de la vida. reutilizables. En cambio el 238, el 240 y el 242 Los isótopos de estas cadenas y en menor del Pu no lo son. Estos isótopos son controla- medida los otros isótopos primigenios (en dos por la OIEA (Organización Internacional especial el rubidio 87 y el potasio 40) tuvi- de Energía Atómica) dependiente de la ONU eron importancia fundamental en el pasado para que no se usen militarmente. por dos razones: ayudaron a calentar el Para uso militar (armamentos, propulsión planeta y favorecieron las mutaciones en la de submarinos, etcétera) el U se enriquece a cadena de la vida. Las mutaciones son un niveles más altos. En el caso de armamentos mecanismo fundamental en la evolución. se usa un enriquecimiento superior al 95% Estos efectos fueron mucho más importantes mezclado con 239. Para obtener el plutonio en el pasado ya que los materiales radiacti- 239 se usan reactores rápidos en los que los vos eran más. elementos combustibles de uranio se irradian Según Sánchez León (op. cit.) Otto Hahn en pocos días con el fin de generar plutonio 239 1937 informó de la posible transmutación del y no el resto de los isótopos. uranio al ser bombardeado con neutrones. En cuanto al uranio empobrecido, del que Poco después reinterpretó el fenómeno aso- hay millones de toneladas almacenadas, en ciándolo a una característica muy especial su mayor parte es considerado deshecho del uranio 235: la de fisionarse. El 235U al ser cuyo destino, una vez convertido en óxido de bombardeado por n0 (neutrones) de cual- uranio, es ser enterrado en forma definitiva.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL sistemática mineral 157

Geologi�a corregido 1.indd 157 13/7/10 13:14:58 Sin embargo, recientemente se le ha dado permitido construir modelos matemáticos uso militar para perforar blindajes, se lo usa para predecir como se distribuye este en las en una aleación especial. También se lo usa, personas y como evoluciona con el tiempo por su dureza, como blindaje de tanques o permitiendo evaluar el riesgo radiológico y mineral como blindaje radioactivo, como blindaje nos permiten estimar a partir de datos exper- para armas atómicas o blindaje de los recipi- imentales (bioanálisis) las cantidades incor- entes de 60Co. También se lo emplea como poradas. Por ejemplo a partir del análisis contrapeso (bloques de entre 700 y 1000 kg) de uranio en orina, con alguna información en aviones comerciales del tipo DC10, B 747 y adicional, puede evaluarse la concentración L 1011. Se lo utiliza, además, en odontología inhalada por una persona y valorar si esto

sistemática y en quillas de veleros de competición. constituye un riesgo. En el caso de uranio se Los riesgos radiológicos y tóxicos fueron usa la fosforescencia en orina por excitación observados por primera vez por Becquerel láser, su nivel de detección es tan sensible en 1896 quién por casualidad mantuvo var- que prácticamente se determina uranio en ios días en un cajón película fotográfica con todas las personas, inclusive puede deter- sales de uranio. Al ver la impresión de la minarse por espectrometría (alfa, gama o de película dedujo correctamente lo que había masas) la composición isotópica y a través sucedido y se vio, además, que el átomo no de esta se puede determinar si ese uranio es era indivisible. Los isótopos más importantes enriquecido, empobrecido o natural. del U tienen una muy baja radioactividad, Conclusiones. De acuerdo con Sánchez millones de veces menor que el 60Co y el 125 León (op. cit.) el uranio es un elemento I que se usan en medicina. El peligro está en fundamental para el desarrollo. La radioac- las emisiones alfa. tividad de sus isótopos es pequeña y nada El uranio enriquecido al 3,5% (valor usado muestra de que en las concentraciones que en los reactores nucleares) tiene un riesgo habitualmente se presenta constituya un radiológico similar al uranio tal como aparece riesgo importante. No ocurre lo mismo con en la naturaleza. Esto es así porque el uranio los productos derivados una vez irradiado natural está asociado a los elementos hijos en un reactor, en especial los transuránicos. que son radioactivos. Hay expectativas que permiten vislumbrar la Según Sánchez León (op. cit.) el uranio transmutación nuclear como una alternativa además posee una elevada toxicidad quími- viable al enterramiento definitivo. Un grave ca, especialmente en formas solubles, similar riesgo es el excedente de uranio altamente al plomo. Uno de los efectos por ingestión es enriquecido y plutonio producto de la guerra el cáncer de riñón que aparece varios años fría. Su dilución y uso en reactores civiles es después, pero deben ser cantidades eleva- probablemente la mejor solución. La propie- das. Los radioisótopos asociados (radio 226 dad de fisionarse le confiere el carácter de y radón 222) son muy tóxicos generando fuente de energía casi inagotable. El ura- cáncer de pulmón. Esto ocurre en minas de nio pasa por un momento de mala fama por U, como también en lugares cerrados como culpa del armamento nuclear y el accidente son los laboratorios. de Chernovil pero no cabe duda de que tiene La metabolización del uranio y de otros un gran futuro, tal vez dentro de 25 o 30 años elementos se estudia desde hace años y han lo veamos.

158 sistemática mineral ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 158 13/7/10 13:14:58 Apéndice de elementos químicos Cerio: monacita CePO4, cerita (Ca,Fe) y su utilidad y algunos de los Ce3H´(SiO4).H2O. Uso: piedras de encen- minerales en los que aparece dedores, catalizador, industria del vidrio. Cesio: posee mucha actividad química.

Antimonio: pirargirita Ag3SbS3; antimonita Polucita Cs2(Al2Si4O12).H2O. Uso: células mineral Sb2S3; otros. Usos: pirotecnia (es explo- fotoeléctricas, medicina del cáncer (irradia- sivo); con el Pb y el Sn forma aleaciones ción de Cs137). duras. Cloro: halita NaCl, silvita KCl, camalita KCl.

Arsénico: oropimento As2S3, cobaltina CoAsS, MgCl2.6H2O, corresponden a evaporitas misquipel FeAsS, rejalgar AsS, uso: piro- marinas y continentales. El Cl se halla tecnia, industria del espejo. disuelto en los océanos. Altamente oxidan- sistemática

Bario: baritina SO4Ba; witherita CO3Ba. Uso: te y destruye los organismos inferiores. pigmento blanco para tintas, peso (gra- Se combina con casi todos los metaloides. maje) del papel, contrastante radiográfico Uso: decolorante y desinfectante en la en medicina, densificante en inyección forma hipoclorito, gas letal usado en la petrolera. primera Guerra Mundial.

Berilo: berilo Be3Al2Si6O18, crisoberilo BeAl2O4, Cobalto: esmaltita CoAs2, cobalita CoAsS. Es fenacita Be2SiO4. Uso: se alía con el Cu y da un elemento escaso, el isótopo radioactivo el bronce de berilio que es muy duro. Con es de uso médico.

Al, Ni y Co da aleaciones resistentes a la Cobre: cuprita Cu2O, calcosina Cu2S, calco- oxidación en la industria aeronáutica. El Be pirita CuFeS2, azurita CuCO3.Cu(OH)2, es fuente de neutrones cuando se bombar- malaquita CuCO3.Cu(OH)2. Uso: conduc- dea con partículas alfa. tor eléctrico, aleaciones.

Bismuto: bismutinita Bi2S3 . Uso: con sílice y Cromo: cromita Fe(CrO2)2, crocoita PbCrO4. ácido bórico se fabrican vidrios ópticos. Uso: cromados electrolíticos, aceros espe- Forma aleaciones con Pb y Sn de bajo ciales de alta dureza, contactos eléctricos. punto de fusión (94ºC). Vidria las porce- Azufre: estado nativo en volcanes, es propio

lanas. de los sulfuros (PbS, ZnS,FeS2, etc), sulfa- Boro: bórax o tinkal Na2B4O7.10H2O, borocal- tos. Uso: farmacéutico, industria del ácido cita CaB4O7. Uso: no se oxida a altas tem- sulfúrico, vulcanización de pneumáticos. peraturas, posee un gran poder reductor, Estaño: casiterita SnO2, estanita Cu2FeSnS4. vidria porcelanas, industria del vidrio, Uso: por su baja oxidación como cober- farmacia, cosmética. tura de láminas de hierro en envases de Bromo: es el único metaloide líquido en CN. alimentos, aleación con el Cu da el bronce, Uso: Droga farmacéutica y fotográfica amalgamas odontológicos, soldaduras.

(BrAg), antiséptico, muy tóxico, se usa Estroncio: celestina SrSO4, estroncianita SrCO3. como bromoformo para separar minerales Es de comportamiento similar al calcio y lo (d=3). reemplaza a éste en varios minerales. Uso: Cadmio: greenockita CdS, blenda ZnS (Fe, pirotecnia.

Cd). Uso: las aleaciones bajan el punto Hierro: hematita u oligisto Fe2O3, magnetita de fusión, con el Hg forma amalgama de Fe3O4. Uso: siderurgia, aceros especiales. los dentistas, reemplaza al Zn para cubrir Flúor: fluorita CaF, criolita Na3AlF6. Uso: metales. como fundente en siderurgia, industria del

Calcio: no aparece libre, fluorita F2Ca, yeso ácido fluorhídrico (HF). SO4Ca.2H2O, anhidrita SO4Ca, fosforita Fósforo: fosforita Ca3(PO4)2, apatita Ca3(PO4)2, calceta CO3Ca. Uso: endurece Ca5Cl(PO4)3, piromorfita Pb5Cl (PO4)3. Uso: el Pb, aleaciones para antifricción (frenos), se oxida fácilmente y entra en combustión, farmacia, química. metalurgia, aleaciones fosforadas. Carbono: diamante y grafito C. Uso: piedra Yodo: aparece en los nitratos de la Puna como

preciosa y lubricante, minas de lápices, NaI y NaIO3, y disuelto en los océanos, en electrodos, crisoles, CO2 de la atmósfera, algas y esponjas. Uso: colorantes artificia- vida, carbones, hidrocarburos. les, medicina.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL sistemática mineral 159

Geologi�a corregido 1.indd 159 13/7/10 13:14:58 Litio: trifilita (Fe,Mn)LiPO4, ambligonita Potasio: posee mucha actividad química, silvi- (Na,Li) F. 2AlPO4, lepidolita (K,Li)Al2Si3 ta KCl, cornalita KClMgCl2.6H2O, alunita O9(F,OH), espodumeno LiAlSi2O6. Uso: KAl(SO4)2.2Al(OH)3, salitre KNO3. Uso: aleaciones ultralivianas con Al y otras con raramente se lo usa como elemento, lo

mineral Be, le da dureza al Pb, pirotecnia. reemplaza el Na que es más económico.

Magnesio: epsomita MgSO4.7H2O, magnesi- Plata: nativo, argentita Ag2S, proustita ta MgCO3, dolomita (CO3)2Ca.Mg. Uso: Ag3AsS3, pirargirita Ag3SbS3. Uso: mone- reductor químico, Mg más clorato de K = das, objetos de lujo, en laboratorio, para antiguo flash fotográfico, aleaciones livia- platear vidrios (espejar), medicina, odon- nas y duras con el Al. tología, fotografía, electricidad. Manganeso Radio: aparece junto al uranio, pechblenda sistemática : hausmanita Mn3O4, pirolusita U O , uraninita UO , autunita Ca(OH) . MnO2, psilomelano MnO2.H2O, rodonita 3 4 2 2 H U O . U (PO ) . Es de difícil extracción MnSiO3, rodocrosita MnCO3. Uso: meta- 2 2 4 2 4 2 lurgia, aceros al Mn. por su baja concentración 10mg/Tm, es Mercurio: cinabrio HgS. Uso: barómetros, ter- muy parecido al Ba. mómetros, medicamentos, amalgamas del Rubidio: posee actividad química muy grande dentista con Au y Ag. (mayor que la del K), hay 1% en la lepidoli- ta. Reemplaza al K en los feldespatos. Uso: Molibdeno: molibdenita MoS2, wufenita se lo utiliza en la fabricación de ceolitas PbMoO4. Uso: aceros especiales, pigmento azul en porcelana, lubricante. catalizadoras y en células fotoeléctricas. Níquel: nicolita NiAs, garnierita (Ni,Mg) Selenio: zurgita (Cu,Pb)Se2. Uso: se usa en 3 fotómetros (efecto fotoeléctrico), sustituye H4Si2O11. Uso: baño electrolítico en apa- ratos científicos, utensilios domésticos, al S para vulcanizar cubiertas de autos, tiñe vidrios (rosa-anaranjado), fotografía, niquelados por electrólisis, catalizador. insecticida. Nitrógeno: está en el aire, nitratina FNO - 3 Silicio: no se encuentra libre, abunda 14% en NaNO . Uso: gas inerte, obtención del 3 la corteza terrestre, es fuertemente reduc- HNO y NH . Las plantas lo asimilan del 3 3 tor, cuarzo: SiO , silicatos en general. Uso: aire y de compuestos nitrogenados en tie- 2 siderurgia, carburumdum SiC (abrasivo) rra (abono, forma sintética=úrea). para pulidos. Oro: estado nativo (pepitas y vetillas),disuelto Sodio: gran actividad química por lo tanto no en agua de mar o como inclusión en piri- aparece libre, halita NaCl, criolita Na3AlF6, ta y otros sulfuros, silvanita (Au,Ag)Te4, thernardita Na2SO4, bórax Na2B4O7.10H2O, amalgama con mercurio, calaverita AuTe2. nitrato NaNO3, albita Si3O8AlNa. Uso: Uso: joyería, electrónica, etc. reductor enérgico. Oxígeno: es el elemento más abundante de la Tantalio: aparece junto al Nb, tantalita (Fe,Mn) corteza terrestre (27,7%) y en la atmósfera Ta2O6, columbita (Fe,Mn)Nb2O6, también (21%). Es muy activo químicamente, se hay en la casiterita, pechblenda, wolfra- combina con todos los elementos menos mita. Uso: filamentos de lámparas, luego con el F y gases raros. Indispensable para reemplazado por W, instrumentos quími- la vida. cos, quirúrgicos, electricidad, condensa- Paladio: nativo, porpezita AuPd. Uso: joyería dores. aliado con Au, Ag, y Cu., joyería, catali- Teluro: aparece en distintos minerales como zador. traza, silvanita (Ag,Au)Te3. Uso: bacterici- Platino: grupo del platino (Pd, Os, Ir, Ru, Rh), da, industria del vidrio (azul oscuro). nativo. Uso: es muy resistente a los agentes Titanio: rutilo, anatasa, brookita TiO2, ilme- químicos, catalizador, utensilios de labora- nita FeTiO3, uso: aleaciones con Fe y Cu, torio, contactos eléctricos, joyería. aceros al titanio, medicina, color blanco de Plomo: galena PbS, anglesita PbSO4, piromor- titanio (pinturas).

fita PbCl(PO4)3, cerusita PbCO3, Uso: es Thorio: thorita ThSiO4, torianita (U,Th)O2. venenoso (saturnismo) genera locura. Es Uso: el isótopo Th232 es radioactivo + n0 acumulativo en el cuerpo. Tubos de agua, (U233 + energía (rectores nucleares), agente aleaciones- reductor.

160 sistemática mineral ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 160 13/7/10 13:14:58 Tungsteno (woframio): wolframita (Fe,Mn) lidad de estos minerales. Las arcillas son

WO4, sheelita CaWO4. Uso: filamentos de utilizadas en: lámparas eléctricas, aceros especiales, pig- —cerámica (caolinita). mentos de pintura. —industria del cemento portland.

Uranio: no aparece en estado libre, uraninita —como carga en las industrias papelera, mineral

UO2, Autunita Ca(UO2)(PO4)2.8H2O, carno- pintura, caucho, etc. tita (K,Na,Ca,Cu,Pb)2((UO2)(VO4)2).3H2O . —para el preparado de la inyección en las Reacción de fisión nuclear en reactores perforaciones petroleras (bentonitas) (barros de usinas eléctricas (U + n0 (energía + de perforación)...... ). teñido de vidrios (verde fluorescente). —moldes de fundición (tierra de batan). Aleaciones de aceros especiales. —modulador de reacciones químicas. sistemática

Vanadio: carnotita, patronita VS4. Uso: aceros —probable intervención en el origen de la especiales. vida (ver publicación anexa) etcétera.

Zinc: blenda ZnS, smithsonita ZnCO3. Uso: aleación con Cu forma el latón para enva- ses de alimentos, chapas de hierro zinca- Preguntas referentes a la das por baño electrolítico (mal llamadas primera parte chapas de zinc) para techos.

Zircón: circón ZrSiO4, baddeleyita Zr=2. — Distinción de los estados sólido, líquido y Uso: desoxidante, aceros especiales, como gaseoso. refractario en ladrillos de hornos, zircaloy — Conceptos sobre estado amorfo y cristalino. como vaina de combustible nuclear ya que — Definiciones de cristal y mineral. es resistente a la corrosión y es absorsor de — Conceptos de simetría cristalina. n0, lámparas de flash, etc. — Operaciones de simetría. — Elementos de simetría. — Sistemas cristalinos con sus respectivas Las arcillas y sus utilidades cruces axiales. — Holoedría y meroedría. Entre otros lugares aparecen en los fondos — Redes elementales (Frankenheim-Bravais) oceánicos distribuidas en zonas climáticas — Ley de los ángulos diedros (Ley de Steno). vinculadas a los continentes. — Ley de Haüy o de Los Parámetros. La caolinita es de origen continental origi- — Nomenclatura de las caras de un cristal nada por la meteorización química en regiones según los índices de Weiss y los de Miller. cálidas y húmedas. — Clases de caras. La illita y clorita provienen de la meteoriza- — Formas abiertas y cerradas. ción de rocas metamórficas e ígneas de zonas — Hábito de los cristales. desérticas y frías. — Maclas. La montmorillonita proviene de zonas tem- — Conceptos de isomorfismo-solución sólida, pladas o zonas cálidas y áridas. polimorfismo y pseudomorfismo. Las arcillas poseen valor estratigráfico ya — Mineralogía química. que pueden ser utilizadas como elementos — Conceptos de geoquímica. de correlación y aplicando el principio del — Reglas de sustitución de elementos en una actualismo permiten hacer reconstrucciones estructura cristalina. paleoclimáticas. — Sistemática mineral. En las épocas de actividad tectónica se — Silicatos, estructuras. suelen generar sedimentos con variada mine- — Origen de los minerales. ralogia de arcillas, mientras que en épocas de — Propiedades físicas de los minerales. estabilidad tectónica la composición argilácea de las rocas sedimentarias es menos variada 1. Enuncie una teoría sobre la génesis del debido a un mayor tiempo en la degradación Universo. de estas por la meteorización. 2. Enuncie brevemente por lo menos dos teo- Es muy importante para el hombre la uti- rías sobre el origen del Sistema Solar.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL sistemática mineral 161

Geologi�a corregido 1.indd 161 13/7/10 13:14:58 3. Dé las siguientes características del Planeta 17. ¿Qué es una macla? Dé ejemplos. Tierra: edad, forma, tamaño, densidad 18. Defina las sieguientes propiedades físicas media, grado geotérmico, características de los minerales: densidad, dureza, brillo, del campo magnético. clivaje...

mineral 4. ¿De que métodos se vale el hombre para 19. Explique el fenómeno de isomorfismo y obtener información del interior del dé ejemplos, lo mismo con solución sólida. Planeta? ¿Qué es el reemplazo diadócico? 5. Describa brevemente y dibuje la estructura 20. Explique el fenómenos de polimorfismo. de la Tierra. ¿Cuál es la composición global Ejemplos. mineralógica y/o química de cada una de 21. Explique el fenómeno de pseudomorfismo.

sistemática las partes del Planeta? Ejemplos. 6. Conceptos sobre sísmica, los distintos tipos 22. ¿Cuáles son los criterios principales que se de ondas y sus características. utilizan en la sistemática mineral? 7. Conceptos sobre isostasia y corrientes con- 23. ¿Cuáles son las características principales vectivas en la dinámica terrestre. de los óxidos y sulfuros? etc. 8. Enumere en orden de abundancia los 10 24. Dibuje y describa la estructura de los inosi- primeros elementos químicos expresados licatos y filosi­licatos. en forma de óxidos que constituyen la cor- 25. Describa por lo menos 5 mecanismos en la teza terrestre. formación de minerales. 9. Espesor y composición del núcleo y del 26. Explique brevemente los siguientes tér- manto terrestre, este último expresado minos: cristal, agre­gado microcristalino, según el tipo de roca que lo representaría agregado criptocristalino y mineral meta­ y los cationes más abundantes dados en míctico. forma de óxidos. 27. Agrupe por sus características químicas la 10. Defina que es un mineral. Dé los conceptos siguiente lista de minerales: galena, cuar- de estados amorfo y cristalino (ejemplos). zo, calcita, pirrotina, cerusita, turmalina, 11. Describa los elementos de simetría de los molibdenita, pirita, aragonita y diamante. cristales y las operaciones de simetría que 28. ¿Cuáles son los elementos minerales más se pueden desarrollar a través de ellos. abundantes de la corteza terrestre y como 12. Por combinación de las tres operaciones los clasifica? de simetría ¿en cuántos­ sistemas cristali- 29. ¿Cuáles son los elementos de simetría míni- nos podemos clasificar a los minerales? mos que posee cada sistema cristalino? Caracterice a cada sistema por la relación 30. Explique los siguientes fenómenos: isotro- parametral correspon­diente. pía y anisotropía. Dé ejemplos. 13. Dé los elementos de simetría de la clase 31. Mencione y describa por lo menos una de holoédrica de los sistemas ...... , dibuje la las reglas enuncia­das por Pauling en la cruz axial de cada uno de ellos y su rela- formación de los cristales. ción parametral. 32. ¿Que características físicas posee un sóli- 14. ¿Qué son los paralelepípedos fundamen- do? tales o redes de Bravais? y ¿qué utilidad 33. Describa las características generales de los tienen? óxidos, carbonatos, silicatos... 15. Enuncie las leyes de la constancia de los 34. Clasifique e indique la formula química de ángulos diedros (Ley de Steno) y la de los los siguientes minerales: cuarzo, calcita... parámetros (Ley de Haüy). 35. Ordene los siguientes minerales de acuer- 16. ¿Qué son los índices de una cara cristalina, do a su composición química: galena, piri- qué tipos de índice conoce y cuáles son sus ta, cuarzo, plagioclasa... ventajas y desventajas?

162 sistemática mineral ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 162 13/7/10 13:14:58 Segunda parte

Petrografía

Rocas ígneas Rocas sedimentarias Rocas metamórficas

Geologi�a corregido 1.indd 163 13/7/10 13:14:58 Geologi�a corregido 1.indd 164 13/7/10 13:14:58 8 procesos

eNDógenos exógenos y exógeneos y

El accionar de las energías interna y externa nia y con todos los procesos deformadores de

del Planeta, como hemos visto en la primera la corteza terrestre. endógenos parte, generan distintos procesos que a conti- Los Procesos exógenos son producto de la nuación se describen. energía que afecta a la parte externa del pla- El relieve de la corteza terrestre resulta del neta. Estos procesos ocurren en la superficie equilibrio entre los procesos endógenos y te­rrestre por la interacción de la atmósfera y la

exógenos. hidrosfera sobre la litosfera. Están regidos por procesos Los Procesos endógenos son producto de la gravedad siendo el Sol el generador princi- la disipación de la energía interna, ocurren pal de energía (otras fuentes de energía son las en el interior terrestre y se los puede dividir mareas, rotación terrestre, etc.). en aquellos subprocesos que generan, entre La rama de la geología que estudia las for- otras cosas: la deriva continental o tectónica de mas del relieve terrestre es la geomorfología. placas, dentro de las cuales ocurre la orogenia, Todos los cambios físico-químicos que deter- epirogenia, magma­tismo y metamorfismo. minan una modificación de la forma super- La tectónica de placas es la teoría que sostie- ficial de la Tierra están contemplados dentro ne que la corteza terrestre está fragmentada en de lo que podemos denominar­ procesos geo- placas rígidas que se deslizan una respecto de mórficos. El agente geomórfico es cualquier otra, colisionan entre sí o se fragmentan. Este medio natural capaz de obtener y transpor- mecanismo se produciría como consecuencia de tar material de la superficie terrestre, p.e. los efectos de corrientes convectivas del manto ríos, glaciares, viento, olas, corrientes marinas,­ producidas por el contraste térmico entre las mareas, etc. y su accionar, cada uno de ellos, partes más profundas y las más elevadas y que modifica el paisaje en forma característica. conducen al enfriamiento del planeta. Generalmente los procesos endógenos son Los movimientos orogénicos (del Gr. oros = construc­tores de formas de relieve, mientras montaña) son los formadores de montañas con que los exógenos son des­tructores de las mis- deformación de rocas. mas formas (estos conceptos son relativos ya Los movimientos epirogénicos (del Gr. que al construirse una forma se está destru- epeiro = continente) producen ascensos y des- yendo otra y vicever­sa). censos, vasculamientos, regionales con escasas deformaciones­ rocosas. Dentro del ambiente exógeno ocurren los El magmatismo produce movimientos procesos gradacionales que son aquellos que del material rocoso fundido hacia o sobre la tienden a llevar a la superfi­cie terrestre a un superficie terrestre. Involucra los conceptos nivel común. La gradación involucra los con- vulcanismo y plutonismo. ceptos de agradación (depositación de mate- El metamorfismo produce modificaciones riales terrestres que efectúa un agente geo- físico químicas (texturales y/o mineralógicas) mórfico), degradación (rebajamiento general en grandes masas de rocas sin que estas lle- del relieve por un agente geomórfico) y la guen a fun­dirse. progradación que consiste en la distribución Tanto el magmatismo como el metamorfis- frontal y lateral del material generado por la mo están íntimamente asociados con la oroge- degradación.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL procesos endógenos y exógenos 165

Geologi�a corregido 1.indd 165 13/7/10 13:14:59 La siguiente figura es un esquema en el que se representa el equilibrio del ciclo exógeno donde se representa la erosión en las áreas positivas, el transporte y la depositación de los sedimentos erodados en las áreas negati- vas o cuencas sedimentarias. Este ciclo lleva exógenos implícito la meteorización, los procesos gra- y dacionales y la litificación o diagénesis (como veremos más adelante en la parte de rocas Figura 74. Esquema de los procesos exógenos que sedimentarias). La Figura 74 es un esquema llevarían a la peneplanización de la superficie del que corresponde dicho equilibrio. Planeta (nivel “final”).

El Cuadro 1 representa una síntesis del gasto de la energía interna y externa del Planeta. El endógenos denominado Ciclo Endógeno, que funciona principalmente con la energía interna, justifica entre otras cosas la formación de las rocas plutónicas, metamórficas e ígneas inclusive con su manifes- tación externa en estas últimas, el vulcanismo.

procesos Esquema del proceso geológico

Energía -orogenia interna Ciclo -epirogenia del endógeno -magmatismo planeta -metamorfismo -deriva de los continentes (tectónica de placas)

Energía meteorización externa Ciclo Procesos erosión rocas sedimentarias del exógeno gradacionales transporte geoformas (relieve) Planeta depositación vida litificación

Mientras que el gasto de la energía externa, De este esquema se puede apreciar que como se vio en la primera parte, promueve la formación de rocas no va separada de los la actividad de los agentes geomórficos, que demás procesos geológicos y que parte de la imprimen sus propias características en el disipación de energía (tanto endógena como labrado del terreno, produciendo los proce- exógena) que sufre el planeta se gasta en la sos gradacionales que actúan sobre cualquier formación de las mismas. La vida se desa- tipo de roca preexistente, la degradación, rrolla en el ambiente exógeno aprovechando por lo general, ocurre en tierras elevadas y la principalmente la energía externa y en forma agradación o depositación ocurre en cuencas indirecta la interna. sedimentarias o áreas de relieve negativo que pueden ser continentales o marinas. La degradación, denudación o desgaste PETROGRAFÍA Y PETROLOGÍA produce sedimentos que los podemos defi- nir genéricamente como acumulacio­nes en la La petrografía es la rama de las Ciencias superficie de la litosfera de materiales sueltos Natura­les que estudia las rocas descriptiva- acarreados por los agentes geomórficos (ríos, mente. Describe sus componentes­ minerales, glaciares, viento, etc.) que operan en ella. sus formas y la relación en que se hallan, Estos sedimentos, luego con los procesos dia- mientras que la petrología estudia fundamen- génicos, se transforman en sedimentitas (rocas talmente los mecanismos genéticos que dieron sedimentarias). lugar a la roca.

166 procesos endógenos y exógenos ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 166 13/7/10 13:14:59 Los rasgos que caracterizan cada tipo de energía interna suficiente para hacer funcionar roca reflejan por lo menos parte de su historia el Ciclo Endógeno y el Sol siga entregando de formación. Es función del geólogo saber energía a la atmósfera e hidrosfera haciendo leer o interpretar tales rasgos para hacer una funcionar el denominado Ciclo Exógeno, las reconstrucción de la historia geológica del rocas actuales pueden representar un estadio planeta. Ello hace que las rocas sean elemen- interrumpido de la evolución petrográfica tos fundamentales de la geología, como ya se planetaria y por ello ser testigos como relictos exógenos mencionó. Dicho en pocas palabras, la historia del proceso petrogénico, como se verá al final y del planeta queda registrada en las rocas y es de esta segunda parte. Se debe tener en cuenta el geólogo el encargado de leer e interpretar que en términos generales la unidad de tiem- tal registro, como veremos en lo que resta de po en geología se puede considerar el millón estos apuntes. de años y además que la tectónica va estrecha- La mayor parte de las rocas son heterogé- mente relacionada a estos procesos. neas o sea constituidas por diversas especies endógenos minerales, solo algunas pocas son homogé- Concepto de roca: La roca es un agregado neas, o sea monominerales. En el estudio de natural de minerales (pueden participar sus- las rocas no solo es importante la composición tancias amorfas, tipo vidrio volcánico u ópalo sino que es fundamental el conocimiento de y/o limonitas). El agregado puede ser mono- procesos las relaciones entre los componentes indi- mineral (anfibolitas, cuarcitas, calizas, anor- viduales, la escala microscópica y la escala tositas, etc.) o polimineral (granito, basalto, geológica (extensión y forma del yacimiento gneis, arenisca, etc.) que son las formas litoló- rocoso). La textura de una roca depende de gicas más abundantes. Algunos autores consi- las dimensiones de los componentes (grano), deran rocas al hielo, petróleo, y a la turba. de sus formas y de la manera que están en contacto entre sí. La estructura es el conjunto Minerales de características de una roca a escala geoló- Vidrio volcánico gica y describe los aspectos derivados de la Oquedades deformación sufrida por la corteza terrestre. una roca puede Rellenos secundarios La estructura comprende forma, dimensiones componerse de Lo que se fue (ya no está, y articulación de los componentes de las rocas; pero su deducción suele ser la textura indica la disposición espacial como importante). resultado de las fuerzas puestas en juego en el Fragmentos de otras rocas momento de la cristalización. Fósiles Las rocas, en general, derivan de cuatro pro- cesos químico-físicos fundamentales, alguno de los cuales se pueden combinar: { Tipos de rocas a) cristalización a partir de un fundido (rocas magmáticas). En la naturaleza, generalizando, se pueden b) precipitación de una solución acuosa (rocas recono­cer tres tipos de rocas: sedimentarias químicas). c) recristalización y/o neomineralización al I.-Rocas ígneas (eruptivas o magmáticas). El estado sólido (metasomatismo y metamor- término ígneo deriva del Latín, ignis = fuego. fismo). El término erutivas fue propuesto por Shand d) proceso exógeno (destruye total o parcial- en 1947 ya que en estas rocas no hay fuego mente cualquier tipo de roca preexistente sino fusión. Una primera subdivisión de estas para formar las rocas sedimentarias) rocas está dada sobre la base del ambiente geológico (profundidad de emplazamiento) Cada uno de estos procesos posee su pro- donde le corresponden diversas condiciones pia marcha y da origen a diversos tipos de de presión en el momento de la cristalización. rocas por variaciones en las condiciones físico- Se distinguen: químicas del medio. Mientras el planeta posea

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL procesos endógenos y exógenos 167

Geologi�a corregido 1.indd 167 13/7/10 13:14:59 - volcánicas o efusivas (generadas a partir 2) Rocas volcánicas (efusivas e hipabisales) de un magma originado en profundidad y 3) Rocas plutónicas (metamórficas, migma- terminadas de congelarse (solidificarse) en titas, metasomáticas, graníticas). superficie bajo presión atmosférica por lo cual se desgasifican y enfrian en corto tiempo). Los tres términos hacen referencia a los -hipabisales (con caracteristicas intermedias dioses de la mitología griega: el de las profun- exógenos entre las volcánicas y plutónicas dado que su didades marinas, el forjador de metales que y formación ocurre a escasa profundidad o sea tenía sus fraguas debajo del volcán Etna en cristalizan a profundidades intermedias con Sici­lia, y dios de los infiernos en las profundi- una presión que permite el escape de los flui- dades, respectivamen­te. dos. Generalmente son rocas filonianas tales como diques y también apófisis y lacolitos). -plutónicas (cristalizadas totalmente en pro- MINERALES FORMADORES DE ROCAS endógenos fundidad en forma lenta, bajo una presión que normalmente no permite el escape de los Los minerales más comunes formadores fluidos magmáticos) de rocas son unos 20 entre los cuales, según Barth, se puede resumir la siguiente­ Tabla 21: Tanto las rocas hipabisales como las plutóni- procesos cas son denominadas rocas intrusivas. Tabla 21

II.-Rocas sedimentarias cuarzo...... 12,4% feldespato alcalino...... 31,0% (FK + Ab) epiclásticas plagioclasas...... 29,2% piroclásticas piroxenos...... 12,0% químicas hornblenda...... 1,7% organógenas biotita...... 3,8% muscovita...... 1,4% olivina...... 2,6% III.-Rocas metamórficas: esquistosas y grano- nefelina...... 0,3% blásticas minerales opacos...... 4,1% clorita + serpentina...... 0,6% Todas las rocas poseen una organización apatita...... 0,6% que las caracteriza o identifica que se define titanita...... 0,3% por un conjunto de rasgos que se refieren al modo de presentarse en el campo, a la estruc- Total: ...... 100,0% tura y a la textura. Toda roca representa el equilibrio mineral para ciertas condiciones físico químicas de la naturaleza. Además de ser caracterizada por Minerales ígneos una asociación mineral (paragénesis), posee una disposición espacial de los minerales (tex- Los elementos químicos principales cons- tura) y un modo de presentarse solo visible titutivos de las rocas ígneas se observan en a gran escala en el campo (por ejemplo stock, la siguiente Tabla 22 y conforman el 98% colada, prisma sedimentario al pié de monta- de los elementos que constituyen la corteza ña, asociaciones­ litológicas que caracterizan a terrestre: ciertos ambientes, etcétera). Read en 1944 denominó a estas rocas bajo el punto de vista genético como:

1) Rocas neptúnicas (sedimentarias, princi- palmente marinas)

168 procesos endógenos y exógenos ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 168 13/7/10 13:14:59 Tabla 22

elemento abundancia en % Concentración valencia radio iónico en peso (ppm) Aº

O 46,6 466.000 -2 1,33 Si 27,7 277.000 4 0,48 exógenos y Al 8,1 81.000 3 0,61 Fe 5,0 50.000 2 0,86 3 0,73 Ca 3,6 36.300 2 1,08 Na 2,8 28.300 1 1,10 endógenos K 2,6 25.900 1 1,46 Mg 2,1 20.900 2 0,80 Ti 0,4 4.400 4 0,69

H 0,1 1.400 1 — procesos P 0,1 1.050 5 0,35 Mn 0,01 950 2 0,91 C 0,002 200 4 0,16 Cl 0,001 130 -1 1,72

TOTAL: 994.290 ppm o 99,43 % en peso

El O2 es el elemento más abundante en peso. iónicas que pueden formar soluciones sólidas Le sigue el Si con un radio iónico pequeño. La de muchos minerales pueden citarse: disparidad de los tamaños y cargas selecciona los caminos con que cada uno de ellos forma El Fe+2 por Mg+2 en las olivinas. minerales. El K+ por Na+ y Fe+3 por Al+3 en las per- Las reglas que gobiernan la unión de los titas ya que son predecibles por el parecido de elementos entre sí para formar estructuras carga y diámetro. cristalinas fueron propuestas, como se vio, También es común el reemplazo de Si+4 en por Pauling en la década de 1930. Estas reglas coordinación 4 por Al+3, Fe+3, P+5 y Ti+4 y des­criben la geometría y el balance de cargas todos salvo el Ti requieren sustitución iónica electroestáticas de las estructuras minerales para balancear las cargas. pero no especifican los elementos químicos Las más frecuentes sustituciones iónicas involucrados. Los iones pueden ser imagina- son: dos compitien­do por lugares en las estructuras cristalinas y sólo aquellos iones que tengan —- Ca+2 por Na+ y Al+3 por Si+4 en las carga y radio parecidos pueden competir para plagioclasas. ocupar un lugar en la estructura cristalina. Además ello depende de la abundancia de Estos conceptos se basan en que los iones tales iones y de la energía requerida para libe- se comportan como esferas rígidas con radios rar a dicho elemento del lugar de reservorio. constantes, pero esto no es estrictamente cierto. Las relaciones de estos cuatro factores son La tabla muestra que los primeros 8 elementos com­plejas y determinan cual elemento ocupa- forman la mayor parte de los minerales de rá más frecuentemente una posición dada en la corteza terrestre. Los iones compiten para la estructura. ocupar posiciones en la estructura­ cristalina. Entre las más importantes sustituciones El resultado de estas tendencias combinadas

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL procesos endógenos y exógenos 169

Geologi�a corregido 1.indd 169 13/7/10 13:14:59 es que de aproximadamente 5000 especies el 95% de la composición química de casi minerales que se conocen, alrededor de 20 son cualquier roca sea ígnea, metamórfica y/o las que abundan en la corteza terrestre y en el sedimen­taria. manto. Los únicos minerales formadores de rocas Dentro de los minerales raros (que son que no pueden ser expresados por estos 13 = mayoría), por ejemplo la casiterita (SnO2) es óxidos son los SO4 y los haluros (comunes exógenos estable químicamente pero el Sn no es abun- en rocas sedimentarias) y sulfuros, monacita y y dante. Otro como la holdamita (SCa) contiene cromita que constituyen habitualmente menos elemen­tos abundantes pero no es estable en del 1% de una roca ígnea. las condiciones físico-químicas de la corteza. Los minerales más abundantes en la cor- teza terres­tre y en el manto superior son los Minerales más comunes silicatos que están construi­dos por tetraedros formadores de rocas endógenos de [SiO4]-4 que se ubican en el espacio según distintos diseños. Ópalo (amorfo) El químico analítico expresa sus análisis Grupo de la Calcedonia (criptocristalina) en forma de óxidos en parte porque el O= cuarzo α (Trigonal) es el anión más abundante pero sobre todo sílice ——573ºC procesos como resultado de una tradición ya que así se cuarzo ß (Hexagonal) expresa­ban los análisis en la química antigua. (tectosilicatos) ——867ºC

De tal manera que los óxidos de: SiO2-TiO2- tridimita (Rómbico) Al2O3-Fe2O3-FeO-MnO-MgO-CaO-Na2O-K2O- ——1470ºC P2O5-CO2 y H2O sirven por lo menos para cristobalita (Cúbico) >densidad

sanidina Si3O8AlK (monocl.)—volcánico Feldespatos potásicos (FK) ortosa “ “ (monocl.) -volc.+plut. microclino “ “ (triclin.)——plutónico

albita Si3O8AlNa < tº oligoclasa Grupo Plagioclasas andesina de (triclin.) labradorita los bitownita

Feldes- anortita Si2O8Al2Ca > tº patos (Tectos.)

Feldes- nefelina SiO4AlNa (Hexag., plut. y volc.)

patopides leucita Si2O6AlK (Cúbico, volcánicas)

(no apa- sodalita SiAlO4Na8Cl2 (cúb.,plut. y volc.).

recen lapislázuli SiO4AlNa.SNa, piedra semipreciosa). con cuarzo)

Grupo forsterita (Fo) SiO4Mg2 rómbico

de las olivina SiO4(Mg,Fe)2 “

olivinas fayalita (Fa) SiO4Fe2 “ (neso.) (la Fo no aparece nuca con cuarzo en las rocas ígneas).

Grupo ortopiroxenos enstatita Si2O6Mg2

de los (rómbico) broncita Si2O6MgFe Piroxenos

(inosilic.) clinopiroxenos augita [(Si,Al)O3]MgFeCa (monocli.) otros.....

170 procesos endógenos y exógenos ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 170 13/7/10 13:14:59 Grupo de ortoanfíboles antofilita Si8O22(Mg,Fe)7.(OH)2 los (rómbicos) otros.... anfíboles clinoanfíboles hornblenda fórmula compleja con (inosil.) (monoclin.) otros.... Fe, Mg, Ca, Na , K y (OH)

Grupo de muscovita [Si AlO ](OH,F) Al2K 3 10 2 exógenos +3 +2 las biotita [Si3O10(Al,Fe )](Mg,Fe )3K2(OH)2 y 2 micas lepidolita [Si4O10]2(F,OH)4Al2Li4K (filosilicatos) otras

Los minerales accesorios que se indican a continuación son primarios pero abundan en una

roca ígnea en cantidades menores del 1%. endógenos

magnetita Fe3O4

hematita Fe2O3

rutilo TiO2

corindón Al2O3 procesos

circón SiO4Zr

Minerales titanita SiO5TiCa

accesorios apatita P2O8Ca3

<1% monacita PO4(Ce,La,Y,Th)

pirita S2Fe

fluorita F2Ca X=Ca,Mg,Fe,Mn

granates Si3O12X3Y2 Y=Fe+3,Al,Cr,Ti+3

turmalina Na(Mg,Fe,Mn,Li,Al)3Al6[Si6O18](BO3)3(OH,F)4 otros....

Estos minerales se generan principalmente en el ciclo exógeno.

grupo de la caolinita Al4[Si4O10](OH)8

arcillas grupo de la illita KAl4[Si7AlO20](OH)4 grupo de la

montmorillonita (Ca,Na)(Al,Mg,Fe)4[(Si,Al)8O20](OH)4.nH2O Minerales secundarios

o de cloritas (Mg,Al,Fe)12[(Si,Al)8O20](OH)16 +3 alteración epidoto CaFe Al2O.OH[Si2O7]{SiO4]

ceolitas (Na,K2Ça,Ba)[(Al,Si)O2]n.xH2O

serpentina Mg3[Si2O5](OH)4 otros.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL procesos endógenos y exógenos 171

Geologi�a corregido 1.indd 171 13/7/10 13:15:00 Minerales propios de las rocas metamórficas. Estos minerales son propios sólo de rocas metamórficas.

wollastonita SiO3Ca grafito C

andalucita (Rómb.) SiO5Al2 exógenos sillimanita ( “ ) “ y cianita (Triclin) “

cordierita Si5O18Al4Mg2

talco Si4O10Mg3(OH)3

glaucofano (Monocl.) Na2Mg3Al2Si8O22(OH)2 otros.... endógenos procesos

172 procesos endógenos y exógenos ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 172 13/7/10 13:15:00 9 LAS ROCAS ERUPTIVAS LAS ROCAS ERUPTIVAS A las rocas eruptivas se las suele llamar, tam­bién, rocas ígneas, y en este caso se acep- ta que se forman por el enfriamiento de un “líquido” llamado magma (del Griego = pasta o masa). Por la observación directa de los derrames lávicos es evidente que las rocas vol- cánicas se forman a partir de un magma. Pero respecto de las rocas plutónicas, su génesis no es tan clara, ya que no se puede observar directamente su formación pues ésta ocurre en profundidad en la corteza terrestre. En la década de 1950, en el mundo, se amalgamaron Figura 75. Esquema de una cámara magmática que las dos escuelas o los dos tipos de pensamien­ alimenta a un plutón (granito). tos fundamentales:

A) Pensamiento magmatista: el magma se B) Pensamiento transformista: los pluto- genera en algún lugar del interior de la nes se forman “in situ” o casi “in situ”, Tierra (corteza inferior o parte superior con el agregado de un aporte químico del manto) y se propaga hacia arriba importante ya sea en forma de inyección como una lava volcánica alojándose en más o menos sutil de magma, ya sea algún lugar de la corteza terrestre y ahí como soluciones impregnantes (icores, cristaliza dando lugar a las rocas plutó- del Griego = sangre de los dioses) (trans- nicas Figura 75. formistas húmedos), ya sea por difusión iónica a lo largo de las interfases de los cristales preexistentes o a través de ellos mismos (transformistas secos) Figura 76.

Figura 76. Esquemas que muestran la evolución desde la anatexis (I) al magmatismo (II). El caso (III) indica una variante intrusiva tipo diapiro generada por el mismo mecanismo transformista, se aprecia la perfora- ción (intrusión) y deformación de los estratos de las rocas sedimentarias (roca de caja).

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL LAS ROCAS ERUPTIVAS 173

Geologi�a corregido 1.indd 173 13/7/10 13:15:00 Ambas escuelas, magmatistas y transformis- ción granítica. Una variante de este concepto tas, aceptan en general el concepto de anatexis es la anatexis diferencial de Eskola (1933) (término fundado por Sederholm en 1913: en la que los minerales de más bajo punto de refusión y/o disolución de una porción de la fusión de una roca preexistente a una gran corteza terrestre en el interior de la corteza profundidad, comienzan a fundirse primero terrestre) para fenómenos ocurridos a gran- en forma diferencial con los de mayor punto des profundidades. Las rocas formadas por de fusión. Los fluidos así formados, que en anatexis parcial, es decir es una roca mixta, general son de composición granítica, se movi- en parte metamórfica y en parte formada por lizan y embeben a otras rocas más alejadas fusión, se denominan­ migmatitas (migma del granitizándolas o sea transformándolas cada

LAS ROCAS ERUPTIVAS Griego = mezcla) ya que serían rocas de mez- vez más parecidas a un granito. Esencialmente cla donde se reconoce un paleosoma o roca la idea de anatexis no difiere mayormente del antigua de la cual por diversos mecanismos concepto de transformación (escuela transfor- se escindió el neosoma que es de composi­ mista) Figura 77.

Figura 77. Esquema similar al de la figura anterior donde la fusión diferencial va formando el plutón final. El estadio I representa el lugar donde se produce la fusión diferencial, el estadio II representa la migración de la fusión y el estadio III el emplazamiento del plutón con deformación de la roca de caja.

En la década de 1950, la escuela inglesa los diapiros de sal, todos los rastros del flujo estaba representada, entre otros, por Reynolds serán borra­dos. Sin embargo cuando los diapi- que suponía que un diapiro (masa rocosa de ros graníticos alcanzan las zonas de fracturas, comportamiento plástico que por contraste de existen evidencias de fusión que puede salir a densidad con la roca que la contiene, de acuer- la superficie y generar volcanes ácidos. do con el Principio de Arquímedes, asciende Todos estos fenómenos evidencian que la dentro de la corteza), ascendente está formado materia en estas condiciones físico-químicas por rocas que en un nivel bajo son migmati- adquiere propiedades plásticas que permiten tas y se vuelven cada vez más homogéneas, su deformación sin fracturamiento y su migra- o sea más parecidas a un granito debido al ción o desplazamiento o intrusión hacia nive- amasamiento mecánico causado por movi­ les superiores de menor energía. Si éste mate- mientos y por un intercambio químico (con rial plástico es liberado repentinamente de las apropiadas adiciones y sustracciones con los presiones de tipo litostático o “hidrostático” fenómenos de recristalización). De esta forma que soporta puede fluidificarse más hasta una migmatita asciende al estilo de un diapiro adquirir características de líquido y entraría- se transforma gradualmente en una nebulita mos en la etapa magmática de la génesis de (Sederholm, 1913) y eventualmente, si el pro- las rocas plutónicas si su emplazamiento es en ceso continúa lo suficientemente, evoluciona zonas superiores de la corteza terrestre. a un granito homogéneo. Si la recristalización Los cuerpos graníticos se asocian con el sobrevive al movimiento, tal como ocurre en tiem­po, espacio y carácter. Read en la década

174 LAS ROCAS ERUPTIVAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 174 13/7/10 13:15:00 de 1950, con sus “series graníticas”, Figura aparentemente inconstantes, y aunque puede 78, da unidad a los procesos de granitiza- haber “granitos y granitos” (granitos ígneos ción, migmatiza­ción y metamorfismo. El lugar y granitos metasomáticos), la mayor parte de puede variar verticalmente u hori­zontalmente, ellos son del mismo tipo y todos pueden tener las diferencias de tiempos pueden ser peque- una conexión de origen. ñas o inmensas, los caracteres pueden ser LAS ROCAS ERUPTIVAS

Figura 78. Diagrama de Read donde se aprecian los distintos tipos de granitos generados en función de la profundidad de emplazamiento y el tiempo de formación. Se contempla la evolución de los distintos tipos de granitos de acuerdo a la profundidad y el tiempo transcurrido desde el inicio del proceso.

Esta evolución espacio-temporal, se aso- Pueden emplazarse en rocas de cajas con bajo cia a los cinturones orogénicos. Los granitos metamorfismo e incluso no metamorfizadas profundos (autóctonos) estarían asociados o y además pueden llegar a la superfi­cie terres- relacionados a migmatitas que son rocas de tre dando lugar a rocas volcánicas ácidas e mezcla, como se dijo, además poseen distribu- interme­dias. ción regional y están formadas­ más o menos El magmatismo está siempre asociado “in situ” durante o poco después del período a fenómenos de deformación de la corte- de plegamiento del cinturón móvil (oroge- za terrestre (orogenias). Las migmatitas y nia) y por ello se los considera sintectónicos. muchos batolitos son considerados como Se generan por la migración y agregación cuerpos plutónicos formados por sustitución de material granítico producido durante la y no por desplazamiento de la roca de caja migmatización y palin­génesis. Este material creándose un enfrentamiento entre ambas puede desplazarse en forma de magma y teorías debido al problema de espa­cio de dar lugar a los granitos ígneos o en forma de emplazamiento (el espacio donde se supone migma (del Griego = mezcla) constituido por que debería ubicarse el magma generado a una “ pasta” de granos sólidos lubricados por mayor profundidad para cristalizar y dar ori- fluidos intersticiales. gen a una roca plutónica). El esquema de las Los granitos paraautóctonos son los que series graníticas “solu­ciona” este problema, se han desplazado poco respecto al lugar de no obstante, muchos otros problemas rela­ origen, por lo general se localizan en terre- cionados con la génesis de los componentes nos afectados por metamorfismo regional y de la serie permanece sin solución. poseen una aureola de migmatitas. Los gra- Resumiendo: Las rocas magmáticas o ígneas nitos que han migrado más lejos son gene- son el producto final de la consolidación de un ralmente de tectónica tardía o postectónicos. magma, masa fundida de composición esen-

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL LAS ROCAS ERUPTIVAS 175

Geologi�a corregido 1.indd 175 13/7/10 13:15:01 cialmente silicática, rica en elementos voláti- (cuando más alta es la temperatura de les, generada en la profundidad terrestre por fusión la nueva roca es más rica en com- la fusión de masas sólidas preexistentes. La ponentes básicos). fusión parcial del manto da lugar al magma c) el tiempo que duró el fenómeno anatécti- primario o primordial de composición basál- co. tica, del cual derivan por diferenciación casi d) la disponibilidad y la movilidad de los todas las rocas puestas en superficie por erup- componentes volátiles, cuya presencia ción (rocas volcánicas o efusivas) o inyectadas favorece tanto la fusión como la homoge- en la corteza a diversas profundidades (rocas nización de la masa. hipabisales o filonianas). En cambio la fusión

LAS ROCAS ERUPTIVAS de masas profundas de origen cortical (Sial), Solo pequeñas porciones, en las que se lentamente hundidas por motivos de equi- concentra una fase volátil, consigue la capa- librio isostático hasta llegar a temperaturas cidad de intruirse bajo la forma de plutones de fusión de alguno de sus componentes de circunscriptos (granitos, sienitas de contactos más bajo punto de fusión, da origen a masas netos), filones y cuerpos pegmatíticos y aplitas anatécticas (anatexis). Estas son muy viscosas, o también de llegar a la superficie terrestre pues son ricas en componentes todavía sólidos dando lugar a ignimbritas y pórfiros y a veces ligados por una película fundida de composi- como coladas lávicas (riolitas). La mayor parte ción predominantemente granítica, que puede del material queda “in situ”, bajo la forma de evolucionar y generar los magmas graníticos. inmensas estructuras profundas esfumadas Estos dos tipos de magmas poseen moda- que fueron permeadas dando lugar a las mig- lidades distintas y por lo tanto poseen escasa matitas. afinidad. Se ha demostrado experimentalmen- ¿Dónde se genera el magma? Según la te que de un magma basáltico por diferencia- teoría de la tectónica de placas la envoltura ción se puede obtener magma granítico, pero litológica externa de la Tierra está compuesta el proceso inverso no es posible. por grandes placas rígidas, llamadas placas Las rocas basálticas y sus derivados cons- litosféricas, que a su vez están constituidas tituyen esencialmente el piso oceánico o sea por una parte superior, la corteza (oceá­nica se forman en las dorsales centro oceánicas, o continental) y una parte más profunda, el además se conocen grandes derrames basál- manto superior. Estas placas se desplazan ticos continentales. Mientras que las rocas unas respecto de las otras sobre una capa más graníticas y sus derivados son continentales caliente y más dúctil, la astenósfera. Bajo el y tienden a formar grandes masas (stocks punto de vista moderno geotectónico, existen y batolitos). Entre las rocas de composición en general tres lugares donde se generan los intermedia entre basaltos y granitos domi- magmas que originan a las rocas ígneas: nan las andesitas, en gran parte debidas a la El primer lugar, el más importante volu- mezcla entre material cortical y nuevo magma métricamente, es donde se genera la litosfera (rocas híbridas) o derivadas de situaciones que oceánica que se crea en forma continua a lo no han alcanzado­ el equilibrio. largo de 60.000 km de las dorsales medio- El basalto primario, después de su formación oceánicas que rodean al globo. Cada una de a partir de las rocas ultrafémicas (rocas ricas estas dorsales corresponde a una zona de frac- en minerales oscuros como olivinas, piroxe- tura generada por tensión a lo largo de la cual nos, principalmente) del manto, se intruye por se crean las placas oceánicas a causa de un medio de fisuras profundas (caso Deccan en la ascenso conti­nuo, desde el manto, de magma India o la dorsal centro atlántica) o es afectado basáltico muy caliente (fenómeno de acreción por un proceso de diferenciación durante el oceánica). A medida que la litosfera recién cual da origen a magmas de composiciones creada se aleja de la dorsal (a una velocidad diversas. El tipo de roca final depende de: de pocos cm/año a más de una decena de cm/año) se enfría y se hace más densa y más a) la composición de la roca inicial y de su gruesa para converger hacia las fosas oceáni- eventual heterogeneidad. cas (zona de subducción) donde son subdu- b) la temperatura a la cual ocurrió la fusión cidas o sumergidas por debajo de una placa

176 LAS ROCAS ERUPTIVAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 176 13/7/10 13:15:01 oceánica o una placa continental. O sea que en interior de la Tierra, cambia la energía poten- este lugar se genera un magma basáltico que cial que poseía en la superficie, en energía ciné- proviene de la fusión parcial de las peridotitas tica que se transforma en parte en deformación (olivina + piroxeno) que constituye­ la aste- rocosa y en calor. O sea, en este último caso, el nósfera (parte plástica del manto). Esta fusión reajuste de densidad puede generar calor, pero arrastra a parte de la peridotita y asciende en también es cierto que el calor puede generar forma de diapiro derramándose a ambos lados reajustes de densidad, por ejemplo la mayoría de la dorsal en el fondo marino. de los materiales fundidos tienen una densidad El segundo lugar donde se genera magma menor que la roca sólida correspondiente. En es en la zona de subducción donde una placa éste último caso, por Principio de Arquímedes,

oceánica choca y se mete por debajo normal- el magma tiende a flotar (ascender) dentro de LAS ROCAS ERUPTIVAS mente de una placa continental menos densa. la corteza terrestre por contraste de densidad Aquí además de magma basáltico cuyo origen con la roca de caja y a emplazarse como un proviene del manto, se genera también por plutón cuando se igualan ambas densidades o fusión parcial de la corteza siálica otros tipos inclusive, ayudado por la descompresión de los de magmas de composición más ácida que volátiles, extruirse en la superficie generando el dan lugar a las rocas graníticas que son exclu- fenómeno volcánico. sivamente continentales. Las maneras de explicar la génesis del magma El tercero y cuarto lugar, con menor intensi- serían así: A profundidades menores de 100 dad de magmatismo, son de intraplaca oceá- km, en el ámbito de la corteza terrestre, donde nica y el de intraplaca continental, ambos los materiales rocosos en general se comportan gene­rados por plumas calientes (hot spot). en forma frágil, un terremoto genera esfuerzos ¿Cómo se generan los magmas? Los mag- diferenciales y en el rozamiento entre las rocas mas graníticos se forman a partir de fusión de se produce calor a un ritmo mayor que el que rocas corticales sedimentarias en las condicio- estas pueden disipar. El calor favorece la recris- nes físico-químicas reinantes a 20-30 km de talización de las rocas acelerando la deforma- profundidad aunque pueden participar en esta ción. Puede haber un proceso de realimentación génesis otros tipos de rocas (metamórficas e que podría provocar que la temperatura y la inclusive otras de origen ígneo). De tal manera tasa de deslizamiento aumenten explosivamen- que se puede considerar como cíclica la histo- te produciendo terremotos. Este mecanismo si ria de la corteza dado que los sedimentos que bien es probable se estima que en la generación se forman en la superficie son soterrados por de magma volumétricamente no debe de ser otros y procesos geológicos como por ejemplo muy importante. La descompresión, la energía la orogenia los lleva a profundidades de 20-30 de roce recién mencionada, la radioactividad y km donde las condiciones físico-químicas rei- el calor residual parcialmente funden a las rocas nantes producen la fusión generando magmas preexistentes generando un magma. Algunos graníticos en etapas evolutivas, como hemos autores no están de acuerdo con el mecanismo visto partiendo de sedimentitas-metamorfis- de roce y se inclinan por el mecanismo más mo-migma-magma. El material sedimentario importante el de la descompresión o sea que medio no posee exactamente la composición un material rocoso que se encuentra en pro- química del granito por lo que la formación fundidad caliente y asciende por contraste de de magma granítico deja un residuo menos densidad con la roca que lo rodea (Principio silíceo. Repetido este ciclo varias veces puede de Arquímedes), al disminuir la presión por el ser uno de los mecanismos generadores de la ascenso comienza a fluidificarse hasta transfor- capa siálica continental. Este mecanismo va a marse parcialmente en un magma. En ambas seguir ocurriendo hasta que se agote las fuen- líneas de pensamiento el calor radioactivo con- tes de energía que lo producen. Recordemos tribuye al proceso. En la Figura 79, de acuerdo que las fuentes térmicas principales son el a la tectónica de placas se esquematizan los dos calor residual, la radioactividad y el reajuste lugares principales de la corteza terrestre donde de densidad producido cuando material más se genera magma (en la subducción y en las denso se hunde por gravedad. En este último dorsales centro oceánicas donde se produce la caso cuando el material rocoso se hunde en el acreción del fondo oceánico).

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL LAS ROCAS ERUPTIVAS 177

Geologi�a corregido 1.indd 177 13/7/10 13:15:01 LAS ROCAS ERUPTIVAS

Figura 79. Los dos lugares principales en la corteza terrestre donde se genera magma de acuerdo con la teoría de la tectónica de placas son: en la zona de subducción, a la izquierda del esquema, donde el fondo oceánico se sumerge por debajo de la capa siálica continental generando fracturas que descomprimen al material rocoso fundiéndolo parcialmente. Dicho magma que es menos denso que la roca que lo contiene, asciende por descompresión y forma plutones y volcanes en la superficie. El segundo lugar es la zona de dorsales centrooceánicas donde las tensiones generadas por las corrientes convectivas más profundas producen fracturas que provocan descompresión con fusión parcial del manto plástico (astenósfera). Ese fluido es de composición basáltica y produce gabros y basaltos que van formando el piso oceánico.

Magma Tipo granítico derivado de la fusión de la capa siálica. A James Hutton en 1797, líder de la “escuela Tipo basáltico procedente de la fusión par- plutonista­ ”, se le debe el concepto de magma. cial del manto En esa época la hipótesis­ petrogenética más desarrollada era la neptunista de Werner A partir de los magmas primarios se origi- (1749-1817) quién sostenía que las rocas de la narían los secundarios que darían origen a los corteza se habían formado por precipitación restantes tipos de rocas ígneas. Otros autores de un mar universal. Los avances en físico- piensan en la existencia de un sólo magma química en el conocimiento de las leyes de primario, que sería de composición basáltica. equilibrio y las reglas de las fases produjo un Este magma sería aquel que no deriva de nin- mayor conocimiento en los procesos petro- gún otro magma. ¿Cómo se formaría? Hay dos genéticos y en especial condujo a un mayor posibilidades: entendi­miento en el concepto evolutivo del 1ro: que sea un relicto de la época en que la magma. Tierra no era sólida. El término magma deriva del griego y signi- 2do: que se forme a partir de cualquier mate­ fica masa o pasta. Es una solución policompo- rial sólido o vítreo que pueda ser fundido (ana- nental, en cuya composición predominan los texis) entre el manto superior y la corteza. silicatos que contienen principalmente Si, O, El segundo punto es el más probable. Al, Na, K, Mg, Fe y Ca y en menor cantidad óxidos y sulfuros y componentes volátiles Como se mencionó, los granitos-granodio-

como CO2, H2O, F, Cl, S, P, etcétera. Los gra- ritas-tonalitas son las plutonitas más abun- nitos y las granodioritas constituyen el 95% de dantes, mientras que los basaltos son las rocas las rocas plutónicas, mientras que los basaltos efusivas más abundantes, siendo las riolitas y y andesitas constituyen el 98% de las rocas gabros rocas no tan comunes. Winkler (1962) volcánicas. Muchos geólogos se fundamentan sobre la base de los trabajos de Tuttle y Bowen en estas cifras para pensar que existen o han (1958) y Jodder y Tilley (1956) proponen el existi­do dos tipos de magmas primarios: siguiente gráfico, Figura 80:

178 LAS ROCAS ERUPTIVAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 178 13/7/10 13:15:02 Atm LAS ROCAS ERUPTIVAS

Figura 80. Gráfico P-T (presión-temperatura) que muestra las curvas de equilibrio sólido (s)-líquido (l) de los dos tipos de rocas ígneas más comunes, basaltos y granitos.

Se considera que un magma puede ser intru- Magmatismo y tectonismo sivo si posee una fase líquida. La temperatura de fusión del granito con sobresaturación de Considerando las siguientes tres suposiciones agua aumenta con el descenso de la presión. se llega a una hipótesis sobre las relaciones tipo En A, Figura 7, tenemos un magma graní- de las rocas ígneas y su ubicación tectónica: tico: cuando asciende recién cristaliza a una presión de 5,7 km y a una temperatura de 1.- los magmas son generados por fusión 700ºC; para que pueda llegar a la superficie parcial del manto o corteza, no existe a necesita una temperatura mayor de 960ºC lo lo largo de todo el planeta un depósito que es improbable para un magma anatéctico permanente de magma. generado en la corteza terrestre. O sea que un 2.- la fusión es una respuesta a un proceso magma ácido cristaliza generalmente en pro- dinámi­co. El calor no puede ser “ foca- fundidad. O son magmatitas ácidas derivadas lizado” en un pequeño volumen de alta de magmas no anatécticos por ejemplo ¿deri- temperatura y el calor radiogénico por vado de la cristalización fraccionada de basal- sí sólo no es sufi­ciente como para causar to? [tal volumen no podría derivar de basalto], fusión, de modo que el magma debió ¿o es material siálico que sufrió temperatu­ras gene­rarse por uno de los tres siguientes superiores a los 900ºC? mecanismos: A la inversa ocurre con un magma basáltico, a) ascenso térmico: por la introducción de en B, Figura 80, asciende a la superficie sin magma desde abajo o por fricción y pasar jamás por el estado sólido. Los magmas cizallamiento, o por subduc­ción para ácidos tienen más agua y se generan a unos 20 transportar la roca dentro de un régimen km de profundidad, mientras que los basálticos de mayor temperatura. provienen de 50 a 200 km de profundidad. Los b) disminución de la presión por fallas: magmas basálticos se generan en un rango de ascenso magmático por disminución de temperatura de 1200 a 1500ºC y los graníticos en la presión. un rango de temperatura entre 550 a 800ºC. c) cambio de composición, por metasoma-

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Geologi�a corregido 1.indd 179 13/7/10 13:15:03 tismo se generan minerales de menor período de cristalización tienden a asociarse y densidad que fluyen por diferencia de aquellos que pertenecen a períodos distan­tes densidad (diapirismo). Los tres son pro- generalmente no se encuentran asociados”.... cesos dinámicos, no estáticos. Una masa Bowen resumió en el diagrama de más ade- estacionaria de roca de una composi- lante las asociaciones minerales en su serie ción fija y temperatura constante nunca de reacción. comenzará a derretirse. La pluralidad de las rocas derivaría de las 3.- Una vez generado el magma se despla- dife­renciaciones del magma primario. O sea za hacia arriba a través de la corteza, que a partir del magma primario se produ- instantáneamente en sentido de tiempo cirían diferenciaciones que darían al final los

LAS ROCAS ERUPTIVAS geológico, y aunque modificado duran- distintos tipos de rocas ígneas. te el ascenso por diferenciación y/o Existen diferentes mecanismos que pueden asimilación, retiene algunas caracterís- producir cambios en el magma, el más impor- ticas que fueron impuestas en el lugar tante y significativo sería el fraccionamiento de su formación (características de tipo del magma como resultado de la cristaliza- químico). ción fraccionada (cristalización fraccionada). Como ya se dijo ciertos minerales de origen La hipótesis basada en estas tres suposi- ígneo están asociados normalmente en la natu- ciones es: la composición de las rocas ígneas raleza debido a que cristalizan­ casi a la misma debería reflejar las condicio­nes tectónicas del temperatura (p.e. la olivina y la labrado­rita momento de su emplazamiento. Dilucidar si son asociados típicos; el cuarzo, la ortosa y la estas condiciones son las del manto o las de la oligoclasa es otra asociación típica [paragéne- corteza son problemas de petrología avanzada. sis]. Al mismo tiempo se conocen minerales que nunca aparecen juntos en una roca ígnea, tal el cuarzo y la forsterita; la muscovita y la Diferenciación magmática labradorita, etcétera. Estas relaciones, como se dijo, implican una cristalización fraccionada Los petrólogos del siglo XIX observaron que del magma por enfriamiento y por lo tanto hay antipatías (minerales de origen ígneo que existe un orden de cristalización. no aparecen juntos en una misma roca ígnea) La diferenciación puede ser interrumpida y asociaciones mutuas (simpatias) entre los en cualquier momento por acciones mecánicas minerales formadores de rocas ígneas. Los que llevan a la intrusión o a la efusión con un pares menos probables de existir en una enfriamiento más o menos rápido de la masa, misma roca son: cuarzo y plagioclasa cálcica; bajo la forma de apófisis, lacolitos, facolitos, muscovita y plagioclasa cálci­ca; muscovita y lopolitos, diques, stocks o batolitos, o coladas olivina; ortosa (FK) y olivina de magnesio; dando lugar cada una de ellas a texturas res- cuarzo y olivina de magnesio. Mientras que pectivas. los pares que comúnmente coe­xisten son: Bowen propuso el siguiente diagrama que cuarzo y ortosa; piroxeno y plagioclasa cál- se des­compone en dos series, Figura 81, una cica; hornblenda y plagioclasa media. Esto continua que es la de las plagioclasas y otra lo observó Bowen y en 1928 concluyó:...” discontinua que es la de los minerales ferro- aque­llos minerales que pertenecen al mismo magnésicos.

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Figura 81. Diagrama de Bowen. Se observa con la disminución de la temperatura el orden de cristalización de un sistema basáltico. Las dos series, la continua de las plagioclasas y la discontinua de los minerales ferromagnecianos.

A partir de la temperatura de fusión del flotar los minerales livianos (flotación). Este basalto (alrededor de 1200ºC) los primeros fenómeno puede producir estratificación den- minerales en cristalizar son algunos metales tro de las rocas ígneas. Las corrientes gaseosas nobles (platino), sulfuros y espinelo (magneti- pueden producir diferenciación ya que las ta), que constituyen los denominados compo- burbujas se pueden adherir a los cristales y nentes accesorios que no son esenciales, pues hacerlos flotar. Otro proceso es el filtro pren- no definen el tipo de magma. Siguen después saje, donde los líquidos residuales finales los silicatos ricos en hierro y magnesio (olivi- contenidos en una masa de cristales son expul­ nas), luego los ricos en Ca, K y Na enriqueci- sados por presión de un lugar a otro de la dos en sílice (piroxenos) y finalmente los que cámara magmática, o bien migran a las grietas poseen agua como los anfíboles y micas. Esto que cortan al material ya solidificado fue estudiado por Bowen en sus series de reac- La evolución de un magma puede estar ción, una continua o serie de las plagioclasas influida por la interacción de él con su propia (la zonación de las plagioclasas es una eviden- caja ya que puede incorporar mecáni­camente cia de esta serie) y otra discontinua donde trozos de la roca de caja (xenolitos) y luego cada mineral formado a una temperatura es disolverlos (si su energía lo permite) cambian- posteriormente reabsorbido al descender la do su propia composición. Este mecanismo se temperatura formando uno nuevo (se compro- denomina asimilación. baría por la formación de coronas de reacción). En la evolución de un magma puede ocu- El residuo de esta cristalización es rico en síli- rrir que se generen líquidos inmiscibles, por ce, álcalis y agua y da lugar a las pegmatitas ejemplo silicáticos y sulfuros generando, sus (rocas constituidas por cuarzo, albita, ortosa, cristalizaciones, diversidad de rocas. muscovita y minerales raros a temperaturas del orden de los 600ºC). Los fluidos residuales, esencialmente acuosos producen venas hidro- Etapas de consolidación de un termales y fumarolas. magma El fraccionamiento del magma por cristali- zación se acentúa por la tendencia a hundirse Los primeros minerales que se forman den- dentro del líquido los mine­rales pesados y a tro del magma son anhidros pues se desa-

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Geologi�a corregido 1.indd 181 13/7/10 13:15:03 rrollan a altas temperaturas en fusiones que Bowen trata de explicar como ocurre esta contienen pocos volátiles (hiperfusibles o fugi- diferen­ciación por medio de su teoría de la tivos), tales minerales se llaman pirogénicos. cristalización fraccionada, como vimos. Esta Su formación conduce al enriquecimiento­ del teoría trata de la separación del magma de los líquido residual en componentes volátiles que cristales que en él se forman; explica Bowen más tarde permite la formación de minerales que estas separaciones­ ocurren por fenómenos hidroxilados como los anfíboles y micas a los de reacción peritéctica y de solución sólida, que se los denomina hidatogénicos. En la cris- previamente Vogt habría tratado de explicar lo talización de un magma se suelen distin­guir mismo por medio de los sistemas eutécticos. las siguientes etapas sin que en ello haya un Durante la cristalización de un magma

LAS ROCAS ERUPTIVAS acuerdo generalizado de los petrólogos: basáltico se forman las dos series de reacción ya mencionadas. Durante la cristalización de Etapa ortomagmática: es la primera etapa los minerales más básicos el magma se va donde se forman los minerales pirogénicos. empo­breciendo en Fe, Mg y Ca y se va enri- Algunos autores admiten en esta etapa minera- queciendo en Si, K, Na y OH; o sea que se les hidatogénicos de poco contenido en agua. va pasando de una composición gábrica a Etapa pegmatítica: a temperaturas entre una graníti­ca. Estos mecanismos evolutivos se 600 y 800ºC sigue esta etapa, durante la cual estudian por medio de diagramas de fases de subsiste el equilibrio entre la fase líquida, cris- 2 y 3 componentes, Figuras 82 y 83: talina y gaseosa. Etapa pneumatolítica: ocurre a tempera- turas entre 600 y 400ºC en la que existe un Diagrama de fases con punto equilibrio de gases y cristales. incongruente Etapa hidrotermal: ocurre entre tempera- turas de 400 a 100ºC en la cual se mantiene en equilibrio cristales, soluciones acuosas y gases acuosos. Esta etapa es muy importante económicamente ya que dentro de ella se desarrollan los yacimientos vetiformes (Au, Ag, Zn, Pb, Cu, etc.)

Los líquidos y volátiles residuales de la crista­lización de un magma producen alte- raciones y reemplazos de los minerales pre- existentes. Estos procesos post-magmáticos son denominados deutéricos y generan en las rocas así afectadas fenómenos de albitización, cloritización, epidotización, carbona­tación, Figura 82. Diagrama de fases temperatura-com- etcétera. posición leucita-ortosa-cuarzo. Q = cuarzo, Le = leucita, FK = ortosa.

Evolución magmática liq. X: en 1 tenemos liq. + Le La composición de los magmas primarios en 2 tenemos Le + FK (basálticos) puede ser modificada para dar liq.x’: en 1 tenemos liq. + Le una gran variedad de rocas por diferentes en 2 tenemos liq. + FK mecanismos (diferenciación, asimilación, mez- en 3 tenemos FK + Q cla de magmas, inmisibilidad). liq.x”: en E tenemos líq. + FK y Q Se suponen dos magmas primarios (basálti- líq. P: en 1 tenemos liq. + Q co y granítico), los magmas restantes se forma- en 2 tenemos Q más FK rían por diferenciación de estos, especialmente el basáltico. R o punto peritéctico: en éste punto el sóli-

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Geologi�a corregido 1.indd 182 13/7/10 13:15:04 do es tan inestable que se descompone a una cristalizar al tocar la curva a la temperatura t1 Tº por debajo de su punto de fusión. De donde y da plagioclasa de composición y en la que el sólido no está en equilibrio con el líquido entran moléculas de Ab y An. Como la An es de igual composición. También se deno­mina más abundante en el sólido que en el líquido punto incongruente. de composición x, éste se enriquece relati- E o punto eutéctico, en este punto los sóli- vamente en Ab y se desplaza por la curva al dos están en equilibrio con el líquido. Es la Tº descender la temperatura (según flecha). más baja a la cual se funde cualquier mezcla de este sistema. LAS ROCAS ERUPTIVAS Diagrama de fases con punto eutéctico

Figura 84. Diagrama de fases de reacción continua anortita-albita. l =líquido, s= sólido, x = sólido de composición y, x´ = sólido de composición y´. E

Junto con el líquido cambia la composición del sólido en equilibrio con el mismo; por lo tanto no sólo se sepa­ran cristales de esta nueva Figura 83. Diagrama de fases temperatura-compo- composición sino que los ya precipitados­ son sición diópcido-anortita atacados por el líquido y transformados hasta adquirir la composición del nuevo sólido (y’). Este fenómeno se repite durante todo el pro- ceso en forma continua. El líquido no puede adiabático adj. (Gr., adiabatos, que no se seguir descendiendo por la curva hasta que no puede atravesar) Relativo a las transforma- haya modificado a todos los cristales. ciones de los cuerpos que se realizan sin cam- El líquido se agota cuando llega a la tempe-

bio de calor con el exterior. La compresión ratura t2 en x’, siendo la composición de los adiabática de un gas produce su calenta- cristales y’. De tal manera que un líquido de miento y su descompresión un enfriamien­to. composición x al ir cristalizando la composi- ción del sólido que se separa va cambiando de composición entre y e y´ (ver figura 84). El Serie continua de reacción sólido final es y´ que posee la misma composi- ción del líquido inicial x. —En este tipo de gráficos, Figura 84, los compo­nentes son miscibles en fase sólida. Diagrama de tres componentes: Estos —La curva superior une puntos de compo- diagramas se representan en un triángulo sición del líquido. La inferior une puntos que equilátero en cuyos vértices hay 100% de cada indican la composición de los cristales que se componente (100% de A, 100% de B y 100% forman a cada temperatura. Ambas curvas de C). En la mitad del lado AB el punto posee definen tres campos, el superior es líquido (l), una composición de 50% de A y 50% de B y el intermedio es líquido más sólido (l+s) y el 0% de C. El punto x en el interior del triángulo inferior es sólido (s) (caso general) posee la siguiente composición, —El líquido de composición x comienza a Figura 85:

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Geologi�a corregido 1.indd 183 13/7/10 13:15:04 LAS ROCAS ERUPTIVAS

Figura 85. Diagrama de tres componentes

La evolución magmática que explica la diver- de un magma granítico cuyas rocas de caja son sidad de las rocas ígneas ocurre por los procesos calizas y gabros). de diferenciación magmática que es el proceso Mezcla de magmas, las rocas híbridas en por el cual un magma se separa en porciones especial y las volcánicas y plutónicas someras químicas y mineralógicas diferentes, pudiendo pueden producirse también por mezcla de evolucionar cada una de ellas independiente- magmas parcialmente cristalizados. mente. Estos procesos conducen a una sucesión El siguiente diagrama, Figura 86, muestra la de rocas magmáticas diferentes unas de otras, variación de los constituyentes principales del teniendo todas ellas rasgos comunes y constitu- magma representados en forma de óxidos ver- yendo las series magmáticas. sus la sílice y la abundancia de las rocas ígneas según la sílice: Se aprecia, en dicho diagrama, Los mecanismos de diferenciación que nor- como con el aumento de la sílice los óxidos de malmente se proponen son: Mg, Ca e Fe disminuyen, mientras que suce- a) migración de iones o moléculas en un de a la inversa con los óxidos de Na y K. En líquido. cuanto a la abundancia de las rocas ígneas se b) inmisibilidad líquida (vale para los sul- observan dos altos en aquellas con contenidos furos). del orden de 50 y 70 % de sílice. La alúmina se c) cristalización fraccionada (series de Bowen) mantiene aproximadamente constante. donde se produce un orden de cristaliza- ción de acuerdo a la variación de tempe- ratura. En este proceso además pueden actuar las corrientes gaseosas, la separa- ción por gravedad y el filtroprensaje. d) asimilación de rocas de caja por el magma (rocas híbridas). e) mezcla de magmas (rocas híbridas)

Los procesos a), b) y e) se estiman poco importan­tes, el c) junto con sus subprocesos y el d) serían los más comunes y significativos. La asimilación magmática ocurre cuando un magma se contamina con su roca de caja. Las rocas que resultan de este fenómeno se Figura 86. Diagrama de porcentajes de óxidos prin- denominan híbridas. Este tipo de rocas son cipales versus sílice total de las rocas ígneas. Se comunes en los bordes de los grandes pluto- representan con la curva de trazos la abundancia nes (p.e. dioritas formadas por la asimilación relativa de las rocas según la abundancia de óxidos.

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Geologi�a corregido 1.indd 184 13/7/10 13:15:05 El magma contiene, además de los elementos tas, envolvía una capa de rocas mucho más ya mencionados, otros cationes y aniones que densas: el manto. pueden tener importan­cia económica según su Estos descubrimientos hicieron admitir concentración. Algunos de los iones correspon- que un volcán era el resultado de un aumen- den a : Pb, Sn, Zn, Ag, Au, Mo, Co, W, etc. así to local de la temperatura responsable de la como S, Cl, B, F, y otros aniones que en general fusión de una pequeña porción de la corteza no entran en la composición de los silicatos. terrestre. Pero aún se desconocía el origen de Los volátiles que escapan del magma pueden la anomalía térmica. Para ello se imaginaron llevar altas concentraciones de estos elementos varios mecanismos: concentración de ele- que se infiltran en las partes superiores de la cor- mentos radioactivos en los continentes, calor

teza en fisuras (diaclasas, fallas, etc.) o en forma producido por el rozamiento de los planos LAS ROCAS ERUPTIVAS diseminada, y con el descenso de la temperatu- de fallas, etc. Estas explicaciones no daban ra pueden precipitar dando lugar a depósitos razón de ser a la distribución de los volcanes minerales de interés económico, por ejemplo los en la Tierra ni la composición basáltica del denominados yacimientos hidroterma­les. 99% de las rocas volcánicas. Celeuneer y Rabinowicz (1999) dicen que Evolución del pensamiento magmatista la explicación que fue dada para compren- der la abundancia de los basaltos era que Según Celeuneer y Rabinowicz (1999) en la por debajo de la corteza había una “capa época de Hutton, hace dos siglos, ya se pen- basáltica” que al fundirse de vez en cuando saba que los volcanes eruptaban rocas fundi- alimentaba a la mayor parte de los vol- das, incluso este autor imaginó que también canes. Posteriormente surgió la idea del los granitos poseían el mismo origen. Hall, parentesco entre basaltos y las peridotitas amigo de Hutton, trató de explicar porquè que constituyen el manto terrestre. Ello se las rocas volcánicas son vítreas y los grani- debía a que cada tanto aparecen xenolitos tos holocristalinos para ello experimentó en peridotíticos en los basaltos. Pero como las talleres de vidrieros y en 1798 demostró que peridotitas contienen más Fe y Mg que los el carácter vítreo u holocristalino depende basaltos no se explicaban bien porque los de la velocidad de enfriamiento del fundido basaltos provenían de ellas. Las respues- silicático y que el fenómeno vítreo-holocris- tas la dió, en los años 20, Bowen con su talino es reversible por medio de la fusión “Cristalización fraccionada”. La peridotita (con esto nace la petrología experimental). compuesta por olivina + piroxeno + espinelo Entre los años 1820 y 1830 ya los geólogos + granate, como cualquier roca policompo- aceptaban que la corteza terrestre, salvo las nental no tiene un punto de fusión sino un rocas sedimentarias, se originaban a partir Dtº de fusión, o sea que a una tº llamada de un fundido denominado “magma”. Este solidus comienza a fundirse parcialmente pensamiento promovió la idea de una Tierra hasta alcanzar un valor térmico denominado fundida con una delgada corteza sólida. En liquidus donde todos sus componentes están esas épocas se planteaba que un volcán era fundidos. Entre las dos temperaturas la com- el resultado de la fracturación ocasional de posición del líquido y del sólido residual va esa corteza con la erupción del magma cor- cambiando. Las experiencias de laboratorio respondiente. muestran que la fusión moderada de peri- A fines del siglo pasado esta visión cam- dotitas entre el 5 y 25% posee composición bió por causa de la información sísmica y la basáltica. Esto explicaría la abundancia de interpretación que daban los geofísicos de la los basaltos en la superficie. época. Estos estudios revelaban que la Tierra El geólogo belga Verhoogen en la década era sólida y recién para principios de siglo del 1950 estudió la distribución de la tem- XX se descubría el núcleo de hierro fundido. peratura dentro del planeta a la luz de los En 1909 Mohorovicic, a partir de las veloci- movimientos convectivos en el manto. Los dades de propagación de las ondas sísmicas, geofísicos unos años antes habían hablado demostraba que la corteza, delgada película de la posibilidad de movimientos convecti- superficial de granitos, basaltos y sedimenti- vos en el manto. El mecanismo sería similar

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Geologi�a corregido 1.indd 185 13/7/10 13:15:05 al desplazamiento en estado sólido de un fundir el 1% del manto debe de haber una glaciar, o sea que esfuerzos no muy grandes descompresión de 1 kb, o sea que la roca con aplicados durante mucho tiempo (en el caso el fundido debe de ascender unos 3 km. Si el del manto, decenas de millones de años) ascenso es de unos 10 cm/año se tarda entre producen grandes efectos de deformación. 30.000 y 300.000 años. La velocidad de los movimientos es de algu- Cuando la relación magma/roca supera nos centímetros por año. Para ese entonces, un cierto valor crítico las gotitas de magma a principios de 1960, se propone que la con- se conectan entre sí. Este umbral se podría vección sería el mecanismo de deriva de los determinar con precisión en laboratorio si se continentes. Para el vulcanismo estas convec- conociese la composición química del líquido,

LAS ROCAS ERUPTIVAS ciones son importantes porque localizan en especialmente el contenido de agua. Estos franjas estrechas, límites entre dos células valores se estiman ya que aún no se los puede convectivas, ascensos de temperatura. determinar. Cuando se comienzan a juntar las gotitas, como son menos densas que la roca que los contiene, por Principio de Arquímedes ascienden. Para conocer como son los meca- ¿Porque las peridotitas, que son nismos de ascenso que utiliza la naturaleza rocas muy refractarias, entran para el ascenso magmático se siguen tres en fusión? caminos distintos:

El geólogo belga Verhoogen en la década del a) Experimentos de laboratorio. 1950 estudió la distribución de la temperatura b) Simulación matemática del comporta- dentro del planeta a la luz de los movimientos miento magma-manto. convectivos en el manto. Los geofísicos unos c) Evidencias de campo. años antes habían hablado de la posibilidad de movimientos convectivos en el manto. El El punto c) se estudia en aquellos lugares mecanismo sería similar al desplazamiento en donde aflora el manto, por ejemplo en la estado sólido de un glaciar, o sea que esfuer- región de Omán en el SE de Arabia o en cual- zos no muy grandes aplicados durante mucho quier otro lugar donde se encuentren ofiolitas. tiempo (en el caso del manto, decenas de En estos afloramientos se encuentran huellas millones de años) producen grandes efectos de dejadas por el ascenso del magma y se trata de deformación. La velocidad de los movimien- interpretarlas. Los líquidos migrantes poseen tos es de algunos centímetros por año. Para ese composición distinta a la de la roca que los entonces, a principios del 60, se propone que contiene (peridotitas) y cuando cristalizan dan la convección sería el mecanismo de deriva de fases minerales distintas a las de la peridotita los continentes. Para el vulcanismo estas con- e incluso reaccionan dichos fluidos con los vecciones son importantes porque localizan minerales preexistentes. en franjas estrechas, límites entre dos células Las estructuras de migración se las divi- convectivas, ascensos de temperatura. de en tres categorías cada una de las cuales corresponde a mecanismos físico-químicos muy distintos: ¿Cómo se desplaza el magma hacia la superficie? 1) Diques producidos por inyección en frac- turas. Es en el contacto entre los granos que com- 2) Circulación a lo largo de las interfases de ponen la peridotita donde comienza la fusión, la peridotita (percolación intergranular) de tal manera que en un principio el fundi- 3) Filtración favorecida por disolución do está distribuido por todo el volumen de selectiva de algunos minerales de la roca roca. A medida que el manto se descompri- de caja o corrosión. me, la fusión aumenta. Experimentalmente se demuestra que el proceso es gradual. Para Las estructuras dejadas por estos mecanis-

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Geologi�a corregido 1.indd 186 13/7/10 13:15:05 mos son relativamente fáciles determinarlas, la temperatura de liquidus, superior en unos pero es más difícil determinar las condiciones 200ºC, la roca se funde. Entre las dos se habla físicas en que ocurrió cada una de ellas dado de fusión parcial. Por lo tanto, para alcanzar que estos afloramientos ofiolíticos son comple- estas condiciones y hacer que se funda el jos por los efectos de la tectónica. manto, o se tiene que aumentar la tempe- En Omán se pudo determinar muy bien el ratura, o hidratar el material o disminuir la DTº de la paragénesis del basalto entre 1200º presión. Esta última posibilidad es la más en la parte central y 1100º en los bordes. Estas frecuente en el Planeta. Cuando una porción paragénesis están zonadas desde facies peg- del manto asciende sufre una descompresión matíticas (zonas más fría y más rica en agua) y se funde progresivamente en los 100 últimos

en los bordes que van gradando a zona con kilómetros. Bajo las dorsales, la fusión empie- LAS ROCAS ERUPTIVAS filones de grano más fino (milímetros) de com- za por debajo de una presión próxima a 25000 posición gábrica olivínica. Atm, es decir a unos 80 km de profundidad. En el núcleo de la célula de convección la En los penachos más calientes, se inicia antes, temperatura es homogénea, se lo puede consi- hacia 150-200 km e incluso más. En cuanto al derar isotermo. Las peridotitas son ligeramen- agua, es el parámetro decisivo en las placas te compresibles, 0,01% cada km de profundi- donde las rocas hundidas se han hidratado en dad que las afecta. Esta compresibilidad gene- el fondo de los océanos. Finalmente, el aumen- ra un aumento de temperatura (calentamiento to de la temperatura también actúa en algunos adiabático, ya que no implica intercambio de lugares, por ejemplo cuando la corteza se calor con el medio circundante) muy pequeño calienta por contacto con un magma, pero éste pero significativo (del orden de 0,3ºC cada km es el mecanismo de fusión menos importante. de profundidad). Cuando el manto asciende su velocidad es Este gradiente es mucho más pequeño que más que suficiente para que la descompresión el necesario para fundir parcialmente una que sufre sea adiabática. Si la descompresión peridotita, lo que explica la naturaleza funda- continúa, el manto aunque haya disminuido mentalmente sólida del manto. Cuando más la temperatura, comienza a fundirse o sea alta es la P más se aleja la posibilidad de ser que el manto cruza su solidus. En la época fundido el manto, a pesar de que se calienta al de Verhoogen no había datos experimentales comprimirse. para calcular a qué profundidad comienza esa fusión. En la actualidad se conoce con una precisión razonable que el manto en el ¿Por qué se funden las rocas? medio de una célula de convección tiene unos 1300ºC y que comienza a fundir por debajo En laboratorio la mejor manera de fundir de una P de 25 Kb, es decir a unos 80 km una roca es calentándola, en el interior de la de profundidad, pero como la litosfera tiene Tierra no es así. Desde luego, la temperatura unos 100 km de espesor y es rígida y no es aumenta con la profundidad, pero la presión afectada por convección sino por conducción aumenta más (entre la superficie y los 100 en cuanto al transporte de calor (3ºC cada 100 km de profundidad la temperatura aumenta m, grado geotérmico), solamente el manto se 1300ºC, pero la presión pasa de 1 a 30000 puede fundir en las zonas donde la litosfera es atmósferas, y cuanto más alta es la P mayor delgada debido a los procesos de estiramiento temperatura se necesita para fundir una roca. permitiendo que la descompresión adiabática También interviene la composición química, siga a menores profundidades (caso de las en particular el contenido en agua ya que un zonas de rift, donde se separan dos placas). 1% más de agua hace que el punto de fusión De tal manera que se estima que el 70% del disminuya en 100ºC. Las cosas se complican vulcanismo terrestre se genera por descom- aún más ya que una roca no es un cuerpo presión. Dicho de otra manera, el manto está puro, y por lo tanto no se funde en bloque. A lo suficientemente caliente como para fundirse una primera temperatura llamada de solidus cuando se descomprime. se forman las primeras gotitas de líquido, pero Las dorsales no son los únicos lugares donde solamente cuando se pasa el segundo umbral, se genera magma por descompresión. Los pun-

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Geologi�a corregido 1.indd 187 13/7/10 13:15:05 tos calientes generan de 5 al 10% del volcanismo ra en las zonas de subducción donde la des- actual (Hawai, islas Reunión, etc.). En estos compresión adiabática es acomplejada por la lugares se alcanzan las condiciones de fusión mezcla de fluido de origen cortical que modifi- parcial entre 150-200 km de profundidad. can considerablemente el comportamiento de Otra parte del volcanismo terrestre se gene- las peridotitas durante la fusión. LAS ROCAS ERUPTIVAS

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Geologi�a corregido 1.indd 188 13/7/10 13:15:06 10 ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS

Las rocas son agregados de minerales, por La identificación mineralógica se hace lo tanto es necesario para su estudio, el reco- macroscópicamente, con la ayuda de lupas, nocimiento de éstos. Pero ello no es condición microscopio petrográfico y la difracción de suficiente ya que también es necesario conocer rayos X.

en qué relación se encuentran entre ellos los El instrumento clásico de estudio es el ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS minerales, ya sea desde el punto de vista de la microscopio petrográfico donde se estudian cantidad, ya sea de las relaciones espaciales, secciones delgadas de la roca en cuestión con ya sea de los recíprocos contactos y formas. espesor de 30 micrones, de manera que casi De tal manera que para el estudio de una todos los minerales resulten transparentes y roca se necesita: se pueda proceder a la serie de observaciones ópticas que lo caracterizan. Se puede utilizar 1) identificación del número y tipo de los también como complemento un contador de minerales presentes. puntos para el estudio de la moda, ello se hace 2) determinación de sus relaciones espacia- sobre varios cortes delgados sobre un total de les, o sea de la forma, granometría, orienta- 2000 a 3000 recuentos para que tenga valor ción, tipos de contactos, características todas estadístico. También se puede usar la platina estas que definen la textura de la roca. universal (o platina de Fedorov) con la cual 3) determinación de las relaciones cuantita- se pueden realizar medidas ópticas de gran tivas entre los minerales (modo de la roca). precisión. 4) eventualmente conocer la composición quí- Cuando la roca a estudiar es de grano muy mica de la roca, y sobre esta base hacer el cálculo fino sólo el análisis químico nos puede brindar mineral virtual o sea a través de los análisis información y se usan para ello las normas (de químicos sobre roca total, denominado norma, Niggli o las CIPW), diagramas binarios, terna- cuyo significado es permitir una confrontación rios y otros. También estos análisis son útiles entre distintas rocas de un mismo tipo. cuando la roca en parte está constituida por vidrio volcánico. También. los análisis quími- Todas estas observaciones se pueden reali- cos son útiles cuando se estudian minerales de zar sobre pequeñas muestras en un laborato- composición química compleja como el caso rio, pero no siempre definen con seguridad la de los anfíboles o piroxenos en donde la deter- naturaleza de la roca. Es necesario, entonces, minación óptica no alcanza para una correcta agregar las observaciones de campo donde se clasificación. En otro extremo se encuentran puede apreciar la estructura de la roca, o sea el aquellas rocas granosas muy gruesas como las conjunto de características macroscópicas que pegmatitas, migmatitas o brechas en cuya cla- ella desarrolló en el curso de su evolución por sificación se utiliza la observación de campo efecto de los agentes geológicos (p.e. en el caso a escala de afloramiento. A veces en la clasifi- de las rocas sedimentarias el tipo de estratifi- cación de una roca o en las estimación de sus cación, alternancias, asociaciones litológicas, características físicas para la posibilidad de pliegues, fallas, etc.; en el caso de las rocas usarlas como basamento de alguna obra de ígneas, si se trata de un filón capa, una colada ingenieros pueden ser útiles la determinación o un stock, etc.). de otras propiedades tales como la densidad,

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Geologi�a corregido 1.indd 189 13/7/10 13:15:06 el color, el sabor, el olor, la compresibilidad, la radioactividad, características estas útiles en los estudios geotécnicos (por ejemplo las eva- poritas como la anhidrita, compactas, macizas

y resistentes en climas áridos, no pueden Figura 88. Lacolito, plutón concordante intruido a ser usadas en el exterior en zonas húmedas favor de los planos de estratificación. El diámetro porque su solubilidad las hace inestables y puede ser del orden de 10 km con un espesor máxi- deteriorables en superficie. mo de 3-4 kilómetros.

De tal manera que en el estudio de una roca

se debe conocer: Lopolito (lopo, Gr.= cuenca) Cuerpo plu- tónico en forma de cuenca, Figura 89, alojado A) Localización geológica: ubicación estra- entre los planos de estratificación de rocas tigráfi­ca, relación con sus rocas vecinas, forma sedimentarias. del cuerpo rocoso, etc. B) Petrografía: macroscópica y microscópi- ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS ca. Textura, composición y finalmente clasifi- cación de la roca.

Nomenclatura de los cuerpos Figura 89. Lacolito alojado concordantemente a la rocosos: estratificación, las dimensiones son parecidas a la del lopolito. 1) Tipo de plutones

a) Concordantes: concuerdan con los planos Facolito (faco, Gr.= lente) cuerpos plutóni- de estratifica­ción. cos concordantes en forma de lentes, Figura 90, generalmente alojados en los cierres anti- Filón capa: cuerpo de forma tabular, Figura clinales y sinclinales de rocas sedimentarias 87, alojado entre dos estratos. plegadas.

Figura 87. Intrusión basáltica concordante con la estratificación (v). La intrusión se aloja a favor de los planos de estratificación que actúan como planos de debilidad en la estructura estratificada. Figura 90. Cuerpos lenticulares acompañantes de El espesor puede variar entre la decena de centí- los planos de estratificación plegados, con tamaño metros hasta sobrepasar la centena de metros, con del orden de la decena de metros. corrida de varios kilómetros.

b) Discordantes: Son cuerpos tabulares Lacolito (laco, Gr.= cisterna). Cuerpo plu- (diques) Figura 91, que cortan a los planos de tónico en forma de cisterna, Figura 88, que estratificación de rocas sedimentarias, por su se puede alimentar desde su base o lateral- presentación en el campo se los clasifica en: mente.

190 estudio de LAS ROCAS ERUPTIVAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 190 13/7/10 13:15:06 Dos términos creados por Daly de mucha sin ordenamiento (1) utilidad en la nomenclatura de los cuerpos radiales (2) ígneos, Figura 92, son: anulares (3) diques cónicos (4) Batolitos (cuerpos plutónicos con superfi- paralelos (5) cies aflorantes mayores de 100 km2, en partes escalonados (6) pueden ser concordantes). Stock (cuerpos plutónicos con superficies { aflorantes menores de 100 km2.

stock

(1) (2) ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS

(3) (4) Figura 92. Esquema en perfil y planta de un bato- lito y un stock. En este caso pertenecen al mismo plutón, pero suelen ser cuerpos independientes. En general los batolitos están generados por la suma de intrusiones de distintas edades dentro de un mismo período magmático-orogénico.

Distinción en el campo entre un filón capa y una colada: En la Figura 93, se ven los (5) (6) esquemas del filón capa que normalmente no posee vesículas y posee “calcinados” el techo y la base por los efectos del metamor- Figura 91. (1), (2), (3), (4), (5) y (6) distintos diseños fismo de contacto o térmico, y el esquema de diques de origen ígneo. Cada diseño responde a de la colada que en general posee vesículas las caracteristicas estructurales de la roca de caja hacia su parte superior y solamente la base combinadas con el mecanismo de intrusión. afectada por metamorfismo térmico. En la colada las vesículas se encuentran en la parte simples (poseen una composi- superior por razones gravimétricas.­ ción uniforme) diferenciados (se produce dife- renciación “in situ”, posee dis- Los diques tinta composición en la parte pueden ser: superior respecto la inferior compuestos (formados por dos o más pulsos de magmas dis- tintos) Filón capa colada múltiples (diques formados por dos o más pulsos de un Figura 93. Esquemas de un filón capa y de una cola- mismo magma) da volcánica con sus caracteres diferentes

ELEMENTOS {DE GEOLOGÍA GENERAL estudio de LAS ROCAS ERUPTIVAS 191

Geologi�a corregido 1.indd 191 13/7/10 13:15:08 Morfología de un plutón: Los distintos asimilando a la roca de caja. Inyección forza- aspectos que se pueden observar en el contac- da es cuando el magma se abre paso a través to de un plutón con su roca de caja se aprecian de la roca de caja por efecto de la presión. en la Figura 94. Reemplazo metasomático cuando el magma gradualmente va reemplazando las rocas de caja: es el caso de los contactos transicionales o graduales.

granitos atectónicos (emplazados en un perío- do de calma tectónica) Figura 94. Esquema del contacto entre un cuerpo granitos pretectónicos plutónico y su roca de caja. Se reconocen el techo (emplazados en un perío- del plutón compuesto por roca de caja integrada tipos de do previo al tectónico) por materiales sedimentarios, ígneos y/o meta- granitos sintectónicos ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS emplazamientos mórficos afectados por metamorfismo de contacto (emplazados durante la representado por el rayado, apófisis que son cuer- actividad tectónica, son pos ígneos aproximadamente tabulares emitidos los más comunes) por el plutón, los colgajos que corresponden, a granitos postectónicos modo de penínsulas, roca de caja rodeada casi (emplazados posterior- completamente por el magma del plutón y xenolitos mente a la actividad que corresponden a trozos de rocas de caja incor- tectónica) porados por el plutón y asimilados parcialmente. El contacto puede ser neto o gradual o sea el pasaje entre la roca ígnea y su roca de caja puede ser Criterio de edad relativa entre un plutón y su en forma brusca o gradada a lo largo de metros, caja, Figura 95: { en el primer caso el contraste energético entre las roca ígnea y la de caja es grande (caso de los caso 1 plutones epizonales o próximos a la superficie) y en el segundo caso es parecido (caso de los plutones catazonales intruidos en profundidad).

Tipos de contacto

Los contactos entre la roca de caja y el plu- tón pueden ser:

caso 2 rectos dentados sinuosos machimbrados transicionales { Mecanismos de intrusión: se refiere al mecanismo natural de emplazamiento del magma en la roca de caja. Se denomina Stoping al magma que invade una zona gradualmente y va desplazando y

192 estudio de LAS ROCAS ERUPTIVAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 192 13/7/10 13:15:08 caso 3 4.- variaciones químicas y mineralógicas. 5.- brechas. 6.- inclusiones (enclaves y xenolitos)

Estas observaciones, con las que siguen a continuación, se deben anotar en la libreta de campo y luego le sirven al geólogo, en sus aná- lisis de laboratorio y con los datos volcados en el mapa geológico se hacen las correspon- dientes inferencias y deducciones en este caso sobre las rocas ígneas observadas. Figura 95. Estos tres ejemplos son muy demostra- tivos del quehacer geológico ya que se aplica el conocimiento estratigráfico (el estrato inferior es Petrografía más antiguo que el superior) y el de intrusividad (la roca generada por la intrusión magmática es pos- Una de las primeras observaciones que se ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS terior a la roca que intruye), permitiendo ello ubicar hacen sobre una roca es su color. Luego se en el tiempo los eventos geológicos (estratos A, B y aprecia su grado de friabilidad­ (compacta, la plutonita C). El rayado simboliza el efecto térmico friable, muy friable, etc.), su fractura (irregu- de contacto producido por la intrusión del plutón en lar, astillosa, concoide, subconcoide, etc.), su la roca de caja. Se dan los resultados posibles en textura, su composición mineralógica y final- los tres casos colocando el evento más antiguo en mente se la clasifica. la parte inferior de las soluciones. Por su textura entendemos todos aquellos caracte­res de las rocas debidos a la relación de contactos que tienen los distintos componentes En el caso 1 existen dos posibilidades de minerales entre sí y a la perfección de la crista- secuencias geológicas, la a) y la b), en los dos lización o recristalización. Es una característica casos B es la roca más antigua o el suceso geo- muy importantes de todas las rocas ya que lógico más antiguo representado; el plutón (C) brinda información físicoquimica que indica el se sabe solamente que fue posterior a (B) por el ambiente de formación, por ejemplo si es ígnea efecto térmico provocado sobre la roca de caja, plutónica o volcánica (hubo fusión), si es meta- pero no se sabe si por nivel de intrusión pudo mórfica (no hubo fusión pero si transformacio- ser posterior a (A) también ya que no lo afecta nes minerales y texturales) o si es sedimentaria térmicamente, ello hace que el caso 1 tenga química, epiclástica o piroclástica. dos soluciones. El estrato (A) por el principio Según su cristalinidad una roca es holocris- de superposición es posterior al estrato (B). El talina cuando todos sus componentes están caso 2 muestra dentro de A restos del granito cristalizados; holohialina cuando toda la roca producidos por erosión lo que significa que está constituida por vidrio volcánico y mero- hubo un período erosivo sobre B hasta dejar cristalina cuando la roca está constituida por expuesto a la intemperie al granito. Los casos 2 cristales y vidrio volcánico. y 3 tienen cada uno las respectivas soluciones Si los componentes minerales de una roca indicadas en la Figura 95. no se observan a simple vista se dice que ésta es afanítica (p.e. vitrófiro); cuando sus compo- Observaciones que se realizan en las rocas nentes minerales se observan a simple vista es ígneas. Las características principales que el fanerítica (p.e. granito). geólogo observa en el campo sobre las rocas Las rocas afaníticas son microcristalinas ígneas son: cuando sus componentes minerales son obser- vables con el uso del micro­scopio; criptocrista- 1.- variaciones texturales por enfriamiento, lina cuando sus componentes son detectados bordes congelados. solamente con el uso de los rayos x. 2.- presencia de amígdalas y vesículas. Se debe observar la morfología externa cris- 3.- fluidalidad. talina definiendo:

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL estudio de LAS ROCAS ERUPTIVAS 193

Geologi�a corregido 1.indd 193 13/7/10 13:15:09 cristales ideomorfos: son aquellos que al mismo tiempo por ambos individuos cris- conservan completa su morfología cristalina talinos. Existe un número de moléculas que externa. Equivalentes automorfo y euedral. por su posición en el medio son solicitadas Cristales xenomorfos: son aquellos que no por fuerzas parecidas por ambos cristales conservan su morfología­ cristalina externa. que no les permite adosarse a ninguna de las Equivalentes: allotriomorfo, anhedral. dos estructuras. El número de estas molécu- cristales hipidiomorfos: son aquellos que las “ indecisas” es mínimo y la situación lleva conservan parte de su morfología cristalina a que la frontera entre los cristales sea míni- externa. Equivalentes: hipautomorfo, sube- ma (como ocurre entre las placas del capara- dral. zón de una tortuga o las burbujas de espuma de jabón), por ello se generan las estructuras En caso de que la roca posea inequigranu- observadas (rocas = tortuga = burbujas). La laridad marcada se observará la distribución textura varía cuando aparecen otras fases de los tamaños de grano (al azar, en capas o minerales, y aún más cuando aparecen más bandas, en agregados, etc.). fases. En todos los casos el sistema tiende a

ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS Se observará la distribución de los compo- una configuración de mínima energía, donde nentes minerales más distinguibles, en este hay una tendencia a que se formen puntos caso se alude al grado de homogeneidad de la triples y ángulos de 120º (los contactos con composición mineral. puntos triples de ángulos de 120º utilizan Cuando haya minerales de hábitos más o menor cantidad de material del medio que menos laminar, tabular o alargado, se apre- otros tipos de diseño). ciará si hay posición prefe­rente en capas o A la inversa, cuando un material rocoso en líneas, o sea si hay o no homogeneidad homogéneo se rompe por efectos de la P estructural. tiende a hacerlo por medio de fracturas con Se observará si hay minerales incluidos en ángulos de 120º. Lo mismo ocurre con el otros (al microscopio) y si hay interpenetra- barro de un charco cuando se deseca. ción entre minerales que están en contacto. Se La regla del fracturamiento establece que observará si existen xenolitos o fragmen­tos de la fragmentación de los materiales elásticos rocas de caja incluidos en la roca ígnea. se produce repentinamente por fracturas con ángulos de 120º, mientras que en los materia- les no elásticos tienen lugar secuencialmente Texturas y las fracturas nuevas se unen a las viejas en ángulos de 90º. La textura es el arreglo espacial de los mine- Tanto la tensión superficial de las pompas rales de una roca; existen distintos tipos de de jabón, como el agrupamiento de minerales texturas y estas son indicadoras del ambiente en una roca ígnea o el plegamiento generado fisicoquímico de formación de la roca. por la deshidratación de un tomate en su piel tienen algo en común que es el de producir superficies mínimas. Todos estos procesos TEXTURA PETROGRÁFICA (Extraído de se caracterizan por minimizar el trabajo o la “Patrones y pautas en la naturaleza” de energía. Tres rectas son los elementos míni- P.S.Stevens en BCS, 55, 1986. mos que pueden ser unidos en un solo punto al subdividir un plano. Cuando en un medio ígneo crece un cristal La Naturaleza no puede fabricar un copo llega un momento que choca con otro conti- de nieve pentagonal; ni tampoco unir una guo, por lo general ambos llevan un ordena- fisura nueva con otra vieja en un ángulo miento atómico similar (si son de la misma diferente de 90º. De modo similar ha de especie) pero uno girado respecto del otro. incrementar la superficie de un organismo En este caso se establece un conflicto respec- grande si éste tiene que funcionar como uno to al control de los átomos y moléculas que se pequeño. El crecimiento de una parte afecta hallan en el medio, los cuales son solicitados al crecimiento del conjunto.

194 estudio de LAS ROCAS ERUPTIVAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 194 13/7/10 13:15:09 Granosa: corresponde a agregados cristali- (los hay de formas irregulares) con longitudes nos mono o poliminera­les faneríticos (se ven a variables entre la decena de metros y 3 o 4 km simple vista) o afaníticos (solo se ven a la lupa y espesores variables entre algunos metros a o microscopio) una centena de metros. Por lo común son de Por el tamaño de grano (o tamaño de las composición granítica aunque los puede haber unidades minerales constituyentes) las textu- de composición intermedia y hasta gábrica. ras granosas, Figura 96, se clasifican en: Son cuerpos zonados cuyas partes centrales o núcleos suelen ser de cuarzo y poseen impor- granosa fina tancia económica (micas, cuarzo, feldespatos, —————————————1 mm minerales de uranio, triplita, lepidolita, ambli- granosa mediana gonita, berilo, turmalinas, apatita, etc.). Dentro —————————————1 cm de estos tipos de rocas se han encontrado los granosa gruesa cristales de mayor tamaño de la naturaleza —————————————3 cm (cristales de feldespatos de hasta 9 m de lon- granosa muy gruesa gitud). Otra variedad de textura granosa es la por- ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS firoide que está constituida por una textura granosa fina a mediana dentro de la cual se destacan cristales, por lo general, de feldes- patos con tamaños 5 a 10 veces mayor que los demás componentes­ minerales. Por lo general estas texturas se dan en rocas de composición 1 cm granítica.

Figura 96. Roca plutónica. Se observa una textura Textura porfírica: esta textura que es carac- holocristalina policomponental, se aprecian mine- terística de las rocas volcánicas o efusivas rales ideomorfos, hipidiomorfos y xenomorfos de (Figura 97). Está constituida por fenocristales granometría mediana. mayores (por lo general poseen tamaños entre 1 mm y 1 cm) en general idiomorfos o hipidio- morfos, “flotando” dentro de la pasta que es Estos límites se tomarán con carácter aprecia- una masa de grano fino, afanítica o vítrea. tivo, dado que en una misma roca puede variar el tamaño de grano de un mismo mineral y además, distintos minerales de una misma roca pueden tener distintas dimensiones. La textura granosa es típica de las rocas plutóni­cas. En el caso de aquellas derivadas de la cristalización magmática significa que el magma ha cristalizado “completamen­te” o sea “todos” sus componentes o por lo menos la mayor parte de ellos (salvo los fugitivos). Como ejemplo de textura granosa fina tene- Figura 97. Textura porfírica. Se halla compuesta por mos las aplitas que son rocas, por lo gene- fenocristales y pasta, esta última puede ser vítrea ral, filonianas cuya composición­ mineralógica y/o microcristalina. La pasta es siempre afanítica puede ser variable entre los términos graníti­ o sea que microscópicamente no se observan sus cos y gábricos, siendo los primeros los más componentes. abundantes. Los cuerpos filonianos aplíticos generalmente están intruyendo cuerpos­ graní- ticos y sus cajas. Esta textura indica por lo menos dos eta- Como ejemplo de textura granosa muy pas de formación de la roca. Una, la primera, gruesa tenemos las pegmatitas. Las pegma- es la formación de los fenocristales en profun- titas son cuerpos por lo general lenticulares­ didad (cámara magmática) donde tuvieron

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL estudio de LAS ROCAS ERUPTIVAS 195

Geologi�a corregido 1.indd 195 13/7/10 13:15:09 tiempo y comodidad de cristalizar y la otra, volcánicas es la escoriácea (por su parecido a cuando ese magma semicristalizado erupta y las escorias de los altos hornos). se enfría bruscamente y por lo tanto no tiene Cuando una roca es enteramente vítrea o tiempo de cristalizar o si lo hace es en forma se compone casi en su totalidad de vidrio reci- imper­fecta justificando en este último caso las be el nombre de vidrio volcá­nico, la estruc- pastas microcristalinas­ e hipocristalinas que se tura es vítrea. Si en la masa de vidrio hay distinguen de las pastas vítreas que han sufrido fenocristales, la estructura se denomina vitro- para su formación un violento enfriamiento. porfírica. Una roca podrá ser a la vez porfírica La descripción de la textura porfírica debe y vesicular, o porfírica y amigdaloide, etc. tener en cuenta independientemente los carac- teres de la pasta y de los fenocristales. En cuanto a estos últimos valen la mayoría de las Significado de las estructuras indicaciones dadas para la descripción de las texturas granosas; cuando ello es posible, se Como la estructura es el resultado del proce- debe aplicar también a la pasta. Se debe recor- so de enfriamiento o cristalización, la caracte- dar que cuando la lava asciende transporta rización de la estruc­tura contribuye a entender ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS desde la profundidad a los fenocristales. la génesis de la roca. Las condicio­nes de enfria- Es importante la apreciación de la por- miento de una masa fluida o semifluida, y ción (%) de fenocristales y pasta en la roca, sobre todo de la velocidad de enfriamiento de también la distribución del tamaño de los la cristalización, depende de las posibilidades fenocristales, ya que este puede ser netamen- de pérdida de calor de esa masa, ello es fun- te distinto del tamaño de grano de la pasta ción de la magnitud del cuerpo ígneo (cuanto o pasar al mismo por variación progresiva mayor sea el cuerpo el enfriamiento será más (textura seriada). lento), en parte también su forma (tabular, La distribución subparalela de minerales cilíndrico, globoso, etc.) lo cual determina la planares o alargados se atribuye a orientación relación superficie-volumen (un cuerpo de por movimiento del mate­rial en su estado forma esférica se enfría más lentamente que de fluidez previo a la consolidación. A este un cuerpo de forma irregular e igual volumen carácter textural se lo denomina fluidalidad; a que el esférico ya que ofrece mayor superficie la misma se atribuye también la existencia de para enfriarse). bandas o guías de los fenocristales.­ El enfriamiento también depende de la pro- Otros caracteres de interés son: la existen- fundidad a la cual consolida la masa ígnea, cia de oquedades o vesículas que cuando siendo muy lento en cuerpos profundos donde están rellenas de algún componente­ mineral la roca de caja suele ser refractaria o sea posee secundario (ópalo, calcedonia, calcita, ceoli- baja conductividad calórica. El extremo de ta, cuarzo, etc.) se denominan amígdalas. Se rapidez de enfriamiento se registra en las habla respectivamente de textura vesicular o lavas extruídas sobre la super­ficie terrestre, en amigdaloide. El origen de la vesícula se debe medio subaéreo o subácueo. a la separación por descenso de la P de la fase volátil que burbujea en el magma líquido y cuando este se solidifica queda la burbuja Clasificación de las rocas (vesícula) “congelada”. Estas son frecuentes eruptivas en las coladas basálticas especialmente en la parte superior de las coladas donde se con- Se las puede clasificar por tres caracteres centran por razones gravimétricas. Cuando di­stintos: por su localización geológica, por las vesículas son tan numerosas que se hallan su composición química y por su composición separadas unas de otras por delgados tabiques mineralógica. la estructura se denomina pumícea (piedra pómez). Las vesículas pueden no ser esféricas A) Por su localización geológica (como ya sino lenticulares, en cuyo caso interesa apre- fuera mencionado) ciar si hay isoorienta­ción de las mismas debi- do a la fluidalidad. Otra estructura de las rocas a) Extrusivas o efusivas o volcánicas

196 estudio de LAS ROCAS ERUPTIVAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 196 13/7/10 13:15:09 Tabla 23 b) Hipabisales intrusivas Williams Rosenbusch Lessing c) Plutónicas } rocas ácidas >66% >65% >58% rocas intermedias 66-52 65-52 58-51 Las rocas extrusivas o efusivas son las erup- rocas básicas 52-45 51-44 tadas por los volcanes en forma de lavas rocas ultrabásicas <45 <44 terminando su consolidación en la superficie terrestre. Las rocas intrusivas son las que se terminaron de formar dentro de la corteza 2) Se pueden clasificar, también, por la can- terrestre, dentro de ellas, las plutónicas, se for- tidad relativa de ciertas moléculas. Se suelen maron a grandes profundidades (del orden de comparar los óxidos de Na y K con la alúmina los kilómetros) y forman parte de los grandes o la sílice total que posee la roca, de tal manera cuerpos que por lo general ocupan volúmenes que si: 3 de varias decenas de Km (batolitos). Las rocas ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS

hipabisales se forman a profundidades meno- Si nNa2O + nK2O> nAl2O3 la roca es alcali- res y aparecen en cuerpos intrusivos de mucho na, a la inversa la roca es no alcalina. menor tamaño, por lo general son cuerpos

tabulares (diques). Si nNa2O + nK2O> nSiO2 , es lo mismo que Esta clasificación se basa en las condiciones en el caso anterior pero referido a la sílice de emplazamiento del magma y se corres- o bien 2 ponde bastante ajustadamente con la clasi- (Na2O + K2O) ficación de estructuras (las rocas plutónicas alcalinidad: d= ------

poseen estructuras granosas, las rocas volcá- SiO2 - 43 nicas poseen estructuras porfíricas y las rocas hipabisales según su nivel de emplaza­miento Todos estos resultados se expresan en núme- se van a parecer más a una roca plutónica o a ro de moles. una roca volcánica). Por lo tanto para la clasifi- cación correcta de una roca sólo podrá hacerse deduciendo a través de la textura el lugar de alcalino (del árabe: al-qaly = sosa) emplazamiento o su localización geológica. 1.- minerales ricos en Na y/o en K Por eso en el caso de las rocas hipabisales para 2.- en rocas magmáticas saturadas donde

su clasificación se agrega el prefijo pórfiro X, Na2O + K2O > Al2O3. En este caso el Na y el según su textura se parezca más a la de una K se encuentran en los feldespatos alcalinos roca volcánica o a una roca plutónica (p.e. y micas, y si hay exceso de anfíboles (riebec- pórfiro andesítico­ se llama a la roca hipabisal kita) o en piroxenos (egirina). que posee una textura más parecida a la de 3.- En rocas magmáticas subsaturadas

una roca volcánica y cuya composición es la donde el Na2O+K2O> SiO2 que contienen de una andesita; pórfiro diorítico si su textura leucita y nefelina si hay suficiente alúmina. se parece más a la de una roca plutónica y su Este calificativo se aplica también a rocas composición es similar a la de una diorita. En bastante distintas, p.e. a los granitos (rocas estos dos ejemplos se observa que composicio- saturadas) que contienen del 10 al 15% de

nalmente no hay mayor diferencia). Na2O+K2O, pero también a los basaltos (rocas subsaturadas) que no contienen mas B) Por su composición química (se las del 5%. puede clasificar de dos maneras distintas que se complementan) C) Por su composición mineralógica 1) Las rocas se clasifican según el % de sílice Las rocas intrusivas y efusivas son clasifi- total, de tal manera que se crean las siguientes cadas con criterios modales, riguroso para las subdivisiones, ver Tabla 23: primeras y no tanto para las segundas ya que

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL estudio de LAS ROCAS ERUPTIVAS 197

Geologi�a corregido 1.indd 197 13/7/10 13:15:09 el grano fino e inclusive el vidrio obstaculi- Rocas sobresaturadas (rocas que contienen zan la determinación mineralógica precisa. cuarzo) La rocas efusivas y filonianas son clasificadas Rocas saturadas (rocas que no contienen ni sobre bases mixtas químico-mineralógicas. cuarzo ni minera­les subsaturados como olivi- La clasificación modal internacional de nas y feldespatoides) las rocas intrusivas y efusivas se basa sobre el Rocas subsaturadas (rocas que contienen índice de color M (porcentaje volumétrico de minerales subsatura­dos como olivinas y fel- minerales coloreados que incluye los minera- despatoides) les opacos y no silicáticos como los carbona- tos). Todas las rocas con M>90 (o sea con más b) Como existe una correspondencia estricta del 90% de minerales coloreados) se denomi- entre la composi­ción química y mineralógica nan ultramáficas (campo 16) y se distinguen se comprende también que estas clasifica- sobre la base de minerales predominantes ciones son correspondientes. En el cuadro (hornblenditas, piroxenitas, carbonatitas, etc.). siguiente se aprecia que la base principal de Aquellas con M<90 se clasifican sobre la base la clasificación mineralógica se basa en los del porcentaje relativo de tres componentes: siguientes minerales: plagioclasas, feldespatos ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS feldespatos alcalinos (A) (ortoclasa, sanidina, potásicos y cuarzo. microclino, albita, etc.), plagioclasas (P) (oligo- clasa a anortita) y según los casos (Q) (cuarzo) En las clasificaciones de las rocas eruptivas o (F) (nefelina, leucita, analcima, sodalita,etc.) se pueden distinguir: dado que estos minerales son entre ellos anti- técticos (no coexisten en un ambiente ígneo). minerales principales: son aquellos que A cada campo así definido le corresponde un constituyen el 97% de la roca [cuarzo, feldes- nombre al cual se le puede agregar un adjetivo patos potásicos (ortosa, sanidina y microcli- basado sobre uno o más minerales caracterís- no), plagioclasas (albita, oligoclasa, andesina, ticos o sobre el índice de color bajo (leuco) o labra­dorita, bitownita y anortita), olivinas, alto (melano) que presenta la roca. Posteriores piroxenos, anfíboles, micas]. especificaciones corresponden a la textura, minerales accesorios: constituyen el 2% de que puede ser equigranular o porfírica, o la roca. [magnetita, apatita, fluorita, pirita, parcialmente vítrea, y la estructura que puede titanita, circón, turmalina, rutilo, etc.]. ser isótropa, orientada, vacuolar, orbicular, minerales secundarios: son los minerales zonada, escoriácea, etc. que se generan por la alteración de ciertos minerales principales y accesorios. [cloritas, a) Se las puede clasificar según la presencia arcillas, ceolitas, etc.]. de cuarzo y la presencia de minerales con mucha deficiencia en sílice (como son los fel- La Tabla 24 muestra la clasificación de las despatoides y las olivinas) en: rocas ígneas de acuerdo a la composición mineralógica porcentual.

Tabla 24

minerales granito granodior tonalita sienita diorita gabro cuarzo 25% 21 20 —- 2 —- FK 40 15 5 76 3 —- oligocl. 26 —- —- 8 —- —- andesina —- 46 57 —- 64 —- labrador. —- —- —- —- —- 65 biotita 5 3 4 2 5 1 anfíbol —- 13 8 7 5 1 ortopiroxenos. —- —- 1 —- 3 clinopiroxenos. —- —- 3 —- 8 14 olivina —- —- —- —- —- 8

198 estudio de LAS ROCAS ERUPTIVAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 198 13/7/10 13:15:10 En este cuadro se observa que de izquierda olivinas——→piroxenos——→anfíboles——→biotita a derecha,­ es decir de ácido a básico, las pla- básico—————————————————→ácido gioclasas se hacen más básicas (cálcicas, ya

que disminuye la SiO2 de su composición) y Habiendo cuarzo no puede haber olivina también disminuye la proporción de minerales magnesiana (forsterita) y es poco probable la sódicos y claros respecto de los fémicos. El presencia de piroxenos. cuarzo, como mineral importante de las rocas Resumiendo, vemos que las rocas básicas comunes, aparece en la tonalita (variedad cuar- poseen como minerales fémicos dominantes cífera de la diorita), granodiorita y granito. olivina y piroxeno, las inter­medias poseen En cuanto al tipo de los minerales fémicos predominantemente anfíboles y en las rocas presen­tes en los distintos tipos de rocas se ácidas predomina la biotita y los anfíboles deduce que al pasar de básico a ácido dismi- (granodioritas). nuye su frecuencia en el siguiente orden:

Equivalencias composicionales de las rocas eruptivas, Tabla 25. ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS

Tabla 25

VOLCANICAS riolitas riodacita dacitas traquita andesita basalto

Pórfiro riol. P.rioda. P. dac. P.traq. P.and. P.basal. HIPABISAL Pórfiro granít. P.granod. P.tonal. P.sien. P.dior. P.gábrico

PLUTONICAS granito granodiorita tonalita sienita diorita gabro

P=pórfiro

Otra manera de clasificar a las rocas ígneas es por medio de dos triángulos equiláteros que comparten las bases. Se basa en la proporción de minerales esenciales. Se toman como refe- rencias el cuarzo (Q), los feldespatos alcalinos (A), las plagioclasas (P) y los feldespatoides (F), Cada mineral ocupa en un 100% los vér- tices de ambos triángulos, y estos se dividen en sectores que corresponden a los distintos tipos de rocas ígneas, Figura 98. La clase 16 no está representada y se trata de rocas ricas en minerales de Fe y Mg. Un mayor detalle puede verse en Streckeisen 1974.

Figura 98. Diagrama triangular de clasificación de las rocas ígneas

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Geologi�a corregido 1.indd 199 13/7/10 13:15:10 VULCANISMO en profundidad las partes son las mismas: una fuente de magma y gas y un depósito El volcán es la parte emergente en super- más superficial. ficie de un sistema magmático de grandes El mecanismo de funcionamiento es el dimensiones que se extiende en profundidad. siguiente: en el manto terrestre a unos 100 El magma generado por fusión parcial del km de profundidad, o en la corteza, las rocas manto asciende y se va descomprimiendo y se se funden parcialmente. Estos líquidos son acumula en un depósito denominado cámara menos densos que las rocas que lo contienen magmática. Desde esta cámara es donde se y ascienden por empuje de Arquímedes. alimentan las erupciones volcánicas. De tal Cerca de la superficie las rocas de caja son manera que el estudio de las erupciones vol- menos densas, se igualan las densidades cánicas es inseparable del estudio del sistema y el ascenso se detiene y va generando magmático situado en profundidad y donde el un depósito (cámara magmática) a algunos volcán es solo su manifestación visible. kilómetros debajo del volcán. Allí es donde Una erupción volcánica es un acontecimiento se prepara la erupción, se separan los voláti-

ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS que se desarrolla a lo largo de mucho tiempo y les estos ejercen presión sobre el techo de la de evolución compleja. Por ejemplo, la erup- cámara magmática y vencida la resistencia ción de 1980 del volcán Santa Helena, ubicado de la roca se produce el ascenso final de la en el NO de USA cerca del límite con Canadá, mezcla de lava y gas hasta producir la erup- se prolongó desde 1980 a 1989; la del Monte ción a través de un conducto denominado Pelee en la Martinica, destruyó al Pueblo Saint- chimenea. Pierre, ocurrió en 1902, previamente había La comprensión de este mecanismo estado amenazante durante dos años. El Monte comenzó en la década de los años 60 por Pelee emitió un domo de lava muy viscosa que investigadores como W. Burnham, químico periódicamente se fue destruyendo por fuertes norteamericano que valoró la importancia de explosiones. Una de ellas, agosto de 1902, arra- la composición de los magmas, y a G. Walker só al pueblo de Morne Le Rouge, matando a sus y R. Fisher los primeros que estudiaron los 1000 habitantes. depósitos volcánicos. L.Wilson, vulcanólogo Los regímenes más comunes de los volca- inglés propone los primeros modelos físicos nes ocurren en las dorsales centro oceánicas del ascenso y la descompresión del magma. y luego en el Arco de Fuego del Pacífico. Las erupciones más espectaculares son la plinia- na, caracterizada por la emisión más o menos ¿Donde se forman los edificios volcánicos? vertical de cenizas (llamado así en homenaje En el siglo XIX se pensaba que por debajo a Plinio el Joven que en el año 79 describió la de una delgada corteza sólida la Tierra esta- erupción del Vesubio), y la de coladas piro- ba fundida, se pensaba que si se fisuraba esta clásticas, en las cuales la mezcla de gases y corteza se producía la erupción volcánica. lavas fundidas, emitida por la boca eruptiva, Hoy en día se sabe que los focos de magma fluye por el suelo a gran velocidad. no están en todas partes debajo de nuestros pies. La Tierra es fundamentalmente sólida, pero tiene que evacuar la energía desprendi- ¿Que es un volcán? Es la parte termi- da por la radioactividad y el calor residual: nal de una vasta máquina subterránea, el por lo tanto está animada por movimientos camino por el cual asciende material rocoso grandes de convección que mezclan el manto fundido (magma). Según la naturaleza de y hacen que asciendan hacia la superficie este magma, el contenido de gases disuel- las rocas calientes de las profundidades a tos y el tipo de erupción, el edificio adopta una velocidad de algunos centímetros por formas muy variadas: cono perfecto como año. Estas corrientes convectivas provocan el Estrómboli, domo como en Hawaii, crá- el movimiento de las placas litosféricas gene- ter como el Santorín y gigantescas fisuras rando aberturas en los océanos, formación como en las dorsales centrooceánicas. Pero de montañas, etc. Y ascensos más localizados

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Geologi�a corregido 1.indd 200 13/7/10 13:15:10 de decenas de kilómetros de diámetro deno- ¿Por qué entra en erupción un minados “hot spot”. Este ascenso regular volcán? de materia origina un desgarramiento del fondo oceánico de unos 60.000 km de largo En general, es el aumento de P de la cámara por el cual se produce el vulcanismo, crean- magmática el que desencadena la erupción. La do continuamente nuevas placas. También cámara se hincha hasta que las paredes ceden se producen fisuras con vulcanismos en las y la descompresión repentina eyecta una mez- áreas continentales. En las zonas de choque cla de fluido y de gas. El aumento de presión de placas también se generan volcanes como se debe simplemente a la llegada de nuevo es el caso de la Cordillera de los Andes. En magma a la cámara o a la evolución del que ya el caso de los “hot spot” se generan islas vol- se encuentra allí. Inicialmente el magma tiene cánicas como Hawai y Reunión. El 90% de volátiles (agua, anhídrido carbónico, dióxido las rocas volcánicas se genera en las dorsales de azufre) pero al enfriarse comienza a cristali- oceánicas (del orden de 1Km3 por año). zar; el líquido restante se vuelve cada vez más rico en volátiles: si se atraviesa el umbral de

solubilidad, éstos se transforman en burbujas. ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS La erupción volcánica es una consecuencia Menos denso, este magma se dilata y ejerce menor comparada con lo que ocurre en el presión cada vez mayor sobre las paredes de sistema magmático. Por ejemplo, en el Volcán la cámara magmática hasta fisurarla. A partir Santa Helena en USA, el volumen de la erup- de ahí ya nadie detiene la erupción. Pueden 3 ción de 1980 fue de 300.106 m , es decir menos intervenir otros fenómenos, pero resulta muy del 1% del depósito de magma situado a 10 difícil saber si se trata de una causa o de un km de profundidad, la Figura 99 representa efecto. Por ejemplo el hundimiento de todo un un esquema de un aparato volcánico con su bloque del volcán, como en el caso del Santa cámara de alimentación. Helena ¿puede desencadenar la erupción o es el resultado de una desestabilización del edificio provocada por el ascenso del magma? Una pregunta similar se plantea sobre el papel del agua: ¿son determinantes las filtraciones? o ¿es el magma el que al subir carga agua presente en las rocas superficiales? No obs- tante, cualquiera que sea la respuesta a estas preguntas, estos mecanismos solo pueden desempeñar un papel secundario. En todos los casos, es necesario que el magma haya llegado suficientemente cerca de la superficie procedente de su fuente profunda.

¿Por que se puede fundir una roca?

Figura 99. Esquema de un aparato volcánico que a) reducción de la P. muestra la zona de origen del magma, la acumu- b) aumento de la temperatura (grado geotér- lación de éste con formación de la cámara mag- mico, más la radioactividad del U, Th y K) mática, el conducto o chimenea de la salida del c) combinación de a y b. magma y el volcán propiamente dicho en superficie d) acción de fundentes. formado por el cono típico de acumulación de e) impacto meteorítico. eyectos piroclásticos y lávicos que a su vez cul- mina en su parte superior con un cráter generado Como se vio el magma es el producto de la por explosión. fusión parcial de un foco de la parte basal de

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Geologi�a corregido 1.indd 201 13/7/10 13:15:11 la corteza o aún de mayor profundidad en el progresa la cristalización en el transcurso del manto (> de 100 km). Estos focos pertenecen tiempo. Este magma contiene elementos volá-

a zonas activas de la Tierra que producen tiles (80 a 90% de agua, hasta 10% de CO2 y magma continuamente. menores cantidades de SO, SO4H2, HCl, etc.). El mecanismo de formación se considera: Estos volátiles a presión elevada se hallan las corrientes convectivas ascendentes hacen disueltos en el magma. Durante el ascenso la subir material ígneo desde grandes profun- presión disminuye y estos compuestos dejan didades y las descomprime. La temperatura de ser solubles y se separan en forma de bur- de fusión disminuye con la disminución de bujas que se van dilatando a medida que la P la presión por lo tanto a poca profundidad desciende. De esta manera un magma con un las rocas calientes (plásticas) comienzan a cierto porcentaje de agua al alcanzar la presión fundirse. Ese fundido es menos denso que las atmosférica aumentará su volumen unas cien rocas de caja y el magma sube a la superficie veces. Esto explica las grandes velocidades por efecto del empuje por flotación (Principio de eyección alcanzadas en ciertas erupciones. de Arquímedes). Este mecanismo se continúa Hay estudios modernos que sugieren que los mientras dure la acción convectiva profunda gases recién en los últimos 100 m de la chime- ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS (puede ser varias decenas de millones de nea aumentan la presión o se desmezclan y no años). Como en las proximidades de la super- en la cámara magmática como se suponía. ficie las rocas de caja suelen ser menos densas (rocas sedimentarias porosas, granitos, etc.) que el magma, el ascenso de este se frena (se ¿Cómo asciende el magma a estanca) y comienza acumularse formando un través de las rocas? depósito (cámara magmática). Estas cámaras pueden llegar a solidificarse formando los Esto depende de la profundidad donde macizos plutónicos y posteriormente la tec- se inicia el ascenso. Si las primeras gotas de tónica las puede elevar y luego la erosión las magma se inician a unos 50 km, el proceso es puede poner al descubierto. La acumulación muy gradual. Al principio las gotas están muy de magma en profundidad repercute en la aisladas y asciende por contraste de densidad. superficie por un hinchamiento y por fenóme- La fusión aumenta progresivamente por dis- nos de fisuración, que acompañan a la defor- minución de la P. Cuando el magma alcanza mación, dando lugar a los sismos volcánicos valores del 3 o 5 %, las gotas se conectan entre que facilitan el ascenso del magma. Estos son ellas, la roca se va deformando plásticamente signos precursores que anuncian una próxima y eyecta el magma a modo de una esponja erupción. mojada a la que se aprieta. Se necesita dece- La cámara magmática desempeña un papel nas o centenas de años para que el magma fundamental. Como el caudal de una erupción recorra así varias decenas de Km. Más arriba, volcánica es mucho mayor que el caudal del en la corteza, la deformación es menos fácil: sistema de conducciones profundas que carga siempre gracias a la diferencia de densidad el a la cámara, la erupción volcánica sólo es posi- magma se infiltra fracturando las rocas; y en ble si se ha acumulado una cantidad suficiente la superficie el gas se convierte en el motor de magma en dicha cámara. principal. Todo puede pasar en menos de una Dentro de una cámara el magma se enfría hora o en pocas horas. En el conducto eruptivo progresivamente, se forman cristales en un el magma experimenta gran descompresión. orden determinado (cristalización fracciona- Todos los componentes volátiles se transfor- da). Estos cristales incorporan determinados man en burbujas de gas que se dilatan: son elementos químicos de los cuales se empobre- ellas las que propulsan el líquido como lo cerá el líquido residual. De igual manera el hacen las burbujas en una botella de gaseosa líquido residual se enriquecerá­ relativamente recién destapada. en aquellos componentes que no entraron en la composición de los minerales formados. Por lo tanto el líqui­do residual va cambiando constantemente de composición a medida que

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Geologi�a corregido 1.indd 202 13/7/10 13:15:11 ¿Por qué existen diferentes tipos El escenario eruptivo depende también de de erupciones? la estructura geométrica del volcán. Pero una tras otras las erupciones la modifican y por lo No todos los magmas tienen el mismo com- tanto nunca se reproducen exactamente las portamiento. Según el ritmo de la fusión y la mismas condiciones. En realidad cada erup- roca inicial se observa en la superficie toda ción es el resultado de una historia particular. una gama de lavas. Van de los basaltos en las dorsales oceánicas, los más fluidos, a las rioli- tas muy ricas en sílice y en gas, cien mil veces ¿Cuantos volcanes activos más viscosas. Esta diferencia de viscosidad es existen actualmente? crucial. Un depósito de magma fluido evolu- ciona en algunos años y se derrama en forma En período histórico han tenido erupciones de coladas de lavas rápidas que modelan más de 600 volcanes. Se estima en más de 1300 los grandes volcanes de suave pendiente. En los volcanes que se consideran no apagados, cambio se necesitan centenares de años para sin contar la intensa actividad submarina. que surja un magma viscoso. Este alimenta ¿Son más numerosas las erupciones en la ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS erupciones explosivas y es la causa de los actualidad? No, pero el riesgo volcánico ha edificios cónicos. Pero, entre dos extremos, aumentado debido a una población cada vez no existe una relación simple entre una com- más densa en las proximidades de las zonas posición determinada y un tipo eruptivo con- peligrosas. Alrededor del Vesubio, dormido creto. Aunque la viscosidad es determinante, desde 1994, viven unos 2 millones de personas su contenido en gas también lo es. Según sin contar las que rodean los campos flegreos las condiciones de la cámara magmática y el del otro lado de la ciudad de Nápoles. En la ciu- conducto eruptivo, un mismo volcán puede dad de México 17 millones de personas viven pasar de un régimen a otro. Por ejemplo un a 60 km del Volcán Popocatepetl del que se magma inicialmente rico en gas puede per- conocen 30 erupciones explosivas desde 1345; derlo durante el ascenso. Si queda mucho gas y también Tokio a merced del Fuji Yama. al final del recorrido, las burbujas al estallar, fragmentan el magma y expulsan un chorro muy potente de gas y rocas, mientras que en ¿Puede despertar un volcán el caso contrario el chorro se mantiene en esta- extinguido? do de colada de lava. Además el depósito no es necesariamente homogéneo y una misma Los períodos de reposo de un volcán pue- erupción puede alternar entre fases poco peli- den ser muy largos, sin que con ello en la parte grosas y fases explosivas. Así en Islandia, el baja esté desactivado. El Vesubio no tuvo en Hekla, produce cada 60 años una secuencia 500 años ninguna erupción y en 1651 recomen- siempre idéntica emite riolita durante 2 o 3 hs zó hasta hoy en día a un ritmo de 1 cada 7 años y luego basalto durante varios días. Algunos hasta 1944 y hasta ahora nada. tipos de erupciones coexisten. Es el caso de Un volcán puede ser activo durante cente- las explosiones plinianas, penachos de cenizas nares de miles de años (las islas Hawaii tienen y gas eyectados a velocidades entre 100 y 300 200.000 años y la actividad del Santorín 600.000 m/s, y de las coladas piroclásticas. Las pri- años). El Santa Helena tiene 36.000 años. Es meras emiten una mezcla menos densa que la relativamente común que aparezcan nuevos atmósfera, y el penacho se puede elevar hasta edificios volcánicos cerca de otros más anti- unos 30 km de altura, la nube se extiende por guos. La explosión del Krakatoa, ubicado en la alta atmósfera y los fragmentos de magma el Estrecho de Sonda en Indonesia, en 1883 terminan por caer. En las segundas, la mezcla arrasó completamente a esta isla de Indonesia; es más densa y desciende por las laderas del pero actualmente, un nuevo cono ocupa el anti- volcán a lo largo de decenas de km a veloci- guo cráter. Un volcán está totalmente apagado dades de 100 m/s, desbastando todo a su paso cuando el foco profundo deja de funcionar. (destrucción de Herculano y Pompeya en el El vulcanismo en el Planeta seguirá actuan- año 79 después de Cristo. do varios miles de millones de años. En una

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Geologi�a corregido 1.indd 203 13/7/10 13:15:11 primera etapa cuando la temperatura interna las provincias de Santa Cruz y Chubut, [erup- haya disminuido lo suficiente, se detendrá la tó en septiembre de 1991] hubo dos pulsos el fusión sin que cesen totalmente los movimien- primero fue una colada basáltica tranquila y tos internos (es el caso de Marte en la actuali- luego la erupción fue más explosiva y de tipo dad). Y luego se detendrán, dejando como en andesítico, el cono de cenizas sobrepasó hacia la Luna que la erosión y los bombardeos de el este las islas Malvinas. meteoritos moldeen la superficie. Dentro de la cristalización de un magma se puede destacar la concentración de volátiles. Ninguno de los cristales que se forman al prin- ¿Se puede predecir una erupción? cipio de la cristalización magmática absorben­ gases (minerales pirogénicos), en consecuen- Para prever la actividad de un volcán se cia el líquido residual se va cargando de ingre- debe de tener en cuenta la actividad pasada, dientes volátiles. En rigor, si la cristalización la frecuencia de las erupciones y el caudal de se prolonga se llegan a concentrar tantos volá- magma: cuanto más a menudo se despierta, tiles en el líquido remanente que resulta impo- mejor es la predicción. Pero no se puede deter- sible que los mantengan en solución. Entonces ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS minar el momento exacto, siendo la dificultad el líquido comienza a burbujear. Finalmente fundamental la predicción de cuando cederán la P del gas se hace tan grande que el techo las rocas. de la cámara cede y se produce una erupción Sin embargo, una erupción da ciertos avi- violenta de magma espuman­te generando sos de su proximidad con algunas semanas chorros de cenizas y piedra pómez. También de antelación: el hinchamiento de la cámara el gas es el generador de la P que impulsa a la magmática provoca una serie de modificacio- lava hacia la superfi­cie. nes perceptibles en la superficie, deformación del edificio, emisión de gases, terremotos, etc. Todos estos fenómenos son medibles, ¿Influyen los volcanes en el pero como en todos los sistemas inestables clima? el problema es comprender cuándo esta acti- vidad supera la normalidad. Todas las erup- Influyen, sin embargo no todas las erupcio- ciones violentas sucedidas recientemente se nes lo hacen. Solo las de tipo pliniano a más de han anunciado con varias semanas de ante- 10 km de altura y durante un tiempo suficien- lación gracias al estudio de estas diversas temente largo ya que modifican la absorción señales (Nevado del Ruiz en Colombia en de la radiación solar. Además es importante 1985, las autoridades evaluaron mal el alerta la situación geográfica ya que los vientos y hubo 23000 muertos). Colocar instrumentos estratosféricos no tienen la misma velocidad de observación en todos los volcanes es utópi- en todas partes. Una erupción en latitud alta co, pero en la actualidad las imágenes desde puede pasar inadvertida a escala global (por satélites son una técnica de vigilancia muy ejemplo la gran erupción de 1912 en el valle prometedora dado que la superposición de de los 1000 humos en Alaska no tuvo inciden- imágenes tomadas en distintas fechas revela cia, en cambio la erupción del Pinatubo en las variaciones en la topografía. Filipinas en 1991, hizo caer la temperatura Los volcanes están asociados, en su mayor media del hemisferio en 0,5ºC). Actualmente parte, a los cinturones­ orogénicos (Arco de la vigilancia de los volcanes por satélite forma Fuego del Pacífico, donde se produce la mayor parte del arsenal de los climatólogos. parte de los terremotos, también se hallan aso- Las cenizas emitidas no son las únicas ciados a las dorsales centrooceánicas). que producen el enfriamiento por el efecto Es bien sabido que un mismo volcán puede pantalla que hacen de la radiación solar, sino

arrojar distintos tipos de materiales en distin- también el SO2 inyectado en la atmósfera que tas erupciones y que volcanes cercanos pueden al combinarse con el vapor de agua, forma arrojar lavas de distinta composición simultá- aerosoles sulfúricos que absorben la radiación neamente (p.e. en el volcán Hudson, ubicado solar y la remiten al espacio (fue lo que suce- en territorio chileno a la altura de límite entre dió en 1812 en la erupción del Tambora en

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Geologi�a corregido 1.indd 204 13/7/10 13:15:12 Indonesia la más importante de los últimos siglos y generó lo que se llamó en 1816 el “año El aumento de presión puede producir la sin verano”. erupción y ello se puede deber a la desgasi- ficación del magma o a la llegada de nuevo magma a la cámara. Los productos de los volcanes Cuando el magma asciende, la P disminuye, lava lo que provoca la exsolución y la dilatación de volátiles la fase gaseosa. A una determinada presión materiales piroclásticos (profundidad), en la chimenea volcánica, el { volumen de gas depende del contenido de éste El gas principal arrojado es el H2O en el magma así como de la presión. Esta no (aproximada­mente el 80%), sigue el CO2, SH2, se puede estimar en profundidad ya que está SO2, CO, ClH, FH, H2, hidro­carburos, NH3, afectada por la dinámica de la corriente, o sea etcétera. no es igual a la presión de las rocas circundan- ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS tes que sí se conoce bien. Si lo fuese no habría circulación. Cuando el contenido de gas en un Temperatura de las lavas: magma es pequeño, el gas está disperso en forma de pequeñas burbujas. Para altos con- lavas basálticas varía entre 786º y tenidos de gas, la fracción volumétrica de gas 1205ºC alcanza valores del 95% a presión atmosférica. lavas riolíticas y dacíticas varía entre Esto hace que el magma se transforme en una 593º y 843ºC espuma, si la presión continúa disminuyendo, { se fragmenta y el chorro de gas llevará gotitas En el Tabla 26 se aprecia la cantidad de de magma que al caer a tierra se convierten en material volcánico arrojada por el Volcán cenizas volcánicas. Paracutín en México. Los detalles de la evolución de una fase vol- cánica, su duración y volumen, aún no pueden predecirse ya que estos detalles dependen del Tabla 26 tamaño y la geometría del sistema de alimen- tación que son poco conocidos. El Volcán Paracutin (México) en 1943 eruptó y en 9 años creció 360 m, y arrojó: Ciclos volcánicos 2.500.000.000 Tm de cenizas 1.500.000.000 Tm de lavas Muchos fenómenos naturales son más o ______menos cíclicos (el clima, los niveles marinos, la 4.000.000.000 Tm de materiales orogenia, etc.) como es el caso de la actividad volcánica. Vogt en 1972 introdujo el concepto de gran- des ciclos globales de actividad volcánica ¿Cuales son los factores que haciendo estudios de dichos depósitos en desencadenan una erupción? Hawaii e Islandia donde vio que las épocas de gran actividad y baja actividad de ambas En general una erupción se produce por zonas coincidían y determinó una periodi- aumento de la presión en la cámara magmáti- cidad de unos 40 millones de años. Con el ca, la cámara se hincha progresivamente hasta mejoramiento de los métodos de datación se alcanzar el límite de resistencia de sus paredes comprobó que a este gran ciclo se superponen a través de cuyas fisuras se percola el fluido fluctuaciones de algunos millones de años. (comienzo del ascenso del magma) y si la P es Los grandes derrames basálticos continen- suficiente el magma llega a la superficie. tales están por todo el planeta, el más cono-

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Geologi�a corregido 1.indd 205 13/7/10 13:15:12 cido es el de la India occidental, la meseta plinianas que emiten columnas verticales de del Deccan, ocurrido hace 65 Ma, donde en 10 a 40 km de altura cargadas de fragmentos unos 500.000 años se derramaron entre 1 y 2,4 de variados tamaños y en el otro extremo los millones de km3 de basaltos, ocupando una flujos piroclásticos que corresponde a una superficie de 500.000 km2 a un ritmo medio emulsión de líquido magmático y de ceniza de 2 a 5 km3 por año. Otros similares son el caliente, densa, particularmente desvastadora de Paraná ocurrido hace 125 Ma; en USA el debido a que su temperatura puede llegar a de Columbia ocurrido hace 17 Ma; el de la unos 500ºC y a que su velocidad puede alcan- Patagonia, más moderno aún. Recientemente zar a los 100 m/seg. se encontraron derrames de este tipo en el fondo oceánico, por ejemplo al oeste del océa- Plinianas (depósitos de cenizas) no Pacífico ecuatorial que ocupa una superfi- erupciones cie de 2 millones de km2 y tiene una edad de explosivas 120 M.a. (Cretácico inferior); la emisión duró flujos piroclásticos (depósitos de 3 M.a. Parece que estos grandes derrames se ignimbritas y oleadas piroclásticas) generaron en los últimos 250 M.a. (desde el

ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS { Pérmico) cada 33 M.a. Estas erupciones se Estos tipos de erupciones se pueden suce- las atribuye a los puntos calientes (hot spott). der en un mismo episodio volcánico y emiten Los hot spot serían el resultado del ascenso de caudales a una velocidad de eyección que les materiales procedentes del manto en forma de son característicos y por tanto con mecanismos penachos estrechos. físicos diferentes, que es necesario conocer por si algún día se quiere controlar el impac- Estos penachos actúan como puntos fijos to ambiental de estas erupciones. La Figura respecto de las placas que derivan, a medi- 100 muestra esquemáticamente las distintas da que las placas se desplazan estos hot spot erupciones que puede generar un volcán en dejarían en ella su rastro en forma de volcanes funcionamiento. alineados (por ejemplo las islas Hawai). El La caída de la presión en la cámara mag- mecanismo de estas plumas serían las corrien- mática reduce la solubilidad de los volátiles tes convectivas, con desplazamientos de unos (agua, anhídrido carbónico, etc.). Los gases centímetros por año, que actúan dentro del comienzan a burbujear, se dilatan y suben por manto y lo mezclan. Si bien la idea de los hot el magma líquido. Su velocidad de ascenso spot es bien admitida, posee aún muchos pun- está estrechamente relacionada con la visco- tos oscuros. Se discute si estas plumas tienen sidad del magma. En el caso de los magmas origen en el límite manto superior-inferior muy viscosos (viscosidad superior a 104 o 105 (670 km) o en la capa “D” límite del manto Pa.s), que caracterizan a las erupciones explo- inferior-núcleo (2900 km). Se encuentran tam- sivas, la velocidad de ascenso de las burbujas bién las teorías conciliatorias que dicen que es despreciable respecto a las del magma y ambos lugares son generadores de los hot spot permanecen aprisionadas en el magma mien- al sostener que hay una doble capa convectiva, tras siguen creciendo de tamaño. A medida la del manto superior y la del manto inferior, que asciende, la porosidad del magma aumen- cada una generando sus propios hot point, ta, pareciéndose cada vez más a la espuma. inclusive habría células convectivas que abar- Finalmente, la película líquida viscosa que carían todo el manto. rodea a las burbujas estalla y la mezcla se frag- menta: la fase líquida deja de ser continua y pasa al estado de un gas en el que las gotas de Tipos de erupciones magma líquido están en suspensión. Cuando la erupción se mezcla con el aire frío, se enfría Se reconocen, dentro de las denominadas y los fragmentos líquidos se solidifican origi- erupciones explosivas, diversos tipos que nando cenizas y piedra pómez. se extienden entre dos tipos fundamentales:

206 estudio de LAS ROCAS ERUPTIVAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 206 13/7/10 13:15:12 ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS

Figura 100. Esquema de las principales parte de un aparato volcánico y sus distintos tipos de erupciones. No se respetan la proporción de los tamaños ni las profundidades.

La mezcla agua-magma aumenta la explo- transportado más arriba y se condensa. Las sividad dado que el agua por el calor se partículas que transporta hacen de núcleo de vaporiza, dicho vapor se agrega a los otros condensación y se forman gotitas de agua volátiles y disminu­ye la densidad de la mezcla generando lluvias de barro. Mientras que y aumenta la velocidad inicial y se forma una el material eructado más denso se hunde columna pliniana. Si se agrega una gran canti- para formar una corriente piroclástica (muy dad de agua ocurre el efecto contrario ya que potentes y peligrosas). Estas corrientes pueden enfria al magma y este aumenta su viscosidad alcanzar velocidades de 100 m/s a lo largo de y eruptará una columna de lodo en vez de una decenas de km. La densidad de esta corriente ligera de tipo pliniano. disminuye progresivamente debido al arrastre y calentamiento del aire y a la sedimentación Las columnas plinianas tienen la particula- de las partículas. La corriente se puede volver ridad de elevar cantidades considerables de tan ligera que se eleva del suelo formando una cenizas a decenas de kilómetros de altura. La columna de erupción denominada “ignim- energía térmica del magma se transmite a la brita” (Lat. = ignis = fuego; imber = lluvia). columna eruptiva en forma de energía cinéti- Posiblemente los espesores mayores de ceni- ca. Una vez aligerada la columna se desplaza zas se originaron de columnas ignimbríticas y igual que el humo de la chimenea de una no de columnas plinianas. fábrica, dependiendo la altura que alcanza Las nubes ignimbríticas se parecen a las de la energía térmica inicial. columnas plinianas, se elevan por encima del cráter con la diferencia que la materia que La altura de estas columnas puede calcu- se eleva por encima de la colada de cenizas larse con bastante exactitud. En las columnas es ligera y tiene una velocidad inicial muy pequeñas de 7 a 8 km de altura, el vapor de pequeña. A medida que el material se eleva agua en la atmósfera es incorporado y es el movimiento se acelera y arrastra aire que

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Geologi�a corregido 1.indd 207 13/7/10 13:15:13 la calienta, haciéndose menos densa que el aire (este movimientos se parece al de una columna pliniana). La energía térmica de las cenizas calientes que se eleva se transforma progresivamente en energía cinética a medida que se alza la columna a decenas de km (la columna ignimbrítica del Tambora en 1815, se elevó hasta 23 km).

En el transcurso del siglo hay que lamentar cerca de 80.000 muertes por los efectos del vulcanismo e importantes daños materiales Figura 101. Distintas partes del cono volcánico. y un impacto no despreciable sobre el medio ambiente. Las energías puestas en juego en una erupción no pueden ser aún controladas de tal manera que la previsión, por hoy, solo Caldera por subsidencia, Figura 102. ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS puede limitar dichos efectos sobre personas y bienes.

Para prever hay que hacer vigilancia con- tinua sobre el aparato pero esto es caro. Una erupción se produce por una sobrepresión en la cámara magmática ubicada a varios kilóme- tros de profundidad. Esta sobrepresión puede ocurrir por: nueva inyección de magma, o la producción de gases durante el enfriamiento de la cámara. Cuando la presión es excesiva Figura 102. La cámara magmática está próxima a la se produce el fracturamiento de las rocas de la superficie, el peso del material volcánico que está cámara y el magma asciende por la chimenea por encima hace ceder la estructura generándose y explota en la superficie por la fuerte des- la caldera. Por las fisuras que comunican con la compresión de los gases contenidos. En todos cámara magmática puede salir lava y generar un estos casos los volátiles son los motores de las lago de lava en la depresión de la caldera. erupciones. En un magma basáltico, poco viscoso, la producción de gases en la cámara provoca la conos de lavas: (volcanes en escudo) Figura acumulación de burbujas en su parte superior 103, son de lavas basálticas tipo Hawaii, son generando una espuma. La mayor parte de conos anchos de laderas poco inclinadas. La estos gases se liberan en forma de explosiones, lava muy fluida sale por chimeneas y fisuras. o chorros de gas con una débil proporción de Mauna Loa, Hawaii (4168 msnm + 4800 m de magma (Strómboli o el Kilauea) profundidad del océano ~ 9000m.) En un magma andesítico (rico en sílice) al ser más viscoso no se produce la separación de la fase gaseosa y la explosión expulsa a la vez magma y gases produciendo penachos plinianos cargados de cenizas comparables a nubes atómicas.

Tipo de volcanes: las partes de un aparato Figura 103. Volcán en escudo volcánicose ven en la Figura 101.

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Geologi�a corregido 1.indd 208 13/7/10 13:15:13 conos de cenizas, Figura 104, cono constitui- do por capas de cenizas superpuestas.

Figura 107. Cúmulo volcán. Las lavas son ácidas y Figura 104. Cono formado por una sucesión de su viscosidad no le permite fluir. capas de cenizas volcánicas.

Maare, Figura 108, producidos por una sola Conos mixtos o estrato volcanes, Figura explosión, el cráter ha sido invadido por el 105, conos compuestos por intercalaciones de agua, p.e. en Alemania y en el S de Santa Cruz. ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS coladas y cenizas.

Figura 108. Las napas freáticas se calientan por calor magmático produciendo una erupción super- ficial explosiva que genera un cráter con poco desarrollo de aparato cónico que es llenado por Figura 105. Cono mixto aguas pluviales y freáticas.

Conos compuestos, Figura 106, volcán Tipos de erupciones que se forma dentro del cráter del volcán madre, por ejemplo el Monte Soma dentro del En general se habla de erupciones centrales Vesuvio. o en fisura, las primeras son de menor impor- tancia volumétrica.

tipo hawaiano, tranquilo, de largas coladas basálticas. tipo stromboliano, explosivo, de composi- ción intermedia a bási­ca. tipo vulcaniano, explosivo, de composición ácida. (Vulcano y Lípari islas al N de Sicilia), generan muchas cenizas. Figura 106. Volcán en volcán o volcán compuesto, tipo peleiano, ácido, se forma un tapón tipo Vesubio. en el interior de la chimenea que luego expulsa como bala, produce nubes ardientes (Martinica, 1902, 417m). Cúmulo volcán o domo, Figura 107, consti- tipo fisura, generan los plateau o trapps, tuidos por lavas ácidas viscosas. son de composición basáltica. p.e. Deccan, India: 300.000 km2, Paraná, Columbia al NO de USA, Patagonia.

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Geologi�a corregido 1.indd 209 13/7/10 13:15:14 Tipo pliniano: erupciones violentas que ácidas: son lavas en bloques, pues son más desarrollan una columna eruptiva vertical de viscosas en superficie ya que son de menor tº varios kilómetros de altura compuesta por una que las basálticas y hay un mayor grado de mezcla de gases calientes, cenizas y bloques polimerización de los silicatos. de diversos tamaños. Cuando esta columna se hace demasiado pesada como para mantener- Pilow lavas o lavas en almohadillas: se pro- se en la atmósfera, se derrumba y genera flujos ducen en derrames lávicos subácueos, Figura piroclásticos, especialmente devastadores por 109. La parte interna de la colada es fluida por su elevada temperatura (varios centenares de conservación del calor. En su flujo submari- grados) y su gran velocidad (varias decenas no se diseña la estructura cordada, cuando de metros por segundo). (Ver más adelante la encuentra un escalón como en la figura, se evolución de estas columnas en el espacio y genera por tensión por efecto de la grave- en el tiempo) dad, una fisura que comunica las partes más calientes con el agua de mar produciéndose una explosión por la evaporación violenta Tipos de lavas: cortán­dose un bloque que cae (almohadilla). ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS Repitiéndose el proceso se generan las lavas Pahoehoe o cordadas: almohadilladas. poseen superficies lisas, onduladas o cordadas. Son de menor viscosidad y mayor tº. basálticas: Aa: son bloques irregulares cubiertos por pequeñas espinas. Resultado de la mayor viscosidad causada por la menor temperatura y un menor contenido de gases.

PILOW lavas{ (lavas almohadilladas) (coladas subácueas)

Figura 109. Esquema que muestra, a la izquierda una colada que avanza sobre una pendiente y se frag- menta en bloques, por causas gravitacionales, que se van acumulando en el nivel inferior y aplastando ya que su parte central aún esta fluida, generando los pilow. El segundo mecanismo se observa a la derecha del esquema, donde por medio de una fisura se extruye material lávico que va tomando forma de pilows (almohadones) al llegar al fondo del cuerpo de agua.

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Geologi�a corregido 1.indd 210 13/7/10 13:15:14 Volátiles: el vapor de agua es el más abun- próxima, el agua comienza a evaporarse y ejerce dante. Un basalto posee 1% de agua, en 1 km3 presión hasta vencer la resistencia que produce el hay 25.106 Tm de agua o sea 25 l/m3. Los agua que ocupa el codo del sifón. En eses momento volátiles actúan como fundentes y además se produce la surgencia denominada geiser. Se fluidifican las lavas. vacía la cavidad, termina la surgencia, y se vuelve a llenar con agua repitiendo al tiempo el funciona- lavas ácidas→más viscosas y menor tº miento del mecanismo. lavas básicas→menos viscosas y mayor tº

El Kilauea, volcán activo de Hawaii, emana Distribución de los volcanes la siguiente composición de gases: Se conocen cerca de 500 volcanes en acti- agua = 60-90% vidad en el mundo, las 2/3 partes están en el

CO2 Arco de Fuego del Pacífico. Otros están en la N2 Dorsal Atlántica, Caribe, S de Italia, Antártida­ SO en orden de > a < abundancia. (Erebus, Decepción), Hawaii, etcétera. 2 ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS S Ejemplos en el país: Descabezado Cl- (Mendoza), Payen Matru (Mendoza), Quizapu

H2 (Chile) eruptó en 1932 y sus cenizas llega- CO ron a Bs.As., Socompa (Salta), Tupungato (Mendoza), Yerba Buena (Córdoba), Tromen Manifestaciones tardío volcánicas, se deno- (Neuquén), Decepción (Antártida). minan fumarolas y estas son: Los volcanes chilenos son numerosos y muchos de ellos se hallan en actividad (por solfataras: emiten vapores sulfurosos de ejemplo el Hudson que eruptó en el año 1991

SO2 (130-175º) y provocó, por la distribución de los vientos, soffioni: emiten vapor de agua (120-210º) daños a la ganadería del norte de Santa Cruz,

Mofetas: emiten CO2 a tº normal. sus cenizas sobrepasaron las islas Malvinas).

Géiseres: son surgencias de aguas calien- Según Lemarchand (1995) Nápoles está tes, intermitentes, pueden llegar hasta 400m amenazada no solamente por el Vesubio,

de altura, Figura 110. El agua contiene: SiO2, que destruyó en el año 79 las ciudades de CO3Na2, Cl, SO4K2, Mg, Fe y Na. La geiserita Pompeya, Herculano y Estabia, sino también es la roca típica constituida fundamentalmen- por los campos flegreos. Ciertas deformacio-

te por SiO2 hidratada, p.e. en Ye­llowstone, nes del suelo, a veces muy espectaculares a Nva. Zelanda, Islandia. escala de 1 siglo y otras a escala de algunos años atestiguan una actividad subterránea que puede desembocar, en cualquier momento, en una nueva erupción. En el puerto de Pozzuoli el muelle ascendió lo suficiente como para que los barcos no tuvieran calado suficiente. En la misma zona en la plaza romana de Serapeum se ven las columnas con marcas a 6 m de altura realizadas por colonias de moluscos litófagos, las marcas más altas corresponden al año 1000, Figura 110. Esquema de un posible mecanismo o sea que en esa época el agua llegaba hasta generador de un geiser. Una cavidad, producida donde están las marcas. por disolución por aguas termales, se comunica Los campos flegreos se formaron hace al exterior por medio de un sifón, Tanto la cavidad 35.000 años como consecuencia de una gran como la parte curva del sifón quedan llenas con erupción ignimbrítica que eyectó más de agua. El agua de la cavidad se va calentando por 80 km3 de material volcánico (tobas grises) el calor desprendido de una cámara magmática a temperaturas muy altas (700 a 800ºC) (el

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Geologi�a corregido 1.indd 211 13/7/10 13:15:14 Pinatubo en 1991 sólo eyectó 5 km3). El reser- éxito y se pudo organizar la evacuación de vorio magmático, con un volumen de 200 a la zona. El 7 de junio llega a la superficie 300 km3 se vació provocando la fractura de un magma viscoso formando un domo. A su techo, el cual se desplomó generando una los 5 días después de terremotos cada vez caldera de más de 12 km de diámetro. Hace más frecuentes y mucha emisión de SO2 el 12.000 años se produjo otra gran erupción Pinatubo se desató. Del 12 al 14 de junio se que generó las “tobas amarillas” que originó suceden violentas explosiones que generan otra caldera más pequeña dentro de la gran- una columna pliniana, el paroxismo llega el de. Estas tobas cubren 1000 km2 de la zona 15 de junio por la tarde. las partículas fueron de Campania y se depositaron con tempera- arrastradas hasta la estratosfera por un ciclón turas entre 200-300ºC en una emisión de 20 que en esos momentos afectaba la zona. Los a 30 km3. A estos siguieron otros episodios alisios llevaron las cenizas hasta Tailandia y menos importantes. Dentro de esta actividad Singapur (2500 km). Las cenizas caídas en la ciudad Romana de Baia quedó sumergida la zona estaban saturadas en agua y genera- bajo 15 m de agua. Hubo movimientos del ron coladas de barro (lahares) que provoca-

ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS orden de 1 m /siglo como valor medio. ron muchos destrozos. Mientras la cenizas La sísmica ha permitido reconstruir la estruc- eran proyectadas a gran altitud, corrientes tura del subsuelo de los Campos Flegreos que piroclásticas (formadas por una mezcla de definen una cámara ubicada a unos 4 km gases calientes, cenizas y bloques de diversos de profundidad que se está enfriando desde tamaños bajaban por la ladera del volcán a hace 10.000 años. Todos los sismos tienen su más de 200 km/h. Estas corrientes piroclásti- foco encima de la cámara. El calor que escapa cas fueron consecuencia de un hundimiento dilata un reservorio de agua ubicado a unos casi continuo de las partes inferiores de la 3 km de profundidad. Es probable que esta columna pliniana o del hundimiento repeti- agua condicione las deformaciones del suelo do de la columna entera (todavía no se sabe y la sismicidad registrada. con exactitud). Cuando la nube de polvo se disipó se vio que el volcán había generado El 15 de junio de 1991 el monte Pinatubo una caldera de 2,5 km de diámetro y más (isla Luzón) ubicado a 90 km al NO de de 650 m de profundidad reemplazando la Manila en las Filipinas lanzaba a la atmósfe- antigua cima. La actividad siguió pero con ra 5 a 10 km3 de materiales, el doble que el menor intensidad. Santa Helena en 1980 y más de la mitad que Las aguas de lluvia se infiltraban hasta el Krakatoa en Java (Indonesia) en 1883. La donde estaban las cenizas calientes produ- erupción fue predicha con la suficiente ante- ciéndose explosione s después de la explo- lación para evacuar decenas de miles de per- sión, arrastró más de 0,8 km3 de materiales sonas, lo que limitó el número de víctimas a piroclásticos hasta los conos de los río en solo unos pocos cientos. tres meses. Los índices de sedimentación cre- En julio de 1990 un sismo de 7,8 grados cieron hasta 4.106 m3 de sedimentos por km2 sacudió Luzón. El 2 de abril de 1991 se y milímetro de lluvia, cifra muy superior a la producen explosiones freáticas y chorros de del Santa Helena o el Sakurajima. Los cursos vapor por una fisura de 3 km en la cara N de agua quedaron colmatados en su parte del Pinatubo, se registran más de 200 terre- inferior, lo que produjo inundaciones en los motos en 24 hs. Los primeros días del mes campos y aldeas. de junio de 1991 se activa la sismicidad, hay emisión de SO2 que aumentan en un factor de 10. Los focos de los sismos van siendo cada vez más superficiales (se interpreta que Magmatismo y segregación es el ascenso del magma) y se considera que crustal en el lapso de dos semanas se va a producir la erupción. Se utilizó un sistema de alarma La cantidad media anual en que los mate- poblacional de 5 niveles que tuvo mucho riales surgen por los conductos de los vol-

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Geologi�a corregido 1.indd 212 13/7/10 13:15:15 canes ha sido estimada entre menos de 1 y Finalmente se puede resumir que el proce- varias decenas de km3 en todo el mundo. so magmá­tico segrega la corteza del manto, La producción anual de volcanes activos va transfiere calor desde el interior del planeta, desde 0,02 km3 (Etna, Mauna Loa) hasta 0,07 puede ser el mecanismo que mueve las pla- km3 (Kilauea). cas litosféricas, construye los continentes El vulcanismo de las dorsales excede al por encima del nivel del mar, enriquece a vulcanismo de las zonas de subducción, no la atmósfera y a la hidrosfera, modifica el obstante casi la totalidad del material de la clima, se presenta en zonas localizadas al corteza oceánica formado en las dorsales azar y trae materia y energía útiles desde la vuelve al manto por subducción. El nuevo profundidad a niveles accesibles al hombre. fondo marino es producido a una velocidad estimada en 3 km3/año. De esta manera el área total de la corteza oceánica podría generarse en el orden de los 100 Ma (Davies, Prevensión de desastres volcánicos 1980). Indudablemente el magmatismo conti- núa para aumentar los continentes. Según Lemarchand (1995) la próxima ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS erupción del Vesubio podría producir unas Un volumen desconocido pero induda- 700.000 muertes de acuerdo a simulaciones blemente mayor de magma nunca llega a la numéricas. superficie, sino que se solidifica en profundi- Este volcán se halla ubicado a algunos dad en la corteza. Es probable que, grandes kilómetros al SE de Nápoles. En el año 79 porciones de los continentes podrían ser destruyó los pueblos de Pompeya, Herculano fragmentos de viejas cortezas oceánicas apri- y Estabía y mató a varios miles de personas. sionados dentro o desprendidos por debajo Este fenómeno fue descripto por Plinio el de los continentes más que subducidos. Joven que para ese entonces tenía 18 años. Es improbable que la cantidad actual de Hoy en día en las laderas del volcán viven vulcanismo sea igual a la del pasado dado más de 700.000 personas por lo cual es lógico que la generación de magma en el pasado era conocer el impacto de una nueva erupción mucho más intensa debido a las altas tempe- catastrófica. Tres vulcanólogos italianos (F. raturas reinantes generadas por compacta- Dobran, A. Neri y M. Todesco) realizaron ción gravitacional, impactos de meteoritos y modelos matemáticos de una nueva erup- radioactividad, especialmente de elementos ción que muestra como en un radio de 7 km de vida media corta, hoy desaparecidos. morían unas 700.000 personas. Existe una sugerencia de que el planeta La historia del Vesubio está compuesta en sus primeros cientos de millones de años por una serie de episodios que alternan con poseía un océano de magma de centenares largos períodos de reposo. El peligro está de kilómetros de profundidad. La primera en el carácter explosivo de sus erupciones corteza se pudo haber formado rápidamente que marcan cada ciclo magmático. La más al congelarse el océano. antigua conocida fue la del año 79 y la más O sea que a lo largo de la historia terres- reciente en 1631 que destruyó Torre del tre ha habido un intercambio de materiales Greco. desde las partes corticales a las más profun- Estas erupciones explosivas se desen- das, fundamentalmente por razones gravi- cadenan bruscamente proyectando en forma métricas y convectivas (térmicas). Este inter- de una columna vertical (columna eruptiva) cambio de materia ¿a termina­do? Hoy en día de varios kilómetros de altura una mezcla de se estima que todavía el manto puede seguir gases calientes, cenizas y bloques de diver- aportando elementos a la corteza, por medio sos tamaños. Cuando esta columna se hace de los mecanismos ya mencionados. Parece demasiado pesada para mantenerse en la que todavía no se ha vaciado y se estima que atmósfera, se derrumba y genera flujos piro- aún le queda un 70% del material que puede clásticos, especialmente devastadores por su entregar a la corte­za. elevada temperatura (varios centenares de

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Geologi�a corregido 1.indd 213 13/7/10 13:15:15 grados) y su gran velocidad (varias decenas corteza siálica, de composición granítica l.s., de metros por segundo). se debe a la presencia de la atmósfera y de la Según Lemarchans (op. cit) es muy difícil hidrosfera. El mecanismo de formación sería identificar las zonas amenazadas por estos generado por la interacción de la atmósfera y flujos ya que su movilidad y extensión varían la hidrosfera sobre la litosfera en el transcurso mucho. No solo depende de la energía, la de los tiempos geológicos. Analógicamente la amplitud y el estilo de la erupción, sino tam- Luna no posee una corteza siálica debido a bién depende de la topografía del volcán. que su menor masa no pudo retener los ele- Se hicieron modelos de tres categorías de mentos constitutivos de una atmósfera y de erupciones observadas para el Vesubio. una hidrosfera similar a los de la Tierra. Por La primera categoría es similar a la del tal motivo en la Luna su corteza y superficie es año 79 y está caracterizada por la emisión de fundamen­talmente basáltica con una cubier- grandes cantidades de material (varios km3). ta de poco espesor de detritos cuyo origen Son erupciones denominadas plinianas, en corresponde a la impactoclastía meteorítica y referencia a las observaciones realizadas por tam­bién a materiales piroclásticos generados

ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS Plinio el Joven. Van seguidas de períodos de por el vulcanismo. reposo de varios siglos, incluso 1 milenio. De tal manera que en la Tierra la acción Las de 2da. categoría son más modestas continua­da de la meteorización, en un prin- (con emisiones de 0,1 km3, llamadas subplin- cipio producida sobre rocas básicas, fue ianas (p.e. la de 1631), ocurren con intervalos generando una diferenciación mineralógica de varios siglos. probable­mente en una ambiente fisicoquímico Las de 3er. categoría son erupciones explo- mucho más activo que el actual. Este meca- sivas de escasa importancia con producción nismo en repetidas acciones, más el agregado de poco material (0,01 km3). de meteoritos de composición aff. siálica fue Las dos primeras son las más devastadoras formando una corteza siálica, quizás dispersa, ya que la columna eruptiva puede generar que flotaba por razones gravimétricas sobre como se dijo flujos piroclásticos. Estos flu- el sima y que se fue acrecionando a través del jos pueden llegar a las poblaciones costeras tiempo tomando la distribución actual ayuda- situadas en la ladera S del Vesubio en pocos do por la tectónica de placas. minutos (4 si la erupción es pliniana, 10 si es Estas ideas revitalizan aquellas de Werner subpliniana y algo más de 15 si la erupción es sobre el Neptunismo. A estos conceptos cabría más débil). En el flanco N, el monte Somma agregar los de metamor­fismo y anatexis que de 1.132 m, no constituye una barrera para complementarían todo el mecanismo de dife­ las erupciones plinianas y subplinianas, los renciación que lleva, junto a la tectónica de derrames solo se retrasan 4 minutos. placas, a la construcción de la corteza siálica Se debe destacar que incluso una pequeña de composición granítica. erupción puede producir una colada piroc- lástica que llegaría al mar Tirreno y provo- car la destrucción de algunas poblaciones OCURRENCIA DEL MAGMATISMO y advierten que la realidad puede ser más terrible ya que la presencia de viento puede Para interpretar las condiciones de forma- desestabilizar la columna eruptiva y por ción de las rocas ígneas se debe tener una consiguiente la orientación de los flujos piro- comprensión detallada de los procesos mag- clásticos. Finalmente advierten que estos máticos de hoy en día. Según este concepto fenómenos pueden ir acompañados por cola- vale aquello de que el presente es la clave das de fango de carácter destructor. del pasado”. Este princi­pio (Actualismo) se considera bastante cierto para el Fanerozoico (Paleozoico + Mesozoico + Cenozoico) (menos NEONEPTUNISMO de 600 Ma) pero para el Precámbrico, los procesos generadores de magmas, pudieron Puede considerarse que el origen de la ser distintos. Por ejemplo en el Arcaico los

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Geologi�a corregido 1.indd 214 13/7/10 13:15:15 gradientes termales pudieron ser más inten- es donde se produce más magma). El material sos causando mayor grado de fusión parcial subductado junto con los sedimentos tanto a profundidades menores y la mecánica de del fondo oceánico como los de proveniencia tectónica de placas pudo haber sido distinta continental, al hundirse, se metamorfiza y aún con gran número de microplacas moviéndose puede generar magmas (por calentamiento se a velocidades mayores. produce deshidratación, esta agua actúa como La teoría de la tectónica de placas da una fundente induciendo la fusión parcial de los muy buena infraestructura para la explicación sedimen­tos mencionados). Los magmas basál- del fenómeno magmático. Las figuras 38 y 39 ticos, hidratados también por este proceso, muestran la ubicación de donde se generan las ascienden dentro de la corteza y se diferen- rocas ígneas. cian en cámaras magmáticas subvolcánicas Las placas mayores actualmente son 12 y sus creando magmas más ácidos. En este último espesores varían entre pocos km hasta más de caso el vulcanismo puede ser explosivo por el 100 km debajo de algunas regiones continenta- alto contenido de agua, que por el descenso de les estables y con dimensiones horizontales de presión se libera bruscamente.­ miles de km. Se mueven como consecuencia Se produce magmatismo y metamorfismo ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS de las corrientes convectivas que actúan como en la placa que es subductada. un flujo plástico en el manto. Más del 90% de Si esta es una placa oceánica se desarrolla- la actividad magmática actual está ubicada en rá una cadena de islas volcánicas formando la zona de bordes de placas. Sobre la base de la un arco volcánico, mientras que si se trata tectónica de placas se reconocen 4 ambientes de una placa continental creará un margen de formación de magmas: continental activo. En estos dos ambientes la generación de magma es similar pero en el 1) márgenes constructivos: incluye las dor- último la geoquímica del magma puede ser sales centro oceánicas y el spreading de más contaminada por la corteza. retroarcos. Detrás de algunos arcos volcánicos ocu- 2) márgenes destructivos: son zonas de pla- rre distensión­ del fondo oceánico generando cas convergentes que incluyen arcos de islas retroarcos o cuencas marginales. y margenes continentales activas con intenso Con estos mecanismos es que se produce vulcanismo. el reciclaje del fondo oceánico y se interpreta 3) emplazamientos de material ígneo en que es éste el proceso princi­pal de formación intraplacas oceánicas: islas oceánicas. de la corteza continental por lo menos desde 4) emplazamientos de material ígneo en el Fanerozoico. intraplacas continentales: incluyen provincias También aparece vulcanismo de intra- de basaltos continentales, zonas de rift conti- placas que es actualmente poco importante nental y magmatismo potásico y ultra potásico pero pudo haber sido más importante en el no vinculados incluyendo kimberlitas. pasado. En general la preservación de rocas ígneas Los lugares de mayor formación de magmas genera­das en las dorsales oceánicas y arcos de son las dorsales centro oceánicas. En esos luga- islas es baja porque forman parte de la litosfera res a ambos lados de la dorsal se va formando que es reciclada dentro del manto en un perío- el fondo oceánico constituido por los derrames do del orden de los 200 millones de años. lávicos basálticos. Estas placas al enfriarse a Las Figuras 111 y 112 muestran esquemas medida que se alejan de la dorsal se vuelven idealizados donde se produce el magma por más densas y se hunden en la zona de sub- efecto de la subducción y de la formación del ducción (lugar donde después de las dorsales fondo oceánico respectivamente.

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Geologi�a corregido 1.indd 215 13/7/10 13:15:15 Figura 111. lugar de generación de magma en la zona de subducción, de acuerdo con la tectónica de placas. ESTUDIO DE LAS ROCAS ERUPTIVAS

Figura 112. Fuentes de magmas, de acuerdo con la tectónica de placas, a la izquierda del esquema, por medio de un Hot spot continental, en la parte central en la zona de arcos de islas por los efectos de la sub- ducción en un esquema similar al de la figura anterior, en el punto 3 por un hot spot en la zona oceánica y a la derecha, punto 1, por causas tensionales generadas por las corrientes convectivas del manto se produce la emisión lávica basáltica que va a formar las dorsales centro-oceánicas y el fondo submarino.

216 estudio de LAS ROCAS ERUPTIVAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 216 13/7/10 13:15:16 11 LAS ROCAS sedimentarias

El origen y acumulación de las rocas sedi- del fenómeno, de la naturaleza del material mentarias parece a primera vista muy senci- y de la posibilidad del lavado del material. llo. Se ve a simple vista como se forman las El transporte ocurre comúnmente en agua, LAS ROCAS SEDIMENTARIAS arenas y los barros y como son transportados primero en los arroyos, luego en los ríos y por los ríos hasta el mar. Pero no todos los finalmente termina en los mares, pero tam- procesos formativos son observables a simple bién hay transporte por viento, por hielo, por vista, p.e. los procesos diagenéticos que son gravedad, por organismos. Ello produce una aquellos que llevan a la litificación del sedi- clasificación de los materiales sobre la base del mento. Tampoco se han podido observar las tamaño de los materiales, el peso específico y corrientes de turbidez, responsables del trans- el quimismo. En el transporte ácueo conviene porte, de la depositación y de la estructura de distinguir entre el material rodado, del lleva- muchos sedimentos marinos. La formación de do en suspensión y del llevado en solución. gran cantidad de sedimentos de origen quími- El tercer estadio del ciclo de la erosión es el co jamás ha sido observada. depósito que es el más importante pues impri- De esta manera el estudio de la génesis de me al sedimento las características texturales las rocas sedimentarias, como así también de definitivas. los otros tipos de rocas, debe reconstruirse a Sobre la base del ambiente de sedimentación través del registro geológico y los “efectos” se distinguen aquellos continentales y mari- producidos, ya sean texturales, estructurales y nos, los primeros pueden ser subaéreos como los minerales que componen al sedimento en los detritos de ladera, las arenas eólicas de los cuestión. Este es el objetivo del sedimentólogo, desiertos, el loess periglaciar; subácueos en los recurrir a las rocas, interpretarlas como docu- tipos fluvial con rodados y arenas, lacustre mentos y desentrañar así su historia. con arenas, limos y arcillas, lagunares consti- Los sedimentos cubren las 3/4 partes de las tuidos por limos y arcillas, a veces con niveles tierras emergidas del planeta, son el producto evaporíticos, deltaico constituidos por mate- de transformación de rocas preexistentes debi- riales diversos pero bien seleccionados. do a la gravedad, a los agentes atmosféricos y Los sedimentos marinos están constituidos a los organismos vivientes. por una mezcla de material detrítico más Las rocas sedimentarias son el producto de o menos grueso de procedencia continental, la consolidación de los sedimentos, o sea de con materiales producidos de la precipitación los materiales sueltos debidos a la acumula- química o bioquímica de sales contenidas en ción mecánica de los fragmentos más o menos el agua de mar y con residuos de la actividad grandes (sedimentos clásticos) o a la precipi- orgánica presente en esas aguas (esqueletos, tación de soluciones con o sin intervención de restos, etc.). Estos se distinguen de acuerdo a la organismos que fijan las sales del agua (sedi- profundidad y distancia de la costa en: pelági- mentos organogénicos y químicos). cos prevalentemente finos y silíceos, neríticos, El proceso sedimentario clástico comienza más gruesos, con estructuras complejas debi- con la alteración del material originario for- das a la circulación del agua y a la actividad de mando un suelo cuyo espesor está en función los organismos, e intercotidal formadas en los del tipo de agente de alteración, de la duración deltas, lagunas, barreras coralinas.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL LAS ROCAS sedimentariaS 217

Geologi�a corregido 1.indd 217 13/7/10 13:15:16 El proceso sedimentario químico y bioquí- parte el área de afloramiento de las rocas sedi- mico consiste en la precipitación, esencialmen- mentarias en las zonas emergidas es del 75%. te, de sales inorgánicas o de sustancias útiles a De esto se deduce que los sedimentos solo los organismos para su supervivencia. Se trata forman una delgada capa superficial (se cono- de carbonato de calcio y subordinadamente cen espesores de sedimentos de hasta 15 km). de fosfatos de calcio e hidróxidos de hierro y sílice. El primero precipita tanto en ambiente continental como en marino, comúnmente Abundancia relativa de los mezclado con carbonato de magnesio y limos sedimentos comunes silicáticos muy finos, a profundidades no exce- sivas. Los organismos juegan un gran rol en la Según Krynine, haciendo mediciones en fijación de las sales de las que se sirven para la muchos perfiles estratigráficos obtuvo: formación de su esqueleto. Debajo de una cier-

LAS ROCAS SEDIMENTARIAS ta profundidad (aproximadamente 4000 m) el lutitas...... 42 % carbonato de calcio se disuelve, por lo cual los areniscas...... 40 depósitos abisales resultan constituidos, casi calizas...... 18 exclusivamente, de sílice en gran parte debido a la acumulación de restos orgánicos o a la Estos valores son relativos pues hay are- precipitación de soluciones calientes de origen niscas con material arcilloso y viceversa. Hay volcánico conteniendo también Mn y Fe (chert lutitas que por metamorfismo son granoblásti- o ftanita). Los depósitos fosfáticos y ferrosos cas y fueron consideradas como areniscas. tienen origen principalmente continental: los primeros derivan de la acumulación de esque- Pettijhon haciendo correcciones llega a los letos de vertebrados o de excrementos, los si­guientes resultados: segundos de la fijación bacteriana del hierro en solución en el agua de los pantanos. Un lutitas...... 58% tipo más raro pero importante de sedimentos areniscas...... 22 químicos son las evaporitas generadas por la calizas...... 20 evaporación de aguas salobres predominante- mente salinas en cuencas cerradas, con preci- Las rocas sedimentarias llevan este nombre pitación de sales (cloruros y sulfatos alcalinos porque en general se han depositado sedi- principalmente). mentando en capas o estratos más o menos El estadio final del proceso sedimentario paralelos. Los sedimentos en su mayor parte corresponde a la litificación o sea a la trans- (aproximadamente el 70%) tienen origen en el formación del sedimento en roca (sedimentita) ambiente marino y ocupan siempre una situa- por eliminación de los vacíos intergranula- ción pericontinental siendo casi nulos fuera res (compactación), por precipitación química del borde de la plataforma submarina o sea en (cementación). Este estadio se completa con plena zona pelágica. la diagénesis que corresponde a una recrista- lización parcial debida a la P de carga de los sedimentos suprayacentes, a la disolución y al Ciclo exógeno intercambio químico selectivo que ocurre en las aguas congénitas, que a veces lleva a la forma- La superficie sólida de la Tierra (continental ción de rocas particulares como la dolomita. y submarina) es sumamente irregular y posee una serie de formas que se agrupan bajo el nombre de relieve terrestre. Estas diferencias­ Abundancia de los sedimentos de altura son el resultado del equilibrio o desequili­brio de dos procesos: el endógeno Las rocas sedimentarias, según Clarke, que tiene origen en el inte­rior de la corteza constitu­yen, en volumen, sólo el 5% de la cor- terrestre, respondiendo a causas profundas y teza terrestre; mientras que las rocas ígneas y son creadores, en general, de formas del relie- metamórficas ocupan el 95% restante. Por otra ve; y los exógenos que ocurren en el exterior

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Geologi�a corregido 1.indd 218 13/7/10 13:15:16 de la corteza y en general son destructores de za terrestre (ígneas y metamórficas), se forman las formas del relieve y tienden a peneplanizar en condiciones de P y Tº muy distintas a las la corteza. del medio exógeno por lo tanto cuando esas Fundamentalmente, en este caso, nos inte- rocas afloran en la superficie, se encuentran en resan los procesos exógenos que están regi- desequili­brio físico-químico con el ambiente dos por la interacción de la atmósfera y la que las rodea. Los minerales que componen a hidrosfera sobre la litosfera y poseen diversos estas rocas experimentan una desintegración aspectos que se describen con los nombres de: físico-química lenta. Las condiciones físico- meteorización, erosión, transporte, deposita- químicas de la superficie de la corteza terrestre ción y diagénesis. Ninguno de estos procesos son muy variables y complejas y conducen a actúa en forma aislada y debe aclararse que los minerales antes mencionados a descom- la diagéne­sis puede ser considerada como un ponerse (alterarse) en otros nuevos que son proceso endógeno. más estables en las nuevas condiciones (la

meteorización es indispensable para la vida LAS ROCAS SEDIMENTARIAS Meteorización: conjunto de procesos físi- pues gracias a ella se forman los nutrientes de cos, químicos y biológi­cos que conducen a la la base trófica y el suelo vegetal). El orden de destrucción y/o descomposición de las rocas estabilidad mineral en condiciones normales “in situ”. es el inverso del orden de cristalización de Las rocas generadas en el interior de la corte- Bowen, Tabla 27.

Tabla 27

Olivita anortita < estabilidad bitownita piroxenos labradorita andesina anfíboles oligoclasa

biotita albita

cuarzo, ortosa > estabilidad

Meteorización mecánica: una roca se des- efectiva, pero no para rocas poco porosas. El menuza en bloques por efecto de las diaclasas, agua al congelarse aumenta su volumen más se separa también por desagregación cris- que la roca y la quiebra. talina o granular. Intervienen las variacio- Meteorización química: la desintegración nes de Tº (termoclastía); heladas (crioclastía) química se debe principalmente al efecto de como también las acciones combinadas de la las aguas superficiales que han tomado oxí- + penetración de aguas y la cristaliza­ción de geno con desprendimiento de H y CO2 del sales (energía reticular). La acción biológica aire y ácidos orgánicos de la tierra. Las opera- intervie­ne también mecánicamente (raices de ciones, lentas pero inexorables de disolución, vegetales, efecto palanca del tallo y/o copa oxidación, carbonatación e hidrata­ción, actúan por empuje del viento; también una raíz de 10 constantemente, junto a las acciones mecánicas, cm de diámetro y 1 metro de longitud puede todo lo cual conduce a la formación de una pelí- mover un bloque de 10 Tm en su crecimiento) cula meteorizada sobre la roca. Parte del mate- pero engendra princi­palmente productos quí- rial transformado se desplaza y parte se puede

micos activos como compuestos húmicos, NH3 quedar dando lugar a materiales residuales = (amoníaco), CO2, NO3H (ácido nítrico), PO4 (arcillas residuales; lateritas ricas en hidróxidos = y SO4 . La termoclas­tía en ambientes secos de Fe, bauxita ricas en hidróxidos de Al, o el no es muy importante. La crioclastía es muy suelo vegetal). Los suelos lateríticos indican

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Geologi�a corregido 1.indd 219 13/7/10 13:15:16 condiciones de meteorización extremas.­ ción. La siguiente tabla muestra como varía La fragmentación de una roca aumenta la la superficie expuesta por ejemplo al ataque superficie de la misma a los agentes químicos químico de los fragmentos obtenidos a partir facilitando su descomposiciòn o meteoriza- de 1 centímetro cúbico, Tabla 28.

Tabla 28

Tamaño en cm tipo de fragmento número de partículas Área total expuesta (cm2)

1 rodado 1 6 0,1 arena gruesa 103 60 0,0001 arcilla fina 1012 60.000 LAS ROCAS SEDIMENTARIAS 0,00001 arcilla coloidal 1015 600.000

Tamaños menores de 0,001 mm se conside- Grupo de la Illita: son arcillas no expan- ran coloides. Los coloides son partículas que dibles y el nombre proviene del estado de se mantienen en suspensión permanente en Illinos en USA. El catión dominante es el agua debido a los efectos de impacto de las potasio. moléculas de agua (movimiento browniano). Grupo de la montmorillonita: término que Las partículas coloidales son quimicamente deriva de la ciudad francesa Montmorillon. activas ya que están cargadas eléctricamente y Se las denomina también esmectitas. Son pueden mantenerse unidas formando iones en arcillas expandibles por ello no son acon- una solución acuosa. sejable para usar en cimientos de edificios. Provienen, en general, de la alteración de basaltos y rocas piroclásticas. Son ricas en los El término arcilla tiene dos acepciones, cationes Mg y Fe. una, es la granulomètrica que se refiere a todas las partículas menores de 1/256 milí- metros (menores que 0,0039 mm) incluye Para que el agua sea efectiva en la meteo- fragmentos de cuarzo, feldespatos, micas, rización (alteraciòn) de los feldespatos tiene arcillas, etc., y la otra, se refiere a las especies que tener un ácido en disolución que actúe minerales que reciben dicho nombre genéri- sobre los iones de la red silicática. Los radi- co. Bajo el punto de vista mineralógico son cales hidroxilos (OH-) e hidronio (H3O+) (se filosilicatos cuyas capas están constituidas escribe H+ para abreviar) , siempre están –4 por tetraedros de (SiO4) alternados con presentes en el agua. Un ácido genera hidro- -8 capas de octaedros (SiO6) , los iones libres y nio en una solución acuosa aumentando las moléculas de agua se ubican entre capa la acidez de la solución. Mientras que una y capa. En ciertas arcillas la absorción de base aumenta la concentración de hidroxilo, moléculas de agua produce hinchamiento de aumentando la basicidad o alcalinidad de la la estructura (arcillas expandibles). En medio solución. El ácido natural más común es el - ácueo pueden retener cationes. La hidrólisis carbónico (CO3H ) y proviene de la siguiente es el mecanismo que transforma ciertos sili- reacción: catos en arcillas. Se clasifican en tres grandes → + - grupos: 2H2O + CO2 H3O + CO3H Grupo del caolín: Si2O5Al2(OH)4, el térmi- ác. carbónico no deriva de una localidad china. Se usa para cerámica, industria del papel, etc. Son arci- Este ácido está disuelto en la soda o en una llas no expandibles y en general provienen bebida gaseosa, al abrir la válvula disminuye

de la hidrólisis de la ortosa (Si3O8AlK). la presión y la reacción se invierte escapán-

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Geologi�a corregido 1.indd 220 13/7/10 13:15:16 dose como CO2. El álcalis más común es el El cuarzo y la muscovita son en general Na y aparece en solución como NaOH = poco alterables en condiciones diagénicas, son OH- + Na+ dando carácter alcalino al medio llamados minerales residuales. ácueo. El agua de lluvia en parte está ionizada La alcalinidad o acidez se mide con el pH, (H+ y OH-). Bajo tierra el agua adquiere el valor 7 es neutro, quiere decir que hay distintos ácidos orgánicos producidos por la cantidades iguales de H+ y OH_ en el medio, desintegración de la materia vegetal y ani- el extremo ácido es 1 y el básico es 14. mal. Cargada de este modo, el agua ataca a los minerales de las rocas. El agua con el NO

La hidrólisis es la descomposición de las forma ácido nítrico y nitroso, con el SO2 da sales minerales (principalmente silicatos) por SO4H2 (ác. sulfúrico). Lleva también oxígeno el agua, es el mecanis­mo fundamental de la libre produ­ciendo oxidación de los minerales. alteración de los silicatos considerados aquí Los ácidos húmicos son muy importantes, son

como sales de ácido silícico y bases fuertes. coloides que promueven la descomposición LAS ROCAS SEDIMENTARIAS Algunos ejemplos de hidrólisis en una dia- de las rocas debido a su notable capacidad génesis regresiva son: para intercambiar bases (Na+, Ca++, K+ y absorción de cationes. Los mecanismos quí-

sericitización K2Al4[Si6Al2O20](OH,F)4 micos actuantes se denominan disolución, feldespatos hidratación, hidrólisis, oxidación, reducción, + arcillas, caolinita Al4[Si4O10](OH)8 + K formación de carbonatos. La lixiviación (eluviación del Lat. eluere = → hornblenda cloritización (Si7Al)(Mg4Al) lavar) es el arrastre hacia abajo de los elemen- → Ca2(OH) (Mg,Al,Fe)2[(Si,Al)8O20](OH)6 tos solubles de un suelo por agua de infiltra- → biotita cloritización Si6Al2(Mg,Fe,Al)6K2 ción. El mecanismo opuesto es la iluviación o → (OH) (Mg,Al,Fe)12[(Si,AlO8O20](OH)6 sea el ascenso de iones dentro de un suelo por → olivina serpentinización SiO4(Fe,Mg)2 efectos de capilaridad, evaporación o migra- → ++ Mg3[Si2O5](OH)4+Fe ción iónica.

Fe+3 + 3H O——-→Fe(OH) + 3H+ Balance químico exógeno, Figura 113. 2 3 (MacKenzie, F.T. y R.M.Garrels en Investi- Al+2 + 3H O——-→ Al(OH) + 3H+ gación y Ciencia.,junio/83). 2 3

nm

Figura 113. Equilibrio entre la atmósfera, hidrosfera y litosfera. Fue postulado en los años 50 por Lars

Gunnar Sillen de Estocolmo y lo desarrollaron MacKenzie y Garrels en USA. En la atmósfera el CO2 se disuelve en el vapor de agua dando ácido carbónico. Al llover los H+ de la dilución ácida liberan los cationes de las rocas continentales. Los ríos llevan los productos­ de alteración a los océanos. En estos, debido a su pobre­za en H+, se invierten las reacciones formando rocas sedimenta­rias ricas en cationes y

retornando el CO2 a la atmósfera.

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Geologi�a corregido 1.indd 221 13/7/10 13:15:17 METEORIZACIÓN QUÍMICA Tóxicos: AsO4-3-CrO4-2

Los solutos que contiene la disolución de El K es el tercer elemento fertilizante des- un suelo por disolución están al alcance de la pués del N y el P. El Na es abundante en vegetación, de donde toma los nutrientes. suelos alcalinos, mientras que el Al libre en Los iones están presentes en un suelo por disolución se encuentra en suelos ácidos (pH causas distintas. Las principales son: < 5,5). — la alteración mineral. Los mecanismos de la meteorización quí- — descomposición de la materia orgánica. mica son: — la lluvia. — los procesos de intercambio iónico entre —Disolución: la disolución del suelo y las partículas coloi- ClNa →Cl- + Na+ disolución total dales tanto minerales como orgánicas. halita LAS ROCAS SEDIMENTARIAS — Acción antrópica (riego con aguas de → alto contenido salino, los procesos de fer- 4Si3O8AlK + 22H2O Si4O10Al + 8Si(OH)4 + tilización o los vertidos de contaminantes ortosa caolinita solubles). K+ + 4OH- disolución parcial

+ → Los procesos de descomposición orgánica 7Si3O8AlK + 7 H2O + 6H Si11O30Al7K liberan iones en forma más rápida que la microclino montmorillonita + alteración (meteorización) mineral. (OH)6 + 10Si(OH)4 + 6 K Los mecanismos más importantes de reten- ción iónica en un suelo son : Los iones que más fácilmente se lixivian son los alcalinos y alcalinotérreos que son —intercambio iónico con coloides llevados al mar por los ríos. Mientras que los —precipitación de sales cationes Mn, Fe, Si, Ti y Al son de disolución —atracción electroestática con partículas lenta y acaban por precipitar como hidróxi- sólidas de signo opuesto dos, pasando luego a óxidos acumulándose —formación de complejos con compues- con el tiempo. tos orgánicos del suelo —retención en el interior de microorga- —Hidratación e hidrólisis: Corresponden nismos. a la interacción del agua sobre la roca. En la hidratación el agua se incorpora al mineral En la disolución de las rocas se encuentran sin reaccionar (agua de cristalización) una variada gama de iones cuya concentra- → ción es variable dependiendo del tipo de roca Fe2O3 + 3H2O Fe2O3.3H2O y de la época del año (factor climático, lluvias hematita limonita y temperatura). Los iones más abundantes son → (en orden de mayor a menor abundancia): SO4Ca + 2H2O SO4Ca.2H2O anhidrita yeso cationes Intercambiables: Ca+2-Mg+2-K+-Na+-NH+4- La hidrólisis produce una reacción quími- Al+3 ca entre el agua y el mineral que debilita los Metálicos de transición: Mn+2-Cu+2-Al+3-Fe+3- enlaces entre elementos de la red cristalina Zn+2-Ti+4 del mineral. Tóxicos: Al+3-Cd+2-Pb+2-Hg+2-Be+2 → Fe2(SO4)3 + 6H2O 2Fe(OH)3 + 3SO4H2 en aniones medio ácido = - → Solubles: Cl—SO4 -HCO3—NO3 CaO + H2O Ca(OH) 2 en medio alcalino 4— 4 3 Poco solubles: H3SiO H2PO —H2BO — MoO4= —carbonatación: interacción entre el

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Geologi�a corregido 1.indd 222 13/7/10 13:15:17 +→ mineral y el CO2 atmosferico. La disolución disolución—-Si3O8AlNa + 4H2O + 4H + +3 de CO2 en el agua implica su acidificación, Na + Al + 3SiO4H4 +3 → lo cual incrementa el poder disolvente de hidrólisis—— Al +SiO4H4 + ? H2O 3H+ ésta. Por ejemplo la disolución de calcita y +1/2Si2O5Al2(OH)4 dolomita. caolinita +3 +3 hidólisis del ión Al —————Al + 3H2O → +2 - → + CO3Ca + CO2 + H2O Ca + 2CO3H 3H + Al(OH)3 calcita gibsita

→ +2 +2 (CO3)2CaMg + 2CO2 + H2O Ca + Mg + dolomita - 4CO3H Alteración del vidrio

LAS ROCAS SEDIMENTARIAS La carbonatación también puede afectar a El vidrio “fresco” se presenta como una los silicatos como el caso de la forsterita: masa homogénea sin microfisuras ni micro- fases cristalinas, salvo algunas burbujas atra- → +2 - SiO4Mg2 + 4CO2 + 4H2O 2Mg + 4CO3H padas dentro del proceso de formación. forterita De acuerdo con Lobourel y Chaussidon

+SiO4H4 (1994) la alteración de un vidrio se observa porque el material se ve más opaco debido —oxidación: Suele ser el principal meca- a las modificaciones químicas y las propie- nismo de la meteorización química para las dades físicas superficiales en una capa de rocas formadas a grande profundidades en unos 300 micrones de espesor surcada por condiciones anerobias y que luego se expo- microfisuras y pequeños cráteres. La película nen a la acción oxidante de la atmosfera. Por de alteración está formada por yeso y calcita. ejemplo: Las microfisuras, perpendiculares y parale- las a la superficie, generan una escamación → +2 - CO3Mn + CO2 + H2O Mn + 2CO3H del vidrio y dentro de ellas pueden darse + → + 2Mn + 2H2O + O2 2MnO2 + 4H colonias de microorganismos. En general, en la zona de alteración, se En los sulfuros la oxidación es intensa pueden reconocer tres capas. La más super- ficial está constituida por yeso y calcita, le → 2+ -2 + 2S2Fe + 7O2 + 2H2O 2Fe + 4SO4 + 4H sigue una zona intermedia microfracturada pirita con un espesor de hasta los 300 micrones y +2 + → +3 4Fe + O2 + 4H 4Fe + 2H2O finalmente el vidrio “sano” homogéneo y sin +3 → + Fe + 3 H2O Fe(OH)3 + 3H microfracturas. Se reconocen dos características estrecha- Los silicatos que contienen hierro están mente asociadas, una zonación química y las sometidos a oxidación: microfracturas. Zonación química: está constituida por → 3SiO4MgFe = 2H2O Si2O9Mg3H4+SiO2+FeO una alternancia de finas capas micrométricas olivina serpentina de distintas composiciones químicas, donde las láminas más recientes cortan a las más → 2FeO + 1/2O2 Fe2O3 antiguas. Estas láminas se disponen en semi- hematita círculos paralelos al frente de alteración. Microfracturas: no aparecen en los vid- —Es común que se produzcan diferentes rios “sanos”. Se reconocen dos tipos. Uno, mecanismos en etapas consecutivas como perpendicular al frente de alteración, forma es el caso de la disolución e hidrólisis en la una red poligonal; cuando aumenta la inten- albita: sidad de la alteración, se disponen en forma radial a partir de una fisura principal o son

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Geologi�a corregido 1.indd 223 13/7/10 13:15:17 paralelas entre sí regularmente espaciadas. pueden ser también de origen interno al El otro tipo, aparece en las zonas fuertemente enfriarse el vidrio y pueden ser detectadas al alteradas formando una red paralela a la microscopio por la variación de la birrefrin- superficie del vidrio. Las microfisuras están gencia; o bien ser generadas por los cambios abiertas y rellenas por cristales de yeso y de volúmenes por lixiviación, o también por calcita y a veces singenita (sulfato de Ca y las variaciones térmicas estacionales. K), mientras que las fisuras de primer tipo poseen pocas fases cristalizadas. Las variaciones de la composición quími- Erosión: es la obtención y entrega al medio ca, según Lobourel y Chaussidon (op. cit.), de transporte de minerales y/o rocas. informan mejor que el microfisuramiento sobre el estado de alteración de un vidrio. El Transporte: proceso geológico por el cual vidrio alterado en relación al vidrio “fresco” los materiales sedimentarios­ son llevados de LAS ROCAS SEDIMENTARIAS está empobrecido en K, Na, Ca, Mg y Mn y un lugar a otro. Los agentes de trans­porte relativamente enriquecido en Si, Al y Fe. El P son ácueo, eólico y glaciar. Si la gravedad es variable. La zona alterada está fuertemente actúa directa­mente y no a través de un agente hidratada llegando hasta el 10% en peso. En dinámico se tiene el transporte gravitativo. De las zonas “sanas” el agua está presente en escasa importancia es el transporte biológico, mucha menor cantidad. El agua meteórica es Figura 114, (caso de los pingüinos de Cabo el agente principal de alteración. Primavera, Antártida Argentina).

Los gases atmosféricos tales como CO2 y SO2 son también importantes en la alteración pero menos que el agua. El mecanismo de alteración recibe el nom- bre de lixiviación donde la capa alterada queda empobrecida en cationes y enrique- cida relativamente en Si. El modo más efec- tivo es la disolución en medio ácido sobre los puntos reactivos que son los enlaces iónicos en los cuales los cationes modificadores son fácilmente reemplazados por los iones H+ + o H3O de la solución alterante. El edifi- cio residual está básicamente formado por Figura 114. Los pingüinos de Cabo Primavera (Costa enlaces fuertes de tipo covalente Si-O. Los de Danco, Antártida Argentina) no hacen sus nidos vidrios más ricos en sílice son menos alter- en el nivel de terraza marina actual que es el lugar ables, mientras que los más ricos en álcalis más cómodo ya que es territorio de sus depreda- y alcalinos térreos (Na, K, Mg, Ca y otros) dores. Por tal motivo, en un recorrido de 2 km con son más fácilmente alterables. Los cationes unos 200 m de desnivel, construyen sus nidos en formadores de la red como el Si, Al y Fe son un nivel de terraza más antiguo transportando los poco lixiviables. El orden de mayor a menor clastos uno a uno del nivel actual de terraza. lixiviación es: K>Na>Ca>Mg>Mn>P. Los cationes lixiviados son transportados a través de la zona alterada y pueden recom- El transporte en un fluido ocurre de las binarse con aniones de la solución alterante siguien­tes formas: (agua meteórica) y precipitar cuando se alca- A) tracción, Figura 115: los clastos se mue- nza la saturación. El Ca se puede combinar ven sobre el lecho y se divide a su vez en: con carbonatos, sulfatos y fosfatos y precipita deslizamiento, rolido y saltación. en forma de calcita, yeso o fosfatos. La fase potásica da singenita. El vidrio se fisura por la relajación de tensiones, igual que las rocas. Las tensiones

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Geologi�a corregido 1.indd 224 13/7/10 13:15:17 El transporte glaciar tiene competencia y capaci­dad casi ilimitada. El depósito se deno- mina till y forma morenas que en general tienen poca selección y clastos angulosos. Por la baja temperatura la acción química es casi nula. El transporte gravitativo está definido por un conjunto de procesos: solifluxión es el flujo lento o reptación del material super- ficial de una ladera. La congelación y derre­ Figura 115. Mecanismos de tracción. De arriba timiento del agua de un suelo con inclina- hacia abajo: deslizamiento, rolido y saltación. ción produce solifluxión,­ deslizamientos derrumbes, etc.. Un tipo intermedio entre

transporte gravitativo y el fluvial son los LAS ROCAS SEDIMENTARIAS B) Suspensión: las partículas menores de torrentes de barro. 1/256 mm se mantienen en suspensión por los La advección es el proceso por el cual sedi- efectos del movimiento Browniano. Por ejem- mentos finos en suspensión son ingresados plo el color leonino del Río de la Plata se debe en forma de “plumas” a un cuerpo de agua. al material limoso y arcilloso en suspensión. Las imágenes satelitarias suelen mostrar estas El tono de dicho color varía si las aguas están “plumas” donde un río entra en un cuerpo de más o menos agitadas por el viento. agua. C) Solución: 1 kg de agua de mar contie- ne del orden de 35 g de sales, mien­tras que 1 kg de agua de río contiene del orden de La acumulación de granos de arena desa- 0,3 g de sales (Los ríos salados y agrios son rrolla pendientes que cuando sobrepasan excepciones, los primeros se denominan así un cierto valor angular se producen avalan- por su contenido en cloruros y los segundos chas espontáneas, el valor angular límite se en sulfatos). denomina ángulo máximo de estabilidad, despues de la avalancha la pendiente del El poder de transporte se define por la amontonamiento de arena se ha reducido competen­cia y la capacidad de transporte de en algunos grados y el amontonamiento se la corriente. estabiliza en su ángulo de reposo. Competencia, poder de transporte de una Los granos de mayor tamaño ruedan en corriente definido en volumen de clastos indi- una pendiente con mayor facilidad que los viduales, o sea tamaño de clastos capaz de más pequeños y van a parar a la parte más transportar. Un río que transporta clastos baja de la acumulación, a este fenómeno se mayores posee mayor competencia. lo denomina segregación por tamaño. Este Capacidad de transporte, poder de trans- fenómeno es muy importante ya que por porte de una corriente definido en peso total ejemplo en un hormigón armado es difícil de detritos transportados. La capacidad es homogeneizar los tamaños de la arena y los aproximadamente proporcional a la cuarta cantos rodados, por ello se utilizan mezcla- poten­cia de la velocidad (el río de La Plata doras. Este fenómeno también se aprecia tiene gran capacidad pero poca competencia; cuando se sacude una mezcla granular, por un arroyo de la zona cordillerana posee poca ejemplo en la preparación del mate, cuando capacidad pero gran competencia. se agita la yerba antes de agregarle el agua, los palos y los fragmentos de hojas grandes El transporte eólico se caracteriza por la aparecen arriba y los más finos descienden, baja competencia debido a la baja densidad no permitiendo una buena homogeneización del medio, pero la capaci­dad puede ser muy de tamaños. Si se sigue sacudiendo el mate grande. Es eficiente en zonas desérticas y da no se logrará la homogeneización porque los como depósitos dunas y loess y puede llegar a fragmentos menores de la yerba no dejarán generar bajos de deflación. bajar a los mayores.

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Geologi�a corregido 1.indd 225 13/7/10 13:15:18 El tamaño no es el único modo de segrega- —En el diagrama quedan definidos tres ción en medios granulares. Los granos más campos por medio de dos curvas. En el campo angulosos se desplazan menos fácilmente y de erosión, definido por la curva superior, también provocan segregación granular. se aprecian las distintas velocidades que se necesitan para arrancar y entregar al medio Reynolds en 1885 explicó el fenómeno que de transporte partí­culas de distintas dimen- se observa en una playa cuando el bañista siones. El campo medio, definido entre las dos pisa la arena húmeda y por efecto de su curvas, muestra las distintas velocidades que peso se seca alrededor de la pisada. Este se necesitan para ser mantenida en transpor- fenómeno ocurre, de acuerdo con Reynolds, te ácueo las partículas de distintos tamaños. porque el efecto de la presión sobre la arena Finalmente, en el campo inferior, reinan las aumenta la porosidad de esta y el agua condiciones de depositación de las distintas se escurre en el mayor espacio vacío. Esta fracciones granulométricas. LAS ROCAS SEDIMENTARIAS paradoja se explica porque antes de aplicar —En la zona de los sedimentos finos es la presión (pisada del bañista) los granos difícil definir las velocidades necesarias para de arena se hallan bien encajados unos con la erosión, a causa de las propiedades de otros dejando un espacio libre (porosidad) adherencia entre las partículas entre sí (cargas mínimo el cual es saturado con agua de mar. electroestáticas). Por ejemplo A y B son sedi- Al ejercerse la presión (pisada del bañista) mentitas de distintos tamaños y sin embargo se rompe el encaje de los clastos entre sí ten- necesitan la misma velocidad para ser erosio- diendo a aumentar la separación de los gra- nados y transportados. nos generando ello una mayor porosidad y —Para los sedimentos, en general, las por lo tanto se produce una “desaparición” velocida­des críticas de arranque de las par- del agua (la arena se seca). tículas son superiores a aquellas necesarias para mantenerlas en movimiento, por eso la curva superior (erosión-transporte) no es una Diagrama de Hjülstrom línea sino una zona que se ensancha hacia los elementos finos. Hjülstrom en 1935 realizó experiencias —Se observa en el gráfico que los elementos de labora­torio donde construyó canales con más fáciles de erosionar son las arenas finas de material detrítico, y por variación de la veloci- 0,2 mm de diámetro. dad de flujo sobre sedimentos, determinó los —Se observa, también, la separación de campos de erosión, transporte y depositación, ambas curvas, que indica la facilidad con que Figura 116. las partículas finas se mantienen en suspen- sión en tanto permanezcan aisladas y exista agitación en el medio (ejemplo: los limos del Río de la Plata) o sea que la sedimentación no ocurre en aguas en movimiento para estos tamaños de partículas. No obstante existen los problemas de floculación producidos por cambios de Ph del medio, pues las cargas eléctricas residuales de las partículas hacen que se aglomeren éstas y precipiten (Obras Sanitarias de la Nación usaba como floculante

el (SO4)3Al2, alumbre).

Durante el transporte ácueo de los sedimen- Figura 116. Diagrama de Hjulström donde se halla tos ocurre el desgaste de los mismos por los representada la velocidad de la corriente en fun- siguientes mecanismos (el ácueo es el trans- ción del tamaño de partículas. Se definen tres porte más importante, p.e. el río Mississippi 6 zonas o campos. transporta 2.10 Tm por día; el río Paraná

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Geologi�a corregido 1.indd 226 13/7/10 13:15:18 6 transporta 150.10 Tm al año y su delta avanza Ambas características tienen papeles dis- sobre el río de la Plata unos 70 m por año). tintos en la sedimentación. La redondez da idea del desgaste que el clasto ha sufrido y corrasión: es el desgaste mecánico de un permite suponer que a mayor redondez el clasto al chocar contra el fondo o las paredes clasto ha sido transportado a mayor distan- del cauce rocoso. cia; la esfericidad incide sobre la conducta­ atricción: desgaste mecánico por frotamien- hidrodinámica del clasto, la esfera no solo to de las partículas entre sí. rueda más rápida­mente, sino que por poseer corrosión: o acción solvente química del la superficie mínima por unidad de volumen, agua sobre los clastos o rocas. tiene la mayor velocidad de depositación en un medio fluido. En sus orígenes los fragmentos de rocas y Algunos factores que controlan la esferici- minera­les son normalmente angulosos y de dad son:

variadas formas. El proceso de desgaste de los LAS ROCAS SEDIMENTARIAS clastos en un medio de transporte lleva al pulido a) forma original del fragmento. de los mismos aumentando su redondeamiento. b) estructura del fragmento (esquistosa, La redondez es, por lo tanto, una función de estratificada, etc.) la agudeza de las aristas y ángulos. La esfericidad es la medida del grado en Existen cuadros comparativos tanto para la que una partícula se aproxima a la forma de redon­dez como para la esfericidad. una esfera. La Figura 117 muestra dos cuerpos Redondez: redondeado, subredondeado, uno cilíndrico y otro de forma cúbica que per- subangular, angular. Son términos relativos miten visualizar los conceptos de redondez y y subjetivos. La redondez se expresa como esfericidad, ver Cuadro 9. la relación entre el promedio del radio de curvatu­ra de las aristas o vértices y el radio de curvatura de la esfera máxima inscripta. Resulta más cómodo trabajar con una escala de figuras bidimensionales como se aprecia en la Tabla 29. Figura 117. El cilindro tiene baja esfericidad y máxi- ma redondez. El cubo tiene máxima esfericidad y mínima redondez.

Tabla 29 esféricas no esféricas angular subangular subredondeado redondeado

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL LAS ROCAS sedimentariaS 227

Geologi�a corregido 1.indd 227 13/7/10 13:15:18 Por esta definición una esfera o un cilindro tienen δ = 1. La Figura 118 representa un clasto en el que se han dibujado las máximas esferas contenidas y su expresión matemática. Esta tarea de mediciones es engorrosa por eso es más práctico usar tablas comparativas como las del Cuadro 8. LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

Figura 119. Diagrama que representa las variacio- nes de esfericidad, redondez y tamaño de un clasto al ser transportado en un medio sedimentario, por ejemplo un río.

Figura 118. Esquema que representa un clasto sobre el cual se han practicado las mediciones Diagénesis (Gr. dia= a través, correspondientes de redondez. génesis=formación)

Es el conjunto de procesos que afectan a Esfericidad: se define como la relación s/S, un depósito­ sedimentario y lo litifica o trans- donde s = superficie de la esfera de volumen forma en roca sedimenta­ria. La diagénesis equivalente al fragmento en cuestión. S = comienza con el depósito de los sedimentos superficie del fragmento. Para una esfera Q = y es poco preciso su límite con el metamor- 1, para cualquier cuerpo Q es menor que 1. fismo (anquimetamorfismo).­ En los sedimen- tos subácueos (especialmente marinos) las Q = s/S modalidades son variadas, pues dependen, entre otras circunstancias de la composición La Figura 119 muestra la variación de la química del sedimento, de su granulometría, esfericidad, redondez y tamaño en función de la tasa de sedimentación que controla el de la distancia recorrida durante la abrasión hundimiento de la cuenca. de un clasto en un medio fluvial. La curva Los procesos más importantes son los del tamaño se hace asintótica con el eje de la siguientes: distancia ya que el tamaño de una partícula llega a un límite por debajo del cual la erosión —En los primeros decímetros de los sedi- ya no actúa. mentos del fondo oceánico hay diagénesis bioquímica debida a los organismos vivos y sobre todo a las bacterias que producen un enriquecimiento en CO2 y en productos sulfurosos y amoniacales. El medio se vuelve más ácido y más reductor (algu­nos autores denominan a esta zona superficial como la de sindia­génesis).

—Más adelante comienza la diagénesis físi- co-química (a veces denominada epigénesis) que aumenta con el tiempo, la profundi­dad y

228 LAS ROCAS sedimentariAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 228 13/7/10 13:15:19 la temperatura no supera los 200ºC, se carac- más importante de la litificación. Produce la teriza por: reducción de porosidad y permeabilidad de 1) compactación del sedimento con pérdida la roca y es de considerable valor conocer este de agua, aumento de densidad, multipli- proceso, para aquellos que se interesan en el cación de los puntos de contacto entre los desplazamiento de fluidos a través de la roca clastos. (gas, petróleo, agua). La cementación puede 2) aumento de la tº por hundimiento (grado crear condiciones de P sobre esos fluidos en geotérmico)­ favoreciendo las reacciones sistemas confinados. El más común de los químicas. cementos es la sílice, generalmente cuarzo 3) multiplicación de las reacciones quími- (puede ser ópalo o calcedonia). La calcita cas, variadas y complejas, p.e. agradación es también un cemento común, la dolomita

de las arcillas, transfor­mación de algunos (CO3)2(Ca,Mg) es menos común y la siderita minerales en otros (aragonita a calcita; (CO3Fe) es rara, aunque quizás no sea tan rara,

ópalo a calcedonia y/o cuarzo), posible dado que es muy inestable en su contacto con LAS ROCAS SEDIMENTARIAS disolución de los granos en sus puntos la atmósfera. Muchas de las areniscas ferru- de contacto y cristalización a partir de las ginosas o cementadas con óxidos de hierro solucio­nes así obtenidas en los espacios pueden haber sido areniscas sideríticas. La intergranulares, reacción de los minera- baritina y anhidrita son de menor impor- les y los fluidos intersticiales que, con la tancia. Algunas areniscas poseen más de un profundi­dad, se vuelven más ácidos y mineral cementante.

ricos en CO2. Decementación: en las rocas sedimentarias Otra manera de encarar este proceso es la cementa­das pueden ocurrir fenómenos de = siguien­te explicación: decementación, el reemplazo de CO3 por Algunos autores excluyen la litificación de la SiO2 es un ejemplo relativamente común; el diagénesis. Según Pettijhon, es el complejo de proceso inverso es lo mismo. Este fenómeno procesos que convierten a los sedimentos en se denomina también eluvia­ción. sedimentitas. La litificación puede ser parcial c) autigénesis: o formación de nuevos mine- o completa; puede ser simultánea o posterior rales denominados autigénicos en un sedi- a la sedimentación. mento durante o después de su depósito. Los La diagénesis se refiere principalmente a más comunes son: cuarzo, calcita, feldespatos las reacciones que tienen lugar dentro de un ( FK y albita), dolomita, siderita, illita, serici- sedimento entre un mineral y otro, o entre uno ta, cloritas, glaucomita, rutilo, yeso, baritina, y varios minerales y los fluidos intersticiales. marcasita, pirita, y como minerales raros tur- Las reacciones que se producen a tº y P bajas malina y ceolitas. se llaman diagénicas y a tº y P más elevadas se d) crecimiento secundario: o crecimiento llaman metamórficas. No existe división defi- postdepo­sicional del clasto por precipitación nida entre diagénesis y metamorfismo, pues química de igual composición­ mineral alrede- en ambos casos la reorganización se produce dor de los clastos y en continuidad óptica con principalmente en estado sólido. el mismo. Los principales procesos que conducen a la e) recristalización: es el proceso de solución litifi­cación son: y de nueva cristalización “ in situ” gradual y a) compactación: pérdida o reducción de paulatina de uno o vaerios minerales de una los espa­cios vacíos u ocupados por fluidos. roca, sin formación de nuevos minerales, pero Aumento de los puntos de contacto entre los con cambio de textura. clastos. b) cementación: o formación de sustan- Se suele llamar halmirólisis a los procesos o cias precipi­tadas químicamente o cemento cambios físico-químicos ocurridos en el fondo por soluciones intersticiales. El cemento actúa del mar. Fuera de este concepto también están como ligante de los clastos. Los cementos más los cambios físico-químicos que ocurren en los comunes corresponden a cuarzo, ópalo, calce- sedimentos cuando dejaron de estar en contac- donia, carbonatos, sulfatos y óxidos e hidróxi- to directo con el agua de mar por sepultamien- dos de hierro. La cementación es el proceso to. En los primeros 5 cm del fondo marino

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Geologi�a corregido 1.indd 229 13/7/10 13:15:19 6 viven más de 63.10 de bacterias por gramo de calcita...... CO3Ca sedimento; a 1,5 m de profundidad viven 1000 dolomita...... (CO3)2(Ca,Mg) bacterias por gramo. magnesita....CO3Mg La epigénesis son los cambios físico-quími- siderita...... CO3Fe cos ocurridos después de la litificación. Según rodocrosita...CO3Mn Pettijhon la diagé­nesis involucra la halmiróli- sis y la epigénesis. Los cambios diagénicos se producen por los Es útil el concepto de diferenciación dia- proce­sos comunes de reorganización química, génica que estudia la distribución del mate- tales como disolución, precipitación, cristali- rial dentro del sedimento conduciendo a la zación, recristalización, oxidación, reducción, segregación de los componentes secundarios etcétera. Sin embargo la diagénesis se com- en nódulos y concreciones. Mientras que el prende mejor si los procesos actuantes se metasomatismo involucra la introducción de analizan en términos de rasgo geológi­co del

LAS ROCAS SEDIMENTARIAS materiales desde afuera, conduciendo al reem- proceso y sus efectos. Desde este punto de plazo sin cambio de volumen apreciable en el vista los principales procesos diagenéticos son: estrato correspondiente­ (dolomita de reempla- cementación, autigénesis, diferenciación diagé- zo). Son reemplazables entre sí los carbonatos nica, segregación diagénica, metasomatismo, del grupo de la calcita (trigonal): disolución interestratal y compactación.

230 LAS ROCAS sedimentariAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 230 13/7/10 13:15:19 12 ESQUEMA DE LAS ROCAS sedimentarias

Estas rocas se clasifican no tanto en base al halita, etc. generalmente denominadas evapo- proceso de desagregación de las rocas preexis- ritas porque derivan de la evaporación produ- tentes de las cuales derivan, sino del mecanis- cida en cuencas cerradas como lagos costane- mo del depósito que es el responsable de la ros, o lagos salados. Se incluyen dentro de las textura y estructura final. rocas químicas las rocas residuales que corres- ponden a partes insolubles “in situ” luego del Los sedimentos se distinguen en: lavado de materiales preexistentes (lateritas,

a) detríticos (o clásticos): constituidos de bauxitas, arcillas) y las rocas metasomáticas ESQUEMA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS fragmentos (clastos) de distintos tipos de rocas debidas a una reacción de intercambio entre el depositados luego de haber sufrido un cierto agua de mar y la roca sedimentaria de diver- transporte. El ambiente de depositación (flu- sas naturaleza (dolomita) que en la mayoría de vial, marino, continental, etcétera.), que es las veces ocurre con aporte de magnesio. responsable del material cementante, o sea c) organógenos (bioquímicos): derivadas de la fracción fina que lo transforma en roca de la acumulación de sustancias de origen (le dá coherencia) no tiene importancia en la orgánica (esqueletos, restos vegetales, etc.). clasificación ya que esta se basa en el tamaño También éstas poseen variedades de acuerdo de los clastos. Se distinguen en psefitas (rudi- al quimismo en carbonáticas (calcita, dolomi- tas) cuando el diámetro mínimo es mayor de ta), silíceas, ferruginosas, fosfáticas (collofa- 2 mm; psamitas (arenitas) cuando los tamaños no, apatita) y carbones fósiles (turba, lignito, varían entre 2 y 1/16mm y pelitas (lutitas) antracita). En la clasificación de estas rocas, cuando los tamaños son menores de 1/16 mm. sobre todo las carbonáticas, se tiene en cuen- Entre estas tres clases las ulteriores subdivisio- ta ya sea el ambiente en que han vivido los nes tienen en cuenta el tamaño como la redon- organismos constructores (biohermas, bentos, dez de los granos y de la selección operada por plancton, etc.), ya sea el tipo de estos organis- el agente de transporte sobre el material de mos, ya sea la eventual mezcla con material partida. También tienen importancia la com- detrítico y la transformación química seguida posición de los granos, el porcentaje de matriz a la depositación. y cemento y la composición mineralógica del d) piroclásticos: corresponden a los materia- cemento (carbonático, silíceo, etc.). les eruptados durante una actividad volcánica b) químicos: constituidos con predominan- explosiva en forma de fragmentos de material cia de sales y coloides precipitados de solu- lávico, vítreo y gaseoso y depositado en estra- ciones acuosas por efecto de la evaporación, o tos que se consolidan en ambiente subaéreo de cambios del ambiente químico debido, por (tufas) o subácueos (tuffitas). Por ello posee ejemplo, a la mezcla de gas o soluciones volcá- carácter mixto entre las rocas ígneas y sedi- nicas. Posteriores subdivisiones se basan en la mentarias; de las primeras poseen la compo- composición química de los precipitados que sición, de la segundas las texturas, estructuras pueden ser carbonatos (calcita, dolomita), síli- y litificación. ce (calcedonia, cuarzo), óxidos e hidróxidos Como se ve la clasificación de las rocas sedi- de hierro, óxidos e hidróxidos de manganeso mentarias posee características totalmente dis- y un sin fin de sales tales como yeso, baritina, tintas a las de las rocas ígneas. En las rocas sedi-

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL ESQUEMA DE LAS ROCAS sedimentariaS 231

Geologi�a corregido 1.indd 231 13/7/10 13:15:19 mentarias el criterio genético-ambiental, que se prioritario respecto al químico y especialmente traduce en estructura y textura, posee un rol al mineralógico que cuenta muy poco, Tabla 30.

Tabla 30 ESQUEMA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

1.-ROCAS DETRÍTICAS V = velocidad de caída de la partícula Dl = densidad del líquido Estudio de un sedimento por su granulometría Ds = densidad del sólido n = viscosidad del líquido Las partículas finas de la fracción arcilla, o G = gravedad sea aquellas menores de 1/256 mm, se estu- r = radio de la partícula dian aplicando la ley de Stockes que dice: (vale para partículas menores de 50 micrones, r = v.9/2.n/g(Ds-Dl) 1 micrón = 1mm = 0,001 mm= 106 m) El método que se aplica se denomina pipe- V = 2/9[(Ds-Dl)/n] g.r2 teo en el cual se van separando, en tiempos

232 ESQUEMA DE LAS ROCAS sedimentariAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 232 13/7/10 13:15:21 preestablecidos de acuerdo a la ecuación de Los sedimentos más gruesos se estudian por Stockes, por medio de una pipeta el líquido medio de tamices. Existen distintos juegos de con el sedimento en suspensión, Figura 120. tamices, los tipo Tyler usan como razón 2, Los pasos son los siguientes: los tipo Wentworth usan 2 como razón. En geología los más usados son los de tipo Tyler. Los datos obtenidos en porciones en peso de las distintas fracciones se los repre­senta gráfi- camente por curvas de Gauss, histogramas o curvas acumulativas, Figura 121. Por ejemplo, si se tiene el siguiente análisis granulométrico, Tabla 31:

Figura 120. A la derecha del esquema se ve un Tabla 31 tamiz y la columna de tamices seleccionados de mayor a menor según criterio estadístico de tama- tamaño (mm) % en peso % acumulativo ños de grano de las fracciones gravas a arenas. 16-8 6,3 6,3 En el tamiz inferior se recoge el material de menor 8-4 11,3 17,6 granometría tipo limo-arcilla. A la izquierda del 4-2 20,1 37,7 esquema se ve el tubo graduado de 1 litro donde se 2-1 24,5 62,2 ESQUEMA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS coloca en agua el material más fino al cual se pone 1-0,5 22,2 84,4 en suspensión por agite y luego se lo pipetea en 1/2-1/4 12,2 96,6 tiempos determinados por la ley de Stockes. 1/4-1/8 2,6 99,2 1/8-1/16 0,6 99,8 >1/16 0,2 100,0 Se desagrega el sedimento, luego, una canti- dad pesada, se la agita en un vaso de 1 litro, y en distintos tiempos, por medio de un sifón, se extraen muestras a distintos tiempos preestable- cidos por la velocidad de caída según los tama­ ños de acuerdo con la ley de Stockes. En baño María se evapora el agua con la suspensión reco- gida y se pesa el sedimento de cada fracción. Finalmente se incorporan estos valores a los obtenidos para las fracciones mayores con los tamices y se realiza el tratamiento estadístico correspondiente (curvas de Gauss, histogra- mas, curvas acumulativas, etc.). —El tamaño correspondiente al 50% se Para partículas mayores de 1 mm la ley de denomina diámetro medio o mediana (Q2) y Stockes no se cumple, en este caso se utiliza la depende del agente de transporte. ley del impacto que dice que la velocidad de sedimentación Vs es: Coeficiente de selección = ø = sorting = S 0 ø= Q3/Q1= diámetro, La viscosidad no influye y K Q=cuartil, Q3=mayor y Q1=menor depende de la diferencia de Vs = K d densidad entre el líquido y el sólido, la esfericidad de la muy buena partícula y su diámetro d. buena la selección puede ser regular Para partículas que van de 50 micrones a 1 mala mm el comportamiento responde a la unión de las dos leyes. {

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL ESQUEMA DE LAS ROCAS sedimentariaS 233

Geologi�a corregido 1.indd 233 13/7/10 13:15:22 acumulativa buena selección % % 50% = diámetro medio peso peso morena mediana = Q2 y Q’2 depende del agente eólica de transporte 50 mala selección

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0m0m Q1 Q2 Q’1 Q’2 0m0m Figura 121. Distintos modos de representación por curvas estadísticas de la composición granulométrica de los sedimentos. Las característica de cada curva indica el medio donde se depositó el sedimento.

—-El diámetro medio da idea de la potencia de las condiciones. de la corriente. —-La oblicuidad de la curva acumulativa da —-El coeficiente de selección da la variación la selección del sedimento. ESQUEMA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS Tabla 32. Tabla granulométrica de acuerdo con Bonorino y Teruggi

Individuo Agregado suelto Agregago Tamaño en mm consolidado

Bloque Aglomerado Aglomerado 256 c c o guijón grueso o grueso n n g g 64 l l o o m m e guijarro mediano e mediano r r 16 a a d d o guija fino o fino 4

gránulo sábulo sabulita 2

gruesa a gruesa 1 a r r e n e mediana i mediana 1/4 grano n s a fina c fina 1/16 a Partícula limo limo 1/256

Partícula arcilla arcilla

234 ESQUEMA DE LAS ROCAS sedimentariAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 234 13/7/10 13:15:23 Porosidad Trigonal (romboédrico) El conocimiento de la porosidad de una ~ 25% roca tiene gran importancia económica, dado que de ella depende la cantidad de fluido (agua, hidrocarburos) contenidos en la roca. Por ejemplo, en el caso de los hidrocarburos cúbico se estima que la mínima porosidad económica 47% de la capa productiva es del orden del 8%. En arenas rara vez excede el 35%. En calizas y dolomitas la porosidad suele ser reducida, Figura 122. Las esferas poseen igual tamaño y de pero la existencia de aberturas secundarias, acuerdo a como se ordenen la porosidad varía que pueden llegar a ser verdaderas cavernas, entre el 25% y el 47%. hace que los espacios vacíos que pueden alber- gar fluidos sobrepase la porosidad normal de una sedimentita. Existen ordenamientos con porosidad inter- La permeabilidad se refiere a la comuni- media. El ordenamiento puede ser casual pro- cación de los poros entre sí. Por ejemplo, duciéndose altas porosidades (45-50%). una roca puede tener mucha porosidad y Según la forma de los clastos, a mayor esfe- muy baja permeabilidad debido a que los ricidad la porosidad tiende a ser menor. ESQUEMA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS poros no están intercomunicados. Por ello Según el medio, si éste llega a ser húmedo se define: la porosidad tiende a ser mayor que en un Porosidad total: es la relación entre el volu- medio seco. men total de los poros con el volumen de la La uniformidad de tamaño, a mayor selec- roca estudiada. ción mayor porosidad. Porosidad efectiva: es la relación del volu- El cemento, a mayor grado de cementación men de los poros intercomunicados respecto menor porosidad. del volumen total de la roca. La porosidad de una arenisca depende Porosidad media de algunas rocas, Tabla 33: de: Tabla 33 a) empaquetamiento b) forma de los clastos rocas ígneas...... 1 % c) medio en que se realiza la sedimentación arcillas y esquistos...... 4 % d) selección de los clastos calizas y dolomías...... 5 % e) influencia del cemento areniscas...... 15 al 30% f) compactación. arenas...... 35 % suelos...... 55 % Empaquetamiento: los clastos de una are- diatomitas...... 90 % nisca carecen de formas regulares y tampoco son iguales entre sí. De todas maneras para el estudio se los supone como esferas de Textura de las rocas igual diámetro; de esta manera se obtienen sedimentarias clásticas dos tipos de empaquetamientos extremos, Figura 122: Los componentes principales de las rocas sedimen­tarias son:

1) terrígenos 2) ortoquímicos 3) alloquímicos 4) restos de organismos (coquinas)

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL ESQUEMA DE LAS ROCAS sedimentariaS 235

Geologi�a corregido 1.indd 235 13/7/10 13:15:23 Los de orígen terrígeno son aquellos crista- elementos que definen la textura son: les, fragmentos de cristales y fragmentos de rocas que proceden de rocas preexistentes por 1) granulometría los efectos de la meteorización y ero­sión. Estos 2) grado de selección materiales sufrieron transporte desde la roca 3) morfología de los clastos madre hasta la cuenca de sedimentación. Este 4) madurez textural transporte se ve reflejado­ en la morfología de 5) empaquetamiento los clastos. Los de orígen ortoquímico son los materia- La granulometría se ve expresada en distin- les formados por precipitación química directa tos cuadros según los autores (ver más arriba). en la cuenca de sedimentación, durante o En términos genera­les se habla de: inmediatamente después de la sedimentación.­ Los de orígen alloquímico son materiales de psefitas orígen químico o químico orgánico formados ______2 mm en la misma cuenca, pero que han llegado como psamitas “clastos” a la cuenca de sedimentación. A veces ______0,062 mm puede haber sufrido algo de transporte. pelitas Tanto los orto como los alloquímicos son de compo­sición carbonática (calcita principal- La selección refleja las condiciones de trans- ESQUEMA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS mente) salvo en las rocas evaporíticas, ferrugi- porte y sedimentación, por lo que este dato es nosas y fosfatadas. muy importante (ver más arriba). Según la proporción de estos componentes La morfología de los clastos se indica por recibe el nombre la roca. Las rocas con más del medio de la redondez y la esfericidad de los 50% de componentes terrí­genos reciben distin- mismos (ver más arriba). tos nombres según la proporción de alloquí­ La madurez textural es indicadora de la micos y ortoquímicos como por ejemplo las energía y tiempo a que fueron sometidos a calizas (se excluyen las biohermitas o biolitas erosión los clastos en la cuenca. como también las coquinas). Como más del 95% de las rocas sedimenta- A > t > madurez rias son detríticas y carbonáticas son las que tienen el mayor interés petrográfico.­ El empaquetamiento se refiere al espacio Todas las rocas detríticas presentan textura inter­clástico, en general se reconocen 5 gra- clástica, los clastos pueden o no estar cementa- dos de empaquetamiento: puntual, tangencial, dos por material ortoquímico o diagénico. Los recto, suturado y flotante, Figura 123.

flotante puntual tangente recto suturado mayor compactación →

Figura 123. Distintas texturas según la variación del tipo de empaquetamiento de acuerdo a la presión sufrida por la sedimentita.

236 ESQUEMA DE LAS ROCAS sedimentariAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 236 13/7/10 13:15:24 La naturaleza de los clastos es reveladora de 2) Conglomerados, aglomerados y brechas la procedencia de los mismos. polimícticas, com­puestos por minerales y Todas estas características nos llegan a indi- fragmentos líticos distintos, con matriz psamí- car la procedencia, tipo de transporte, dis- tica y cemento. tancia recorrida por los clastos, ambiente de 3) Conglomerados, aglomerados y brechas sedimentación, energía del medio, etc. entre intraformacionales, formadas por la destruc- otras cosas. ción mecánica del sedimento recién depo­ La textura clástica está constituida por tres sitado y parcialmente consolidado, sin mediar elementos que son: clastos, matriz y cemento, transporte; casi siempre tienen clastos de luti- Figura 124. La matriz es un término relativo ya tas o calizas. que existe solamente cuando hay un contraste grande de tamaño con la fracción clástica b. Psefitas cataclásticas (generadas por tritu- mayor. O sea cuando la textura clástica es gra- ración de causas tectónicas o exaración gla- dada no se habla de matriz. ciar). 4) Conglomerados glaciares, los represen- tantes principales son el till y la tillita. 5) Brechas tectónicas, constituidas por clastos de un solo tipo de roca y matriz de jaboncillo en zonas de fallas. ESQUEMA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

c. Psefitas piroclásticas, originadas por explo- siones volcáni­cas, pero acumuladas por proce- sos escencialmente sedimentarios. 6) Aglomerados y brechas volcánicas, están constituidos por clastos de vulcanita y matriz Figura 124. Textura clástica constituida por clastos, tobácea. matriz y cemento (cuadriculado). El esquema de la derecha representa una textura clástica gradada, en éste último caso no se distingue la matriz ya que 2. ROCAS RESIDUALES hay toda una gradación de tamaños de los clastos que están insertos en un cemento de origen quími- El material residual es aquel producto inso- co. Los clastos mayores, en este esquema, pueden luble de la meteorización, que sin haber sufri- tener un tamaño de de 0,5 a 1 mm. do transporte cubre a las rocas de las que ha derivado. Estos productos constituyen el rego- lito que es la parte superficial de las rocas de la Macroscópicamente (a simple vista) la tex- corteza afectada por la meteorización “in situ” tura clástica sólo puede ser reconocida en los (también se entiende por regolito al conjunto conglomerados (clastos del Gr.= roto). de materiales sedimentarios inconsoli­dados que cubren la corteza terrestre, o sea la car- peta de material residual que cubre las áreas Clasificación de las psefitas continentales). Como ejemplo de rocas residuales tenemos: Sólo se reconocen tres tipos fundamentales: con­glomerados, aglomerados y brechas, que Lateritas (Lat.= later=ladrillo): depósito resi- se diferencian sobre la base del tamaño y la dual de las regiones tropicales y sub­tropicales, redondez de los clastos. poroso, blando cuando está húmedo y duro cuando está seco. El color es castaño rojizo a. Psefitas epiclásticas y está constituído por una mezcla de óxidos 1) Conglomerados, aglomerados y brechas hidratados de hierro e hidróxidos de alumi- oligomícticas, constituidos­ por un solo tipo de nio. Se puede formar a partir de cualquier mineral o fragmento lítico, con matriz arenosa roca pero lo común es que lo haga a partir de y cemento. basaltos. Los climas que favorecen su forma­

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL ESQUEMA DE LAS ROCAS sedimentariaS 237

Geologi�a corregido 1.indd 237 13/7/10 13:15:24 ción poseen temperaturas de 20º a 30ºC y alcalinos y alcalinos térreos, que sirven de lluvias de 1,5 a 2 m anual. Los fenómenos de vehículos a aquellos cationes. alteración son acelerados por la veloci­dad de reacción de la hidrólisis por la alta Tº (cada Los factores formadores de un suelo son: 10º C de aumento de Tº la velocidad de reac- ción se duplica, ley de van’t Hoff). Consiste 1) El clima (es el más importante) escencialmente en un aumento de la relación 2) La topografía

(Al,Fe)2O3/SiO2 por lavado de parte de la 3) El material original sílice así como de todos los cationes mono y 4) Edad bivalentes (Na, K, Mg, Ca). 5) Biota (conjunto de organismos vegetales y animales) Bauxita: son rocas residuales compuestas escencialmente por óxidos e hidróxidos de Orígenes de los suelos

Al (gibbsita = (OH)3 Al y diásporo = AlO. OH) puede haber un poco de Fe y silicatos 1) Suelos residuales o eluviales: No están hidratados. Posee un color amarillento y blan- estratificados, pueden ser muy potentes. En quecino y tiene aspecto terroso (pueden ser las regiones húmedas están muy lavados y por oolíticos). Es la materia prima de la industria eso pierden gran parte de su fertilidad. En las del aluminio. regiones áridas suelen ser fértiles. ESQUEMA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

Suelos: 2) Suelos transportados: existen distintos El suelo es la parte superficial de la corteza tipos. terrestre, más o menos diferenciada del sub- a) Suelos de derrubio y de coladas: contie- suelo por efectos de la meteori­zación comple- nen mate­riales gruesos que pueden ser mentada por los efectos de la acción biológica. preponderantes. Nunca están bien estra- Su estudio es el objeto de la edafología o tificados. pedología cuyos principios se remontan a b) Suelos aluviales: abundan especialmente unas decenas de años. en los lechos de los grandes ríos, los del- El suelo está compuesto por dos o más tas y los cauces abandonados; general- zonas de diferentes composiciones. La dife- mente son muy fértiles; el humus, si las renciación de las zonas (hori­zontes) de un condiciones son favorables se acumula suelo tiene lugar principalmente por lavado rápidamente en ellos. de compuestos solubles y coloides del hori- c) Los suelos glaciares se caracterizan por sus zonte superior (horizonte A o eluvial), los elementos clásticos angulosos, envueltos que pueden o no acumularse en un horizonte en elementos más finos. Pasan a llanuras inferior (B o iluvial). Debajo de este horizonte (complejos fluvioglaciares) con materia- se encuentra el material original (horizonte C les estratificados; su fertilidad es muy o roca madre). variable. Fisicoquímicamente se distinguen en el d) Suelos lacustres: son de fertilidad variable suelo tres tipos de componentes: por ejemplo aquellos turbosos (Irlanda, a) materiales inertes (granos de arena y país frío), por lo general son muy pobres partícu­las de limo, en su gran mayoría de quizás por la destrucción bacteriana del cuarzo, que proporcionan al suelo el esqueleto humus. Otros son muy fértiles como los físico). de Manitoba en USA y Ries Kessel que es b) materiales coloidales, inorgánicos (arci- el granero triguero de Baviera. llas) y orgánicos (humus), que actúan rete- e) Suelos eólicos, formados por el polvo niendo cationes reemplazables que pueden acumulado por el viento en el borde de servir de nutrientes a las plantas (intercambio los desiertos (fríos o cálidos). A veces son de bases). muy fértiles. Constituyen los loess y los c) compuestos solubles, especialmente car- suelos de dunas. bonatos, nitratos, sulfatos, fosfatos, cloruros

238 ESQUEMA DE LAS ROCAS sedimentariAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 238 13/7/10 13:15:24 Clasificación de los suelos materiales vegetales Como se dijo los suelos están en función principalmente del clima y de la naturaleza gris-negro, humus y limo con rodados del sustrato (existe una gran diversidad más o menos complejas de clasificaciones). gris-claro, limo con rodados negro, algo compacto con humos 1) Suelos húmicos -Chernozems o tierras negras, son muy limo con rodados y óxido de hierro comunes en las estepas semiáridas de clima continental (Rumania, Ucrania, China, Argen­ tina), Figura 125. Figura 126. Perfil de suelo tipo podzols. -Suelos pantanosos entre los que se hallan las tundras pola­res en suelos helados y los suelos turbosos de los paises templados.­ -Suelos pardos forestales de los paises tem- plados, que al igual que los desarrollados sobre rocas calcáreas son fértiles. -Suelos lateríticos de los países cálidos y húmedos, Figura 127, son corrientes en ESQUEMA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS la India, Africa, Brasil, NE de Argentina y América Central. Coraza con concreciones de óxidos de hierro + caolinita concreciones de óx.de Fe

Figura 125. Perfil de un suelo tipo chernozen. Hidróxidos 2) Suelos sobre rocas calcáreas -Rendzinas: encierran numerosos fragmen- tos de rocas en una matriz arcillosa rojiza. -Suelos pardos de los países templados. -Suelos rojos de los países mediterráneos, ricos en arcillas ferruginosas (terra rosa). Figura 127. Perfil de un suelo tipo laterítico -Suelos con costras de los países áridos en los que las calizas disueltas por la lluvia se deposita enseguida formando un horizonte Teoría de la biorrexistasia (Erhart, H. (1967). eluvial endurecido que dificulta la vegetación La genese des sols en tant que phenomene geologi- y el laboreo. que. Ed. Masson, Paris.) Los procesos de meteorización preparan los 3) Suelos sobre rocas silíceas y rocas erup- materiales que formarán los suelos. Su evolu- tivas ción depende especialmente­ de modificacio- -Podzols, Figura 126, poseen un horizonte nes climáticas. Erhart creó este concepto de la superior negro, humífero, cuyo humus provie- biorrexistasia. ne de la descomposición de materia vegetal, Durante los períodos de estabilidad química un hori­zonte medio claro, ceniciento (podzol: (biostasia) los iones solubles de las arenas y ceniza en ruso) debido al lavado del humus, los suelos son lavados por debajo del manto y un horizonte inferior en principio negro vegetal y transportados al mar por corrien­tes (humus) y luego rojizo (óxidos de hierro). Este de aguas. Esta fase migratoria está represen- es el horizonte de acumulación. tada por los iones K, Na, Ca, Mg y gran parte

de SiO2 de los silicatos. Al depositarse en el litoral origina la formación de rocas calcáreas

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Geologi�a corregido 1.indd 239 13/7/10 13:15:25 y dolomíticas, con sus acompañantes silíceos de estas rocas son: el pH, concentración, Tº, P, y acompañados de los materiales orgánicos E (potencial redox). 0 que se les han unido. Durante este período el La mineralización biológica es muy compleja,

cuarzo, los hidróxidos de hierro, de aluminio p.e. se encontró baritina (SO4Ba) en ciertos pro- y los minerales de arcillas permanecen “in tozooarios (xenophyophora) y no se sabe si este situ” y constituyen la fase residual. Puede mineral es producto de la secre­ción del animal seguir entonces una modificación climática o fue incorporado por el mismo en forma de provocada por la acción antrópica que genera partículas. Se sabe también que el Mn cumple la destruc­ción de la vegetación. Al perderse un rol importante en las plantas para la síntesis el manto vegetal que hace su papel de “filtro de los glúcidos. El Cu es un elemento del poli- separador”, el manto laterítico es erosiona- fenol oxidasa de la respiración. El Cobalto es un do. Los ríos transportan aguas limosas y las constituyente de la vitamina B12. arcillas, arenas, sedimentos ferruginosos o bauxitas se superponen a las calizas y a los Rocas férricas depósitos orgánicos de la biostasia. En el continente las rocas no tardan en ser Poseen importancia económica como mena meteorizadas y los sedimentos son cada vez de hierro. Generalmente son sedimentos más detríticos y gruesos. Tal ruptura del equi- marinos epicontinentales y general­mente son librio climático y en consecuencia biológico se de edad precámbrica (por ejemplo los tipos ESQUEMA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS denomina rexistasia (del Griego resis=rotura, Clinton y los del Lago Superior, USA). del equilibrio). La formación de estos depósitos de hierro, Esta evolución esquemática se aplica con donde el hierro está como óxidos e hidróxidos algunas variantes a todos los mantos vegeta- formando el cemento de areniscas. El mecanis- les, bosques nórdicos, templado o ecuatorial e mo de formación de estos depósitos sería: incluso en las sabanas y estepas. a) el hierro se transporta como iones ferro- La teoría de la biorrexistasia, que insiste sos en aguas ácidas y se deposita cuando esencialmente en las rupturas del equilibrio esta llega a una cuenca alcalina como el biológico, parece poderse aplicar con acierto mar. a los ambientes estables. Posee el mérito de b) el hierro se transporta como óxido férrico llamar la atención sobre los procesos de altera- absorbido por materia orgánica coloidal ción superficial de las rocas. La edafogénesis y es depositado cuando el agua alcanza al mover bajo el manto vegetal los constitu- a una cuenca salina (los iones del agua yentes minerales de las rocas, aparece como salada causan la floculación y hundi- uno de los factores esenciales de la erosión y miento de las partículas coloidales). de la sedimenta­ción. En los yacimientos tipo Clinton los fósiles presentes en las areniscas indican ambiente marino (salino y alcalino). Estos depósitos se 3. ROCAS DE ORIGEN QUÍMICO Y hallan asociados a calizas. Los depósitos tipo BIOQUÍMICO Lago Superior están asociados con sílice. El Fe liberado en las aguas provenientes del Estos tipos de rocas son numerosos y su lavado continental va acompañado de Si, Mg, génesis muchas veces no es muy clara. Ca, P, S, As y V. Las aguas corrientes, como ya se mencionó, En teoría en el agua puede haber Fe+2 y son soluciones que llevan los productos solu- Fe+3 libres que tienden a precipitar como bles de los suelos y de las rocas continentales hidróxidos: al mar. En 1 kg de agua de mar hay aproxi- +2 - madamente 35 g de sales, la concentración Fe + 2(OH) —— Fe(OH)2 (1) +3 - en aguas fluviales es 100 veces menor. Los Fe + 3(OH) —— Fe(OH)3 (2) denominados ríos agrios y salados precisa- mente hacen referencia a su contenido salino, La reacción (1) ocurre entre pH 6 y 7,8. El sulfatos los primeros y cloruros los segundos. (OH)2Fe es blanco en medio reductor y verde Las variables intervinientes en la gene­ración en medio oxidante.

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Geologi�a corregido 1.indd 240 13/7/10 13:15:25 La reacción (2) ocurre entre pH 2,3 y 3,4 y con algas, crinoideos (equinodermos llamados el (OH)3Fe es amarillo a pardo y se forma en también lirios del mar), esponjas, moluscos, medios bien oxigena­dos. etcétera. La reacción química básica implicada El Fe casi siempre está acomplejado con la en la forma de vida de estos organismos en sílice, P o humatos (sales de Na y K de ácidos parte calcáreos es la obtención del agua de mar +2 -3 húmicos). Algunos orga­nismos reducen el Fe, de Ca (ión calcio) y HCO (ión ácido carbóni- estos son numerosos como p.e. las bacte­rias y co) y la conversión de estos por los organismos ciertos vegetales. Los productos de precipita- mencionados para su uso correspondiente. ción de estas reacciones son: +2 -3 → Ca + 2HCO CO3Ca + H2O + CO2 goethita (αFeO.OH)...... amarillo esqueleto exhalado o usado α hematita roja ( Fe2O3)...... roja en las partes blandas lepidocrocita (γ FeO.OH)...... naranja del organismo

y otros complejos más. Ejemplo natural Los arrecifes rara vez están por debajo de es la Paleta del Pintor en la Quebrada de los 30 m de profundidad ya que necesitan de Humahuaca en la Provincia de Jujuy. la fotosíntesis para el desarrollo de las partes vegetales, cuando se encuentran a profundida- Rocas carbonáticas des de 900 m es porque el terreno submarino (por ejemplo un volcán) se fue hundiendo por ESQUEMA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS Representan aproximadamente el 20% de propio peso y la colonia viva coralina adosada los sedimen­tos. Se forman a partir del ión al principio a los laterales del volcán y luego Ca++ en solución por precipitación­ físico- a la misma estructura coralina fue creciendo química o bioquímica. Los calcáreos detríticos hacia arriba manteniendo el alcance de la son raros. Los mecanismos de precipitación luz solar como es el caso de los atolones del están regidos por: Pacífico. El ejemplo actual de depósitos corali- nos más grandes es la Gran Barrera de Coral en

El CO2 disuelto en agua disuelve fácilmente Australia, posee una extensión de 1500 km de al CO3Ca según: longitud, forma concentraciones de Ca y Mg con la casi total exclusión de otros metales. → CO3Ca + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 Otros organismos forman colonias sin lle- sólido disuelto en gar a ser arrecifes, por ejemplo la asocia- agua ción de moluscos, braquiópodos y crinoideos. También se generan depósitos carbonáticos

El CO2 se produce por descomposición no coloniales como los depósitos de los barros de residuos vegetales o por acción de áci- del fondo oceánico de esqueletos de forami- dos minerales y orgánicos sobre la caliza. Se níferos ubicados entre los 10º de latitud N y disuelve en el agua dándole carácter ácido. La 10º de latitud S y formados desde finales del caliza es poco soluble en agua, pero es soluble Mesozoico.

en agua cargada en CO2. Además las calizas Las variables que intervienen en la forma- se disuelven por debajo de los 4500 m de ción de estos carbonatos son: profundidad en los mares debido a la presión Presión: el agua circulante por finos conduc- ahí reinante, de tal manera que no se cono- tos y a P puede disolver mucho carbonato. cen depósitos carbonáticos a profundidades Temperatura: las aguas calentadas carga- mayores de 4500 metros. das en Ca++ conducen a la precipitación del

Las algas son organismos vegetales que rea- CO3Ca. Las aguas frías producen disolución lizan fotosíntesis. Algunas de ellas desarrollan del carbonato. una especie de esqueleto o estructura dura Evaporación: por evaporación de aguas car- que pueden ser carbonática o silícea (caso de gadas con Ca++ puede precipitar carbonato. las diatomeas). Las algas calcáreas son cons- Organismos: muchos organismos son gene-

tructoras de arrecifes. Se suele decir arrecifes radores de CO3Ca. La formación de aragonita de coral, pero en realidad los corales conviven (rómbica) se facilita a Tº mayores de 10ºC

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL ESQUEMA DE LAS ROCAS sedimentariaS 241

Geologi�a corregido 1.indd 241 13/7/10 13:15:25 en soluciones salinas. El ión Ca++ puede ser b) de precipitación primaria: precipita sustituído por Sr++ y Mg++ por reemplazo directamente del agua de mar. de tipo diadósico. Las plantas en su asimila- c) de orígen secundario: dolomitización o

ción clorofílica absorben el CO2 disuelto en proceso de transforma­ción de una caliza en las aguas involucrando una precipitación de dolomita. Es el mecanismo más común en la

CO3Ca (p.e. las algas). Además la actividad de génesis de las dolomitas, ocurre inmediata- seres anerobios puede producir sulforeduc- mente después de la precipitación de la caliza.

ciones y provocar la precipitación de CO3Ca El ambiente debe ser reductor y muy salino, según: ocurre en los arrecifes coralinos y a menudo está aso­ciado a sal y yeso. → SO4Ca ——- SCa + 2O2 → SCa + CO3(NH4)2 ——- CO3Ca + S(NH4)2 Rocas silíceas pp Son de orígen orgánico y químico. Entre pH Las reacciones pueden generar: 2 y 9 la solución de la sílice no varía, pero sí varía con la Tº y la P. A mayor Tº mayor solu-

a) liberación de SH2 por bacterias anerobias bilidad y a mayor P mayor solubilidad. de la putrefacción. La presencia de sales alcalinas y en parti- cular de halogenuros alcalinos aumenta la ESQUEMA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS b) oxidación de SH2 y de S por bacterias solubilidad de la sílice. La presencia de CO2 sulfooxidantes. baja su solubilidad. La precipitación de sílice se debe principalmente a los organismos. En → 2SH2 + CO2 ——— CH2O + H2O + 2S general las rocas silíceas están compuestas por formaldeído radiolarios y diatomeas. → 2S + 3O2 + 2H2O—— 2SO4H2 Radiolaritas: son rocas compactas y muy duras, de coloración roja (jaspe, coloreados c) reducción de sulfatos por bacterias. por óxidos de Fe y Mn), verde oscuro (ftanita o chert) o negras (lidianas). Generalmente los → SO4Ca + 2C ——— SCa + CO2 radiola­rios no son reconocibles debido a los → SCa + CO2 + H2O —— CO3Ca + SH2 fenómenos de recristaliza­ción. pp Los depósitos de sílice más conocidos son aquellos asociados a los complejos ofiolíticos

Dolomitas (CO3)2Ca.Mg (ofiolita del griego = ophis = serpiente, por su Estos carbonatos son más abundantes en aspecto que recuerda a la piel de los reptiles, las viejas cuencas. El enriquecimiento de Mg son magmatitas básicas y ultrabásicas más o puede ser por los efectos del metasomatismo, menos alteradas a serpentina). Se interpreta de donde las dolomitas pueden ser secunda- a estas grandes acumulaciones de sílice como rias. Las dolomitas tienen trazas de ankerita producidas por los efectos hidrotermales del

(CO3)2Ca.Fe que es la responsable del tinte magma basáltico submarino. castaño que poseen por efecto de la oxidación La ftanita o chert es una roca criptocris- del hierro. talina, compacta, compuesta escencialmente Se pueden distinguir tres tipos de dolomi- por calcedonia y/o cuarzo. Se forma, según tas: algunos autores, por reemplazo epigénico de a) biogénicas: hay organismos que produ- cali­zas, aunque otros piensan que pueden pre- cen la precipitación de este mineral y en este cipitar directamente del medio ácueo. caso aparece junto a material sapropélico*­ rico Diatomitas: sedimentitas formadas por en sulfuros. frústulos o tecas de diatomeas. En general son friables, de color gris claro y livianas por su alta porosidad. Son “esqueletos” de microal-

* Sedimentos orgánicos bituminosos más o menos mezcla- gas silíceas. Pueden ser de orígen marino, pero dos con material pelítico de ambientes reductores que dan por lo común son lacustres. lugar a las lutitas bituminosas. Evaporitas: son rocas salinas, principal-

242 ESQUEMA DE LAS ROCAS sedimentariAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 242 13/7/10 13:15:25 mente sulfatos y cloru­ros que precipitan por sedimentarios comunes, de manera que el evaporación del agua de mar. Estos sulfa­tos depósito final, con el cemento introducido, y cloruros van acompañados de carbonatos, puede ser una roca muy compleja. arcillas (sepioli­ta y atapulgita) y también pue- Para clasificar a las rocas piroclásticas se den aparecer con floruros, bariti­na, etcétera. debe tener en cuenta: Se forman en cuencas marinas restringidas y en ambientes continentales semidesérticos 1.- el origen del material piroclástico. intermontanos. Cuando se evapora la solución 2.- la composición química y petrográfica hay un orden de precipitación en las sales que de la lava. es inverso al de sus solubilidades. El orden es: 3.- las proporciones relativas de fragmentos carbonatos, sulfatos, cloruros y sales complejas vítreos, cristales y líticos. de magnesio, cloro y sulfatos para finalmente 4.- la forma y las dimensiones de los frag- precipitar los compuestos de potasio. mentos. Se pueden distinguir dos grupos: a) rocas salinas marinas Figura 128. En cuanto al punto 1 se refiere a, Figura b) rocas salinas de cuencas endorreicas (p.e. 129: salinas de la Puna). a) materiales esenciales o juveniles: si los fragmentos son de la lava en erupción. b) secundarios: si los fragmentos son detri- ESQUEMA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS tos de lavas y piroclastos anteriores. c) accidentales: si los fragmentos correspon- den a otras rocas que nada tienen que ver con el vulcanismo.

Figura 128. Esquema costero marino en el cual Sloss sintetizó diversos ambientes con sus depósi- tos salinos evaporíticos característicos.

Rocas orgánicas biogénicas: dentro de este grupo se incluyen los hidrocarburos, los car- bones y la turba. Figura 129. Esquema de los distintos tipos de mate- Singénesis: cambios mineralógicos y textu- riales que componen las rocas piroclásticas. rales ocurridos durante la sedimentación. Epigénesis: cambios mineralógicos y textu- rales que ocurren en un sedimento después de En cuanto al punto 2 se refiere a la acidez y su depositación. basicidad de la lava.

ácidas ROCAS PIROCLÁSTICAS ______66% de SiO2 intermedias Las rocas piroclásticas son aquellas que se ______52% forman a partir de los productos de las erup- básicas ciones volcánicas explosivas.­ Los materiales así arrojados pueden caer sobre la tierra o en En cuanto al punto 3 se refiere a los porcen- cuerpos de agua. Tanto el piroclasto origi- tajes relativos de cristales, vidrio y fragmentos nal depositado en agua como los materiales líticos que componen los sedimen­tos piroclás- redepositados pueden mezclarse con detritos ticos, Figura 130.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL ESQUEMA DE LAS ROCAS sedimentariaS 243

Geologi�a corregido 1.indd 243 13/7/10 13:15:27 o sea: areniscas tobáceas, tobas arenisco­sas, etcétera, como es el caso de las tufitas. Cinerita: es una ceniza levemente consoli- dada. Se da el nombre de tefra (Gr. = ceniza) a la acumulación de eyectos volcánicos no conso- lidados.

Los sedimentos y los organismos

Los procesos sedimentarios­ y los biológicos Figura 130. Diagrama triangular de composición de siempre van juntos ya que los organismos se las tobas. desarrollan en el mismo ambiente:

—-Atrapan y estabilizan granos sedimen- En cuanto al punto 4 se refiere al tamaño de tarios. los fragmentos arrojados por el volcán, y se los —-Clasifican físicamente material durante clasifica así: la actividad alimenticia.­ ESQUEMA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS —-Aceleran la descomposición química y bombas y bloques...... mayores de 32 mm (1)(2) mecánica de las rocas. lapilli...... de 32 a 4 mm —-Ayudan a la formación de éstas con el cenizas...... menores de 4 mm aporte de las partes duras.

(1) Bombas, material lávico total o parcial- La adquisición del carácter fotosintético por mente fundido cuando fue eyectado. Debido las plantas fue quizás el suceso más importan- a la plasticidad del material éste tomó, en su te después de la aparición de la vida, ya que trayectoria aérea, la forma de huso. todos los animales dependen de las plantas. (2) Bloques, material lávico totalmente sóli- Es probable que la mayor parte del oxígeno do cuando fue eyectado, poseen formas irre- libre haya sido producto de la fotosíntesis. gulares. Cuando el oxígeno atmosférico alcanzó el 1% de su nivel actual se hizo posible la respiración Por la compactación y cementación estas aeróbica. eyeccio­nes pueden formar rocas: Los animales retrabajan (bioturban) a Aglomerados volcánicos: los constituidos menudo los sedimentos y los granos más dominantemente por bombas. finos pueden ser devueltos a la suspensión o Brechas volcánicas: las constituidas gene- ser llevados a la superficie del fondo durante ralmente por bloques. los procesos de excreción. Tobas: las constituidas dominantemente por El mayor control ejercido por los organis- cenizas volcánicas. mos sobre los ambientes terrestres es químico; Tobas de lapilli: cenizas ricas en lapilli. junto a la liberación del oxígeno en la atmósfe-

Ignimbritas o tobas aglutinadas: cuando ra el volumen de CO2 libre ha variado a través la consolidación de la brecha, lapillita o toba de las edades biológicas. El enorme crecimien- se debe a la elevada temperatura de los frag- to de los vegetales durante el Carbónico (345 a mentos, que le permiten adherirse por su 280 M.a.) y la formación de grandes depósitos superficie pastosa. Se las considera formadas de carbón debe haber producido una enorme

por nubes ardientes. Con frecuencia presentan eliminación de CO2 de la atmósfera. El aumen- textura fluidal, debido a la deformación de los to de alcalinidad de los océanos que siguió vitro­clastos por el propio peso de la masa. pudo haber contribuido a una de las mayo­res Cuando los sedimentos piroclásticos se mez- extinciones de faunas hace unos 225 millones clan con los epiclásticos o normales se pueden de años. tener rocas con caracte­rísticas intermedias,

244 ESQUEMA DE LAS ROCAS sedimentariAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 244 13/7/10 13:15:27 Existen por lo menos tres maneras en que alguno de los organismos perforantes (ciertos los organismos afectan en forma significativa moluscos y espon­jas) son agentes erosivos a los sedimentos: eficaces. 3) Los organismos perturban la normal dis- 1) En el Fanerozoico (Paleozoico + Mesozoico tribución de los sedimentos desviando y rete- + Cenozoico) los organismos con sus esquele- niendo materiales. Las albúferas tropicales son tos contribuyeron a la formación de muchas importantes accidentes de costas y muchas rocas. Este material ha variado con el tiempo veces su presencia se debe a los arrecifes de acuerdo con el tipo de organismos presen- construidos por seres vivos. Los manglares tes. que toleran aguas saladas han modificado, La creta del NO de Europa tiene a menudo probablemente, de una manera global, la apa-

el 99% de CO3Ca de origen orgánico. En el riencia de los deltas tropicales del Cenozoico, Cámbrico inferior los arqueociátidos forman atrapando sedimentos entre sus raíces y con- grandes espesores en Australia y en Siberia. trolando de este modo el movimiento del agua 2) Los organismos influyen en la velocidad con las mareas. de erosión, como es evidente en los suelos cuando falta la cobertura vegetal. En los tiem- En todas las latitudes, ciertos organismos, pos anteriores a la aparición de hierbas (antes particularmente algas y gusanos poliquetos, del Terciario) la generación de bad lands debió crearon obstáculos para los sedimen­tos pro- de ser más extendida y el ritmo de erosión vocando la depositación y estabilización de ESQUEMA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS fue mayor que el actual. En sentido inverso los mismos.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL ESQUEMA DE LAS ROCAS sedimentariaS 245

Geologi�a corregido 1.indd 245 13/7/10 13:15:27 Geologi�a corregido 1.indd 246 13/7/10 13:15:27 13 concepto DE facieS sedimentarias

El conjunto de caracteres de una roca Todas estas facies son cambiantes a través (composi­ción, textura, estructura, fósiles) del tiempo geológico. Aplicando el Principio depende de cómo y dónde se formó la roca y del Actualismo y te­niendo en cuenta las facies de esta manera se puede hablar del ambiente antes descriptas, lo geólogos reconstruyen la de sedimentación que está caracterizado por historia de la Tierra. Esto es una tarea muy las facies (Lat.=aspecto) correspon­dientes, de difícil y complicada dado que: tal manera que se reconocen: ——es difícil estudiar ciertos tipos de pro- CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS facies eólicas cesos como por ejem­plo la sedimentación facies marina de aguas poco profundas marina abisal. facies litoral ——no son muchas las rocas que han con- facies estuárica servado sus caracterís­ticas primitivas por los etc. efectos del metamorfismo. { ——los sedimentos más antiguos están Dicho de otra manera es una masa de rocas cubiertos por otros más jóvenes que dificultan sedimen­tarias que puede ser definida y sepa- su observación. radas de otras por su grano­metría, estructuras ——además el presente no nos da un cua- sedimentarias, distribución de las paleoco­ dro fidedigno de todo el pasado ya que es un rrientes y fósiles. pequeño porcentaje del total. Los dos grandes grupos de facies generales ——la evolución orgánica ha sido un proce- son: so continuo y cambian­te, con la geología pudo haber sucedido algo semejante. F. eólica F. fluvial Por todo esto el actualismo no es una ver- facies terrestres F. glaciar dad perfecta para todos los tiempos, pero por F. lacustre ahora no tenemos otra llave. { Los registros geológicos pueden encararse de dos modos: F. de aguas poco profundas facies F. de aguas medianas a) con relación al espacio. marinas { F. de aguas profundas o abisales b) con relación al tiempo En la Figura 131 se muestra un esquema Se debe agregar para completar este cuadro dónde se representa a la izquierda un área facies intermedias entre las terrestres y las continental con ríos que transportan sedimen- marinas: tos clásticos de distinta granulometría que cuando llegan al mar se depositan selectiva- F. deltaica mente. Primero lo hacen los sedimentos más facies mixtas F. estuárica gruesos. Luego los de granometría intermedia { F. costanera y en forma más distal lo hacen los sedimentos

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL CONCEPTO DE FACIES sedimentariaS 247

Geologi�a corregido 1.indd 247 13/7/10 13:15:27 pelíticos en forma más o menos sincrónica. retrocesos, respectivamente, del mar sobre las Esta selección granulométrica producida por áreas continentales. El motivo de estos avances causas hidromecánicas lleva al concepto de y retrocesos, registrados repetidas veces en la facies sedimentarias cada una de las cuales se historia geológica del planeta pueden ser pro- indican en la figura. ducidos por diversas causas, como por ejemplo variaciones climáticas que producen calenta- miento o enfriamiento global que a su vez dilata o contrae las masas de agua que invaden o retroceden de las zonas continentales o también pueden ser debidos a razones tectónicas (epiro- génesis) que producen el descenso o ascenso de áreas continentales, o también cambios tectóni- cos en el volumen de las cuencas marinas. 1) facies conglomerádica 2) facies psamítica Transgresión marina: en un lugar determi- 3) facies pelítica nado, Figura 132, puede empezar por depósi- { tos de playa con rodados procedentes de las Figura 131. Esquema de un borde continental donde rocas más antiguas generados por las rom-

CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS los ríos aportan sedimentos a la cuenca marina. pientes de las olas (alta energía) creándose así Los sedimentos más gruesos se depositan en la un conglomerado. A medida que avanza la parte próxima al continente y a medida que nos transgre­sión se sedimentan los depósitos de alejamos del continente se depositan los sedimen- aguas poco profundas (are­niscas) frecuente- tos más finos, generando ello, bajo el punto de vista mente glauconíticas. Según avanza el mar se geológico distintas facies sedimentarias de acuer- van formando los sedimentos de aguas más do a lo indicado en los puntos 1), 2) y 3). profundas sobre los ya depositados dando lugar a la siguiente secuencia Figura 132: Por medio de los mapas paleogeográficos se muestra la distribución de tierras, mares, lagos, desiertos, etc. que existían durante la formación de las facies correspondientes de una época determinada. Por otra parte, en un lugar determinado, la sucesión­ de facies deriva de la sucesión de rocas sedimentarias en dicho lugar y por lo tanto esas rocas registran los cambios geográficos, de fauna y flora en dicho lugar. El análisis del con- Figura 132. Esquema de la evolución de una costa de junto de todos estos cambios en el globo permi- un mar transgresivo, o sea que el mar invade el con- te la reconstrucción de la historia geológica del tinente ya sea por hundimiento de éste, o crecimiento Planeta (por lo menos de su parte superficial. del nivel del mar o por una combinación de ambos. El Las características horizontales de una cierta avance del mar sobre el continente está indicado por época nos dan a conocer la geografía durante la los niveles n1, n2 y n3, sabiendo que el avance normal- misma y las verticales de un lugar revelan los mente es gradual se eligieron estos tres estadios por cambios de su geografía a través del tiempo y conveniencia, y se representan en cada uno de ellos se aplican para su estudio las generaliza­ciones los depósitos que generan como se ve en la Figura fundamentales de que las rocas sedimentarias 131. La secuencia sedimentaria propia de un mar que están por debajo son más antiguas que las que ingresa sobre un continente se resume a través que se encuentran por encima. del tiempo en el registro geológico representado en Los cambios verticales de facies quedan la columna estratigráfica de la izquierda (que ocurre registrados­ por cambios análogos en las rocas. donde indica la flecha), donde los sedimentos más Estos conceptos se pueden ejemplificar antiguos son las psefitas (conglomerados), sobre muy bien en el estudio de las transgresiones ellos se depositan las psamitas (areniscas) y final- y regresiones marinas que indican avances y mente las pelitas (lutitas) y las calizas.

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Geologi�a corregido 1.indd 248 13/7/10 13:15:28 Regresión marina: El mar profundo se registrados en el contenido paleontológico de convierte en uno de menor profundidad y los sedimentos involucrados. por último aflora la tierra. A los sedimentos de aguas profundas les suceden otros de menor profundidad y a estos últimos le siguen Flujos turbulentos (extraído de P.S. sedimentos de estuarios o de playas. El pro- Stevens, Patrones y pautas en la naturaleza. ceso puede terminar cuando la emergencia es BCS55, 1986). completada con sedimentación en lagos, ríos, desiertos, etcétera. La secuencia sedimentaria Una partícula dentro de un flujo laminar es de acuerdo al lugar elegido, Figura 133, de describe una trayectoria rectilínea, mien- más antiguo a más jóven: calizas, pelitas, are- tras que en un flujo turbulento describe niscas y conglomerados, una secuencia inver- una trayectoria errática y ondulante. Un sa a la vista en la ingresión marina indicada en remolino en espiral dentro de un arroyo se la Figura 132. produce porque la corriente sufre fricción sobre la superficie que lo limita (fondo y orillas del arroyo) o contra otra corriente que se mueve en dirección opuesta. La corriente por fricción pierde velocidad res-

pecto de otras partes de la misma corriente CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS y ello genera las turbulencias. Este es tam- bién el mecanismo por el cual se forman las olas en la costa del mar: primero el roce del aire con la superficie del agua genera Figura 133. Esquema de una regresión marina. Los la presión suficiente para generar una ola ríos aportan sedimentos a la cuenca marina y estos (onda) en alta mar, luego esa ola se aproxi- se van depositando a las distancias correspondien- ma a la costa, en cuyo desplazamiento va tes de acuerdo a su granometría según lo vista en disminuyendo la profundidad y cuando la Figura 124- La regresión con su sedimentación la amplitud de la ola (onda) roza contra característica está indicada por los sucesivos en fondo produce una fricción mayor que niveles del mar (n1, n2 y n3). Pasado el tiempo geo- la que se produce entre el agua y el aire lógico, cuando nuevos procesos orogénicos que generando un contraste de velocidad de eleven la zona y los subsiguientes erosivos pongan desplazamiento entre ambos sectores que al descubierto la secuencia sedimentaria indicada se resuelve por medio del rompimiento de por la flecha, el geólogo o estratígrafo va a poder la cresta de la ola circunstancia aprovecha- interpretar, con ayuda del contenido paleontológi- da por los surfistas. A una partícula que se co que puedan tener estas rocas, el fenómeno de desplaza en un medio turbulento no se le la regresión marina y su edad. puede predecir cual va a ser su trayecto- ria en detalle o sea no se puede predecir la situación precisa y la velocidad en un Estos dos ejemplos están muy simplificados, momento determinado. Esta indetermi- el proceso puede ser mucho más complejo. Del nación, entre otras cosas, no permite que traslape de los sucesivos­ estratos en una ingre- podamos interpretar las manchas solares, sión marina se puede deducir el sentido en que cómo se desplaza el material subcortical en avanzó el mar. Estas dos estructuras (transgre- el planeta o determinar la presión necesaria sión y regresión marina) son de fundamental para impulsar grandes volúmenes de agua importancia para reconstruir la historia geo- por una tubería. En los procesos de turbu- lógica planetaria. De hecho estas estructuras lencias intervienen tantas variables que su son el criterio que se utiliza para señalar los estudio se encara por medios estocásticos, cambios de los períodos geológicos en la escala describiendo promedios o sea los casos que del tiempo geológico como veremos más ade- tienen mayor probabilidad de ocurrir. lante. Estas estructuras suelen ir acompañadas La velocidad de un remolino es propor- por grandes cambios en la biota que quedan cional a la raíz cúbica de su tamaño o sea

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Geologi�a corregido 1.indd 249 13/7/10 13:15:29 que un remolino que se mueve al doble de la Cuanto más distinto es R en dos flujos tur- 3 velocidad de otro, será 8 veces mayor (2 ). bulentos más diferentes son estos. Se pueden combinar distintos valores Número de Reynolds de las variables y dar siempre un mismo Reynolds, a principio de siglo, explica- R y en ese caso la apariencia general será ba cómo los cuerpos pueden cambiar su la misma. Por ejemplo si la corriente de un forma en respuesta al cambio de escala, y al arroyo de flujo rápido es obstruida por un mismo tiempo, en una aparente contradic- guijarro y otra de flujo lento es obstruida ción, cómo fenómenos producidos a esca- por un rodado de mayor tamaño el modelo las diferentes pueden presentar la misma de la turbulencia que se produce es idénti- morfología. co. Una mota de polvo que cae dentro de 1.-¿Aumenta o disminuye la turbulen- una masa de aire lo hace de similar manera cia cuando aumenta la velocidad de la que un cuerpo humano moviéndose en corriente? La turbulencia aumenta con la melaza. Esto es de gran interés para los velocidad. Una bandera ondea más con ingenieros pues les permite hacer modelos fuerte viento. en escala (p.e. en aviación). En las pruebas 2.-¿Cómo varía la turbulencia cuando a escala se confrontan variables como velo- el tamaño de un obstáculo en su camino cidad, densidad, viscosidad y tamaño entre CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS aumenta? La turbulencia aumenta en pro- sí con valores diferentes pero el resultado porción directa al tamaño del obstáculo. es el mismo con un número de Reynolds La estela de un buque es mayor que la de idéntico. un bote. 3.- ¿Aumenta o disminuye la turbulencia Extraido de “Los deslizamientos de lodo” con la densidad del fluido? La turbulencia en Mundo Científico. 1994, 141:1024, de Ph. aumenta con la densidad del medio dado Coussot y J.M. Piau. que cuanto mayor es la densidad mayor Los torrentes de barro son mezclas con- es el número de partículas en un volumen centradas de agua, arcillas y fragmentos dado con lo que se incrementarán las inte- líticos. Son fluidos muy particula­res, p.e. racciones de las mismas. solo se deslizan por una pendiente por enci- 4.- ¿Como varía con el incremento de ma de un cierto ángulo. Son utilizados en viscosidad? La turbulencia se amortigua las perforaciones y temidos en las catástro- con el aumento de la viscosidad dado que fes. Las leyes que rigen su comportamiento esta es una medida de la fricción interna se conocen cada vez mejor y va mejorando de la corriente y representa la resistencia el conocimiento sobre la relación entre estas a ser separadas entre sí las partículas. En leyes y la estructura microscópica de los un mismo medio el agua es más turbulenta torrentes de barro. que el aceite, a mayor viscosidad menor Son conocidas las catástrofes que siguie- turbulencia. ron la erupción del Pinatubo en las Filipinas Estas cuatro características se pueden en 1991 y las del Nevado de Ruiz en vincular matemáticamente como hizo Colombia (catástrofe de Armedo) en 1985, y Reynolds: la del Monte Santa Helena en USA en 1980. Son comunes en el NO de nuestro país V = velocidad del medio todos los años (ejemplo del pueblo Punta t = tamaño del obstáculo Balastro en Catamarca sepultado por un R =V.t.D/v D = densidad del medio torrente de barro ) v = viscosidad El agua que fluye por un torrente erosio- R = número de Reynolds na su lecho y provoca deslizamientos de las (adimensional) orillas de mayor o menor amplitud. El con- junto se carga de materiales finos y gruesos Este número es muy importante, pues y finalmente desembocan en el valle olas de corrientes distintas con igual R se parecen. 1 a varios metros de altura y de un volumen

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Geologi�a corregido 1.indd 250 13/7/10 13:15:29 de 1 a varios centenares de miles de metros Estos fenómenos se estudian con un apa- cúbicos, a velocidades de varios metros por rato llamado reómetro que mide la tensión segundo. En términos generales son simi- aplicada (fuerza tangencial dividi­da por el lares a las avalanchas submarinas (flysch), área del fluido) en función del gradiente de a las inyecciones usadas en perforaciones velocidad (velocidad del desplazamiento petrolíferas (para refrigeración y con den- de la pared dividida por el grosor del flui- sidad suficiente como para arrastrar­ hacia do) que induce. arriba el material de perforación) y tam- La ley de comportamiento más simple bién los lodos residuales generados por la está dada por el modelo newtoniano (la actividad humana. Es muy útil determinar resistencia del fluido al deslizamiento es, cómo fluyen las mezclas lodosas de tipo en igualdad de condiciones, proporcional industrial como el hormigón y las inyec- a la velocidad con que las partículas del ciones petroleras cuando están sometidas a fluido se alejan unas de otras). Los otros un determinado empuje o presión. Es muy fluidos se denominan no newtonianos importante saber en el caso de los torrentes muchos de los cuales tienen la propiedad de barro en que momento se van a poner en de no fluir en el momento en el que se les movimiento, hasta donde y a qué velocidad aplica una tensión tendiente a cizallar al se van a desplazar por acción de la grave- fluido: son los fluidos de umbral de los que CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS dad y también qué obstáculo los podría ya se habló y dentro de los cuales tenemos detener. los barros. Estos materiales son de difícil estudio El origen del umbral se explica a nivel ya que son heterogéneos y las condiciones de micro­estructuras de una red de enla- del entorno de los desliza­mientos son en ces entre los elementos que constituyen el general complejas. Además las leyes reo- material. Estos enlaces pueden ser fuerzas lógicas que precisan como se deforma un de fricción, fuerzas de van der Waals o pequeño elemento de fluido sometido a fuerzas iónicas. fuerzas externas son complejas. Por ello los En un líquido cuando las partículas sóli- ingenieros­ utilizan métodos más o menos das están alejadas unas de otras, la concen- empíricos para predecir las características tración es muy pequeña. Cuando aumenta de los deslizamientos. Hoy en día se trata la concentración de partículas, aumenta el de desarrollar un conocimiento más pro- tamaño medio y se forman grumos, y a par- fundo. tir de una determinada concentración, brus- A caudal fijo un fluido determinado camente la red de interacciones se extiende fluye más lentamente y con mayor espe- de un lado a otro de la muestra y les da sor que un fluido menos viscoso. Pero el nueva característica reológica al fluido; se problema se complica cuando se trata de trata de un fenómeno de percolación. (La materiales como los flujos de barros sufi- percolación o la geometría del contagio). En cientemente pastosos. Un material de ese este caso el fluido tiene un umbral de ten- tipo puede descansar sobre una superficie sión mínima que se tiene que aplicar para inclinada sin que fluya ya que posee un romper la red e iniciar así una circulación.­ umbral de esfuerzo constante o de ten- sión o sea que para que se produzca un Este problema se entiende a nivel de deslizamiento, es necesario que las fuerzas microestructura.­ En un flujo lento de agua aplicadas superen dicho umbral (esta es en en tubos estrechos todo sucede como si en parte la causa de porqué el barro en vez de promedio las moléculas se deslizasen unas fluir por el terreno suavemente se adhiere sobre otras. Si se pudiese hacer abstracción fuertemente a nuestros zapatos. Este com- de la agitación térmica, las moléculas de portamiento también afecta a otros tipos agua se podrían representar como situadas de materiales tales como los geles (mayo- en posición de equilibrio, atrapadas entre nesas), polímeros eléctricamente­ cargados, otras moléculas. En un desplazamiento de pastas (dentífrico, pomada de calzado). un estado de equilibrio a otro, la molécula

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Geologi�a corregido 1.indd 251 13/7/10 13:15:29 tiene que pasar por una posición interme- por el movimiento browniano son suscepti- dia en la que la energía es más elevada que bles de desplazarse por la disolución. Esta la de la posición de equilibrio. La tendencia particularidad hace que la mezcla tenga a natural de cada una de estas moléculas es menudo un comportamiento que se modi- resistirse al movi­miento. Una deformación fica durante la circulación­ (esto hace que cualquiera del fluido requiere un aporte de la tensión de cizalla disminuya o aumente energía que permita que un cierto número durante la deformación). El modelo de de moléculas pase de una posición de equi- explicación sería: durante un flujo o en librio a otra. reposo, el número de enlaces entre las partí- Pero en un líquido cualquiera el proble- culas se modifica constantemente en el seno ma es mucho más complicado. En el caso del fluido; o sea que en el curso del tiempo de los barros, las partículas de arcillas, se forman grumos de partículas por atrac- arenas y guijarros que se agreguen pueden ción mutua, mientras que otros grumos se interaccio­nar de muchos modos. En el caso destruyen por efecto del cizalla­miento. de las arcillas (apilamientos de varios cen- tenares de hojitas elementales de orden de En la mayoría de los fluidos, la resisten- 1 µm; cada hojita, según el tipo de arcilla, cia al cizallamiento es tanto mayor cuanto comprende dos o cuatro capas formadas más importante es éste. A pequeñas veloci- CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS por O, H, Si y Al. Además pueden haber dades sucede lo contrario. iones adiciona­les alojados en el interior Por ello la relación entre tensión y velo- de estas capas que pueden provocar un cidad de deformación no es unívoca y ello desequilibrio de cargas que puede generar da lugar a inestabilidades en la circulación. la adsorción de cationes en su superficie y Para velocidades de cizalla pequeñas, la red son estos cationes los que confieren a la de interacciones se rompe a cada instante mezcla agua-arcilla sus peculiaridades. En pero tiene tiempo de reconstruirse en parte, el agua se pueden separar parte de estos por lo tanto el esfuerzo a aplicar es bastante cationes entrando en solución y como las grande porque son muchas uniones que moléculas de agua son polares, se forman tiene que romper. En cambio para velocida- finalmente alrededor de las partículas una des mucho más grandes la red está en gran alternancia de zonas con cargas negativas y parte rota en todo instante por la gran velo- positivas, llamada globalmente doble capa. cidad relativa de las partículas y los enlaces Hoy en día por medio del microscopio elec- tienen poca posibilidad de volverse a for- trónico se determina que estas estructuras mar mientras haya circulación, por lo tanto son un mil hojas que posee una estructura el esfuerzo a aplicar en este caso puede ser fractal. El comportamiento de una mezcla menor que un umbral determinado. agua-arcilla puede variar mucho con el Un material natural que posea estas pH de la disolución o la cantidad de iones características es peligroso ya que es sus- presentes,lo que influye sobre las atraccio- ceptible de comenzar a desplazarse brus- nes de doble capas. Por ejemplo una mezcla camente a causa de una pequeña perturba- de agua-montmorillonita en una primera ción. A la inversa, en algunos casos, tam- fase se parece a un gel para el cabello que bién se puede detener de repente si hay un se transforma casi instantáneamente en un pequeño obstáculo en el camino ( de hecho líquido parecido a la leche cuando se le la capacidad de los barros de bentonita agrega un poco de sal. de fluir fácilmente después de empezar a Estas propiedades se deben a la red de moverse y de consolidarse cuando se para, interaccio­nes entre las partículas de arcillas; se utiliza desde hace tiempo en las inyeccio- cuando hay circulación estas estructuras se nes de perforaciones). rompen más o menos en forma parcial y Los clastos mayores que la fracción arci- rápidamente para permitir el movimiento y lla no interaccionan con el agua en reposo. se reconstruye más o menos lentamente al La dinámica de fluidos con clastos mayores cesar el flujo ya que las partículas agita­das es muy complicada y la dificultad de su

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Geologi�a corregido 1.indd 252 13/7/10 13:15:29 estudio proviene del hecho de que cuando contacto directo unas con otras; los esfuer- las partículas son numerosas la circulación zos necesarios para el mante­nimiento del entre las partículas es muy complicada. cizallamiento son importantes ya que son Las moléculas­ del fluido intersticial no se fundamen­talmente fenómenos de fricción deslizan unas sobre otras únicamente en la los que intervienen. Cuando los gradien- dirección del cizallamiento sino en todas tes de velocidad son elevados la estructu- direcciones. El comportamiento de líqui- ra anterior queda regularmente dislocada do newtoniano sólo ocurre para pequeñas y las partículas permanecen más tiempo velocidades y partículas esféricas distribui- separadas unas de otras por finas capas das isotrópicamente. Cuando la concentra- de fluido inters­ticial. De esta manera los ción es importante el resul­tado cambia ya contactos directos son menos numerosos­ que hay contacto entre las partículas que en promedio que a pequeñas velocidades, modifi­can las características de la circula- y los esfuerzos a aplicar al fluido para ción. La importancia de los choques entre mantener el movimiento pueden disminuir partículas solamente es lo que intervienen incluso cuando el gradiente de velocidad en los movimien­tos rápidos. aumenta. Todo pasa como si después de Cuando dos partículas están en contacto, haber alcanzado una cierta velocidad, se para desencadenar un movimiento se nece- inyectase una capa de aceite bajo un bloque CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS sita una fuerza mínima. De forma análoga de hormigón para deslizarse mejor. un bloque de hormigón en una pendiente En 1954 el británico Bagnold señaló que no empieza a moverse hasta que ésta no a grandes velocidades de cizallamiento, la posee un valor angular determinado. En tensión tangencial es proporcional­ al cua- esto influye la forma de las partículas. drado del gradiente de velocidad, en el caso Las leyes de comportamiento del lodo de un fluido newtoniano. En efecto, cuando se pueden interpretar a partir de su estruc- el cizallamiento es muy rápido las partícu- tura. Cuando la concentración de arcilla las, que se perturban unas a otras cada vez o arenas es suficientemente pequeña, la más, terminan por entrechocar o por des- mezcla es newtoniana y la visco­sidad se viarse unas de otras. Se llega a una situación puede calcular directamente (A). Más allá que tiene por analogía a la turbulencia, en de una deter­minada concentración hay la que una agitación caótica induce transfe- percolación: los contactos y enlaces entre rencias de canti­dad de movimiento de una partículas forman una red continua a tra- región del fluido a otra (Mundo Cientí­fico vés de toda la muestra (B). Para iniciar Nº 22, feb.83). Esto muestra lo complicado la circulación de un fluido de este tipo se de un estudio preciso del problema. Se tiene que aplicar una tensión mínima para sospecha que si las mezclas agua-arcilla y romper esta red de interacciones (umbral agua-guijarros son todavía poco conocidas, de tensión) (C), la ley de compor­tamiento es aún menor el conocimiento de las mez- no se modifica mientras la concentración clas lodosas en general. agregada es pequeña. Por encima de una Cuando se agregan partículas gruesas cierta concentración de granos, se produce a una mezcla agua-arcilla, el umbral de una segunda percolación y se forma una tensión de la suspensión no varía mientras red compleja de interacciones entre los la concentración de partículas añadidas es granos (D). Debido a esto, más allá de esta inferior a un determinado valor. Después concentración, el umbral de tensión de la de esta concentración mínima que varía mezcla aumenta rápidamente. entre 0 y 40% según las características de la mezcla inicial (concentración sólida, tipo de ¿Cómo se explica este fenómeno? arcillas) el umbral de tensión de la mezcla Cuando se hace que un fluido fluya final aumenta rápidamente. Como se expli- a baja velocidad,­ cizallándolo entre dos ca esto basándonos en lo que ya se ha visto planos en movimiento relativo de trasla- en las mezclas agua-arcilla y agua-granos? ción, la mayoría de las partículas están en Cuando se agregan partículas grandes en

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Geologi�a corregido 1.indd 253 13/7/10 13:15:29 pequeñas concentraciones hay dos efectos Importancia de las estructuras sedimentarias: contrarios que se compensan más o menos. El volumen de la red de interacciones entre a) caracterizan el medio de depositación. partículas disminuye, pero el lugar que b) ciertas estructuras permiten reconocer el les queda a estas partículas en el agua es techo y la base de un estrato (importante para menor ya que la superficie sólida imper- reconocer una eventual inversión estratigráfica). meable aumenta en el seno de la mezcla. c) ciertas estructuras permiten reconocer la Debido a esto el umbral de tensión resul- dirección y el sentido de la corriente. ta poco modificado mientras el número d) permiten reconocer condiciones del régi- de granos no es demasiado grande. En men de flujo. ese caso las interac­ciones entre partículas e) permiten reconocer e interpretar cambios “grandes” son poco numerosas. En cambio físicos y químicos postdeposicionales. cuando aumenta su concentración las par- tículas “grandes” se acercan, a partir de un cierto umbral se produce la formación de Clasificación según el mometo de formación: una red continua de granos, rodeados cada uno por una capa más o menos importante Estratificación de partículas de arcillas. Estos granos están Estratificación gradada CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS suficientemente cerca unos de otros para cubeta que, en reposo o durante un cizallamiento Estratificación planar del fluido, interaccionen fuertemen­te, even- entrecruzada tabular tualmente a través del agua y las partículas cuneiforme Estratificación deltaica { de arcilla. Más allá de este umbral de con- centración de granos, que de hecho cons- Ondulitas simétricas tituye un segundo umbral de percolación, Ondulitas asimétricas el número de con­tactos en esta nueva red PRIMARIAS Dunas aumenta muy rápidamente. (producto de la Gotas de lluvia Durante mucho tiempo se ha conside- acción mecánica) Barquillos o grietas de desecación rado que los materiales se podían dividir, singenéticas Marcas de fondo bajo el punto de vista mecánico, en sólidos Icnitas y fluidos, pero el lodo es, como muchos Bioherma otros, un material intermedio ya que posee Bioestroma un umbral de tensión por debajo del cual Estalactitas es más bien sólido, y por encima de éste Estalacmitas es más bien líquido; por tanto su ley de Imbricación de clastos comportamiento puede evolucionar con el Fulguritas tiempo y ser inestable. etc.

SECUNDARIAS Geodas ESTRUCTURAS SEDIMENTARIAS (producto de la Estilolitas acción química Dendritas de manganeso Por estructuras sedimentarias se entienden simultánea o Diques sedimentarios aque­llos rasgos de mayor magnitud que, por posterior a la Cono en cono? (tectónicas?) lo general, se observan en afloramientos mejor sedimentación) Concreciones que en muestras de mano o cortes delgados epigénicas etc. petrográficos. Son rasgos mayores de las rocas. Las estructuras pueden ser de origen orgánico { o inorgánico. Las estructuras inorgánicas pue- Los diagramas siguientes tratan de repre- den ser clasificadas según el momento de su sentar las condiciones físicas necesarias para desarrollo, respecto al momento de formación el desarrollo de las es­tructuras sedimentarias del estrato, en primarias y secundarias. primarias más comunes, como por ejemplo

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Geologi�a corregido 1.indd 254 13/7/10 13:15:29 el diagrama de Hjulström visto más arriba, lecho se torna plano, a su vez con mayor o el diagrama de Simons y Allen (1968) de la aumento de la intensidad de corriente se for- Figura 134. man antidunas (p.e. superficie del lecho y del flujo están en fase).

ESTRUCTURAS d c La característica más manifiesta de las rocas b sedimentarias es la estratificación. El estrato a está delimitado por dos planos más o menos definidos denominados planos de estratifica- ción. Estos planos separan estratos, a los que se consideran estructuras primarias ya que se formaron aproximadamente al mismo tiempo que los sedimentos e indican una discontinui- dad en la sedimentación. Esta discontinuidad, Figura 134. Diagrama de Simons y Allen (1968), por ejemplo, la produce el cambio del régimen

muestra la vinculación entre la intensidad de en un río por causas climáticas; en las épocas CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS corriente (energía), tamaño de partículas y geo- de lluvias el río lleva más agua y por lo tanto metría del lecho. Representación esquemática de transporta mayor cantidad de sedimentos, distintas estratifi­caciones y su relación de tamaño posteriormente al bajar el caudal del río, de grano y energía de la co­rriente. a: óndulas de porque disminuyeron las lluvias estacionales, crestas rectas; b: óndulas onduladas; c: óndulas decae la sedimentación. El río sigue fluyendo linguoides y d: óndulas en media luna. Tanto para con menor caudal que sólo le permite, ya las pequeñas y megaóndulas las crestas de las que posee menor energía, transportar menor óndulas tienden a volverse discontinuas con el cantidad de sedimentos y de menor tamaño aumento de la corriente. (menor granulometría) los que se depositan sobre los sedimentos anteriores definiéndose así el plano de estratificación. El fenómeno se En el gráfico de la Figura 134 se observan repite generándose una secuencia de estratos. las siguientes características:­ De tal manera que un estrato está definido por 1.-Las óndulas se forman con intensida- dos planos, al superior se lo denomina techo des de corrientes relati­vamente bajas y con y base al inferior. El plano de sedimentación granometría menor de 0,6 mm. Para mayores actúa como una isocrona. En un estrato del granometrías no se forman óndulas y el lecho orden de un kilómetro de longitud, los sedi- permanece plano. mentos que constituyen el techo se deposi- 2.-Dentro del campo de las óndulas las taron aproximadamente en forma sincrónica formas de las crestas depende de la intensidad a lo largo del estrato. Este es un importante del flujo. Por ejemplo a mayor intensi­dad las concepto ya que permite correlacionar hechos crestas de las óndulas cambian sucesivamente estratigráficos en forma lateral, principio de de rectas (a), ondulantes (b) y linguoides (c). correlación lateral, de igual manera, el princi- 3.-Para mayores intensidades de corrien- pio de superposición estratigráfica indica que tes, las óndulas pasan a megaóndulas (lamda el estrato que está por debajo es más antiguo mayor de 60 cm), a su vez las crestas de estas del que se halla por encima. pasan de rectas (a), ondulantes (b) y semilu- La estratificación, como estructura prima- nares (d), con intensidades de corrientes suce- ria, se la usa como planos de referencia ya sivamente mayores. que el conjunto de estratos puede ser plegado 4.-Las megaóndulas se forman tanto con o fallado. Estas estructuras, pliegues y fallas, tamaños menores como mayores de 0,6 mm. se visualizan precisamente por la deforma- 5.-Con altas intensidades de corrientes las ción que sufren los estratos como indican las óndulas y megaóndu­las se destruyen y el figuras 185 y 194, estas nuevas estructuras son

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Geologi�a corregido 1.indd 255 13/7/10 13:15:30 secundarias porque se desarrollaron después edad relativa de las rocas se hace crítica ya que de la estratificación (el orden sería: primero el geólogo no advertido del problema puede estratificación, después litificación y finalmen- leer al revés en el tiempo como ocurrieron te deformación, pliegues y/o fallas). los sucesos geológicos. Para evitar este tipo de Debido al fenómeno denominado inversión error se debe reconocer siempre el techo y la estratigráfica, dónde por causas tectónicas una base de un estrato y para ello el geólogo debe sucesión estratigráfica puede hallarse inverti- recurrir a ciertos tipos de evidencias como se da, ver figuras 135, las deducciones sobre la verá más adelante. CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS

Figura 135. Se ve en 4 estadios como se genera un tipo de inversión estratigráfica.

Estadio I: secuencia estratigráfica normal. La capa más antigua es la 1, luego sigue la 2 y la capa más joven de todas es la 4 que cierra esta secuencia idealizada según el principio de superposición. Estadio II: posteriormente se produce, por esfuerzos tectónicos, el plegamiento de la secuencia, donde se sigue reconociendo la misma estratigrafía. La capa 1 es la más antigua y la capa 4 es la más joven. Estadio III: Continua aumentando la deformación tectónica y el pliegue del estadio II, que por su morfolo- gía y orden de las capas recibe en nombre de anticlinal, pasa a una posición volcada. Estadio IV: Ocurre un período erosivo por elevación del terreno por las causas tectónicas mencionadas y solamente se conserva la parte inferior de la estructura. Quedan solamente la parte no erosionada cuyas capas o estratos, por deformación tectónica, se hallan invertidas, en una aparente contradicción al prin- cipio de superposición. El reconocimiento del techo y base de estos estratos aclarará el problema ya que las estructuras que los indican se hallan, en este caso, invertidas (la base arriba y el techo abajo).

El geólogo reconoce distintos tipos de litología, un fuerte cambio físico en la litología estructuras sedimentarias que se producen en (granulometría, color, etc.) o por ambos. El los medios de sedimentación, ellas son: término laminación se refiere a estratos con Estrato: es la unidad de sedimentación. un espe­sor menor que 1 cm. Cuerpo tabular sedimen­tario de composición Capa: sinónimo de estrato. homogénea, limitado arriba y abajo por sen- Facies: una de las posibles partes de un dos planos de estratificación. Payne, 1942, cuerpo sedimentario que se diferencia de las lo define como una capa mayor de 1 cm restantes por sus caracteres litológi­cos. Una de espesor, visulamente distinguible entre la facies no existe por sí misma, sino en relación capa inferior y la de superior, cuya separación con las otras facies de la misma unidad estra- está determinada por un cambio discreto en la tigráfica.

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Geologi�a corregido 1.indd 256 13/7/10 13:15:30 Litofacies: facies litológica. Miembro: grupo de estratos que se pueden Biofacies: facies paleontológica o biológica. destacar dentro de una formación por su lito- Banco, ( se reconocen dos acepciones): logía similar. 1.- estrato o grupo de estratos que se des- Un estrato puede a su vez estar forma- taca porque siendo de distinta consistencia do por lámi­nas, en ciertos casos estas lámi- que los contiguos, forma una saliente o una nas son oblicuas respecto a la estratificación depresión en los afloramientos. mayor (estratificación diagonal) lo que indica 2.- acumulación localizada de arena y/o un aporte unidireccional del sedimento. Los grava en el lecho de un río o mar, que se halla estratos o líneas de estratificación se las puede a poca distancia de la superficie del agua. considerar a “prima facies” como isocronas. La extensión lateral de los estratos varía den- tro de límites muy amplios, en general termi- Unidades litológicas: nan acuñados. La forma de los estratos varía según el medio ambiente de sedimentación, Supergrupo: abarca dos o más grupos. desde cortas lentes en los estratos fluviales con Grupo: abarca dos o más formaciones. o sin lamina­ción diagonal a extensos mantos Formación: es la mayor de las unidades litoes- de sedimentos de aguas tranquilas.­ tratigráficas que abarca un número de estratos. Se

distingue por ser una unidad mapeable a escala Estratificación deltaica: En los depósitos CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS 1:25.000. Los estratos de una Formación tienen deltaicos se reconocen tres tipos de capas, características en común y que son el resultado de dorales, frontales y basales de acuerdo con la las fluctuaciones de uno o varios factores dentro Figura 136. de un mismo ambiente.

Figura 136. Esquema de la sedimentación en un delta. Estos depósitos suelen ser muy extendidos y con un contenido elevado de materia orgánica que, según las condiciones físico-químicas, pueden evolucionar hacia hidrocarburos formando rocas madre y/o futuros yacimientos de gas y/o petróleo

Estratificación gradada: los granos se depo- sitan según la ley de Stockes para tamaños menores de 50 micrones. Aparece por lo gene- ral en varves y grauvacas, Figura 137. Esta estratificación es cíclica y es característica de ciertos depósitos lacustres y marinos y además es típica de los ambientes con abundante apor- te de material clástico poco seleccionado, qui- zás en forma de corrientes de turbidez. Puede Figura 137. Ejemplo de estratificación gradada, es aparecer también, pero en forma poco común, indicadora de techo y base de un estrato, la gra- en depósitos fluviales donde ha ocurrido dis- nometría va disminuyendo generalmente hacia el minución de la velocidad de corriente. techo del estrato.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL CONCEPTO DE FACIES sedimentariaS 257

Geologi�a corregido 1.indd 257 13/7/10 13:15:31 Estratificación entrecruzada: existen dis- tintos tipos vinculados con la migración y superposición de distintos tipos de óndulas y megaóndulas Figura 138. Pero dos son las estructuras indicadoras de techo y base del estrato y del sentido de la corriente. Las lámi- nas tienen una única inclinación que indica el sentido de la corriente. Se origina por el pro- greso horizontal de la sedimentación, alimen- tada por un flujo de corriente relativamente constante en dirección que va depositando el material del lado de sotavento de una óndula Figura 139. Esquema de estratificación torrencial. o duna generalmente subácuea. En sección Indica ambientes fluviales de alta energía. transversal tiene la forma de un signo integral con la parte superior erosionada (indica techo) y la parte inferior asintótica. En mucha menor Ondulitas (ripple marks): ondulación rítmi- escala es similar a la esrtratificación deltaica. ca de un sedimento dejada por el movimiento La parte cóncava hacia arriba indica el techo del agua o del viento, Figura 140. CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS del estrato. eólica (amplitud) base simétricas u oscilatorias (indican techo y base del estrato, pero no dirección de corriente)

>

30 cm simétrica u oscilatoria (indican techo y base, pero no dirección de corriente)

Figura 138. Ejemplos de estratificación entrecru- Figura 140. Esquema de ondulitas simétricas y zada, suelen ser indicadoras de techo y base del asimétricas estrato y además del sentido de la corriente.

Gotas de lluvia: microcráter generado por Estratificación torrencial: consiste en una el impacto de una gota de lluvia en el barro o alternancia de capas conglomerádicas y areno- sedimento fino, Figura 141. sas, muchas de ellas con estratificación entre- cruzada, las capas son gruesas y pobremente estratificadas, y se forman en ambiente de canal (paleocanales), Figura 139.

258 CONCEPTO DE FACIES sedimentariAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 258 13/7/10 13:15:31 Figura 141. Microcráter producido por una gota de Figura 143. Bioherma, masa de roca sedimentaria lluvia. Es una estructura que indica techo y base calcárea de forma lenticular. del estrato.

Bioestroma: cuerpo estratiforme constituido Barquillos o grietas de desecación (mud por conchas, crinoi­deos, algas, etc.; la distinción cracks): grietas que se forman en sedimentos entre bioherma y bioestroma es un poco arbi- finos, limos o arcillas, como resultado de la traria generalmente los bioestromas se generan pérdida de agua por desecación. Indican techo en ambientes de menor energía (200 km de del estrato. Se forman por tensión superficial largo por 10 m de espesor), Figura 144. al secarse, Figura 142. Existe una estratifi­ cación gradada en la que el material más fino (arcilloso) está arriba, al deshidratarse el sedimento por tensión superficial de la arcilla CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS el barquillo primero se resquebraja y luego se Figura 144. Bioestroma. ar­quea.

Diques sedimentarios o diques clásticos (pebble dikes): diacla­sas o grietas rellenas por sedimentos, estas pueden ser rellena­das desde arriba o desde abajo, en general son poco comunes, Figura 145. Puede suceder que el relleno se litifique en mayor grado de la roca que lo contiene, luego la erosión diferencial elimina la roca contenedora y el dique queda expuesto a la intemperie como se observa en las proximidades del yacimiento de uranio “Doctor Baulies” en la Sierra Pintada de la Figura 142. Grietas de desecación. Indican techo y Provincia de Mendoza. base del estrato.

Bioherma (herm = escollo, peñasco): tér- mino definido en 1928 por Cumings y Shrock como cualquier masa semejante a domo, mon- tículo o lente construida por organismos sedentarios y encerrada en una roca normal de cualquier tipo litológico, Figura 143. Otros autores consideraron la bioherma como sinó- nimo de arrecife. Pueden estar integradas por Figura 145. Esquema de un dique sedimentario donde algas, corales, crinoideos, braquiópodos, etcé- se muestran las dos posibilidades de relleno. La tera. Tienen sección circular y dimensiones de posterior litificación puede dar lugar a una roca más algunos centenas de metros a kilómetros. resistente a la erosión que la roca que lo contiene pro- duciéndose una posterior erosión diferencial que deja al dique, más resistente, expuesto a la intemperie.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL CONCEPTO DE FACIES sedimentariaS 259

Geologi�a corregido 1.indd 259 13/7/10 13:15:32 Icnitas: rastros dejados por las pisadas de presio­nes sufridas por la roca, Figura 148. No animales en sedimentos húmedos, Figura 146. son indicadoras de techo y base.

Estilolitas (stilo del Gr.: columnas): interpe- netración de dos partes de una roca, general- pisada de mente calcárea, Figura 149. Tienen el trazo de dinosaurio una sutura en forma columnar o dentada. Se origina por disolu­ción diferencial a través de un plano de presiones.

Figura 146. Icnita de dinosaurio.

Concreciones: cuerpos de formas más o menos esferoidales que se encuentran dentro de las sedimentitas, Figura 147, y se for- man por concentra­ción de sustancias químicas

CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS (óxidos e hidróxidos de hierro o carbonatos) alrededor de un punto o área cual­quiera. Comprende todas las formas de crecimiento Figura 149. Estilolita. Se generan comunmente en químico cen­trífugo. Las más comunes son depósitos carbonáticos, por efecto de la presión calcáreas y en segundo lugar limo­líticas. En se disuelve parte del carbonato que se desplaza y general tienen estructura concéntrica. p.e. queda la fisura de disolución enriquecida en mate- marle­kor, septarios (concreciones con grietas rial limolítico como resto del materia carbonático irregulares o concén­tricas o radiales). disuelto.

Geodas y drusas, cavidad redondeada y fisuras cuyas paredes interiores están tapiza- das por cristales de cuarzo, calcita, etcétera, Figura 150. 20 cm

Figura 147. Concreciones.

Figura 150. Esquemas de una geoda a la izquierda y una drusa a la derecha.

Figura 148. Cono en cono. Marcas de fondo (hieroglifos): aparecen generalmente en areniscas­ y calizas que cubre a lutitas. Aparecen en la base de un estrato. Cono en cono (cone in cone): estructura de Se originan por: 1) resistencia diferencial a la conos coaxiales superpuestos que se encuen- com­presión por parte de sedimentos hidro- tran en algunas calizas y pelitas. Su origen no plásticos, 2) por la acción de corrientes sobre está bien establecido aunque se lo atribuye a la superficie del sedimento, 3) por la actividad

260 CONCEPTO DE FACIES sedimentariAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 260 13/7/10 13:15:32 biológica. Estas formas en general son complejas de clastos alargados en un medio correntoso y muchas de ellas no bien comprendidas. En el Figura 152. techo se observa como un hoyo. Las partes con- vexas indican la base del estrato, Figura 151.

Figura 152. Clastos imbricados por los efectos de un flujo torrentoso. El sentido de la corriente que imbricó a estos clastos es hacia la derecha.

Figura 151. Ejemplo de marcas de fondo. Brechas intraformacionales: se producen en sedimentos pelíticos no consolidados, donde flujos correntosos fracturan el banco pelítico y

Imbricación de clastos: disposición natural luego la sedimentación lo cubre, Figura 153. CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS

Figura 153. Secuencia de los distintos estadios que muestran la formación de una brecha intraformacional (sedimentaria).

CLASIFICACIÓN DE AMBIENTES 4) lagos SEDIMENTARIOS según Blatt - Middleton a) lagos efímeros (calor semiárido)- y Murray, 1980. playas b) lagos permanentes (arenas gruesas y Estos modelos son una simplificación de la finas) reali­dad. Entre los factores se tiene en cuenta c) lagos glaciales el clima, la tectóni­ca, el oleaje y la actividad de las mareas. Es una clasificación tentativa: 5) costas (no deltaica) a) macrotidal A. Predominancia continental b) micro y mesotidal (playas, barreras, 1) abanicos aluviales bancos de arena, canales, deltas a) detrito de flujo en capas (calor-semiári- tidales, estuarios, lagunas). do) b) abanicos de corrientes de flujo (húme- 6) deltas do) a) con dominación fluvial c) abanicos proglaciarios. b) con dominación de olas c) con dominación de mareas 2) planos fluviales a) anastomosado (gravas-arenas) 7) glacial y glacial marino b) meandroso (húmedo) 8) plataforma o bajos marinos 3) desiertos de arena a) con dominación tidal

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL CONCEPTO DE FACIES sedimentariaS 261

Geologi�a corregido 1.indd 261 13/7/10 13:15:33 b) con dominación tormentosa. desértico terrestre 9) plataforma de carbonatos glaciario a) vinculado al continente (con aporte { terrígeno) I.-CONTINENTAL fluvial b) no vinculado al continente (sin aporte ácueo lacustre terrígeno) palustre { espélico B) Márgenes continentales 10) Talud, elevaciones y cuencas planas II.-MIXTO o estuárico (márgenes continentales estables). TRANSICIONAL deltaico a) talud y sistema de cañones submarinos albúferas (lagunas b) abanicos submarinos, cuencas planas { constaneras) 11) Bordes de subducción a) trench (fosa) litoral b) talud de la cuenca III.-MARINO batial c) cuenca externa del arco abisal CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS d) cuenca marginal { El ambiente marino es el más importante. C) Oceánico 12) Profundidad oceánica (dorsales y cuencas) Masa de la hidrósfera: en el Tabla 34 se a) Ridge de subsidencia (grandes indica estimativamente como está repartida la cuencas oceánicas) masa de la hidrosfera en el Planeta. b) Rift c) pequeña, océanos contraídos (Mar Mediterráneo) Tabla 34

20 océanos...... 13.700.10 g...... 80% 20 Otra manera de clasificación de ambientes agua de poros...... 3.300.10 g...... 19% 20 de sedimentación, aún más simplificada es: hielos...... 200.10 g...... 1,2% 20 ríos y lagos...... 0,3.10 g...... 0,002% 20 atmósfera...... 0,13.10 g...... 0,0008%

262 CONCEPTO DE FACIES sedimentariAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 262 13/7/10 13:15:33 La Figura 154 muestra el diagrma batigráfi- rizar los distintos ambientes de sedimentación co propuesto por Haug en 1905 para caracte- y biota del fondo oceánico.

DIAGRAMA BATIGRAFICO IDEALIZADO (según Haug) CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS

Figura 154. Esquema de Haug sobre las zonas del fondo oceánico.

(1) Zona de alta y baja marea: alta energía, conglomerados y arenas. (2) Zona nerítica: se extiende desde la línea de baja mar hasta el borde de la plataforma. Existe gran can- tidad de vida y se forman pelitas, arenas, coquinas y calizas. (3) Zona batial: sector donde se desarrollan las corrientes de turbidez. Se forman lodos de distintos colo- res (azules, verdes y amarillos). (4) Zona abisal: escasa sedimentación, sólo se encuentran depósitos eólicos, meteóricos, lodos orgánicos y arcillas rojas. (Este esquema es idealizado)

bentos: (Gr. = benthos = fondo [seres del fondo oceánico]) necton: (Lat. = natare = nadar [seres nadadores]) pelágico: (Gr.= Pelagos = alta mar [animales y vegetales que viven nadando]) plancton: (Gr.= plagkton = errante [seres que flotan sin nadar. Zooplancton y fitoplancton])

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL CONCEPTO DE FACIES sedimentariaS 263

Geologi�a corregido 1.indd 263 13/7/10 13:15:33 ROCAS SEDIMENTARIAS QUE REFLEJAN por el tipo de estruc­tura. En general no poseen EL AMBIENTE DEL CUAL PROCEDEN estratificación y su origen es eóli­co. Existen dos tipos de loess: Arcosas: rocas psamíticas de composición loess frío: se encuentra en áreas perigla- granítica. Son propias de ambientes continen- ciares (Europa central, borde de la Cordillera tales y relieves pronunciados. La arcosa resi- Patagónica). dual es la representación del regolito formado loess caliente: se encuentra en zonas peri- a expensas de las rocas graníticas, estos depósi- desérticas. tos son de reducida extensión. Indican normal- El loess argentino contiene bastante mate- mente ambientes tectónicamente estables. rial volcánico. En el mundo no se encuentran Grauvacas: roca psamítica fina con elevado loess más viejos que el Pleistoceno, segura- contenido en matriz pelítica. Los granos son mente debido a que por los efectos de la com- angulosos y en general poco seleccionados.­ pactación y al ser una roca muy porosa pierde La textura es microbrechosa. Predomina el sus caracterís­ticas primarias haciendo que la cuarzo, luego los feldespatos (plagioclasas), roca no sea reconocible. ftanita, micas y fragmentos líticos. Muchas Lutitas: sediementita pelítica con fisilidad. grauvacas poseen metamorfismo incipiente. El Sus componentes minerales son arcillas, cuar- color es gris verdoso, la estratificación es regu- zo, feldespatos, cloritas, etc.

CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS lar y gradada. En general­ no poseen ondulitas, Flysch: (término Suizo-Alemán) es una aso- ni grietas de desecación, ni estratifi­cación ciación litológica de grauvacas con lutitas entrecruzada. La matriz es arcillosa, hay tam- alternantes de tal manera que integran un bién clorita y sericita. Las grauvacas tipifican ritmo sedimentario (ritmitas). Por lo general un ambiente marino tectóni­camente inestable indican ambientes tectónicamente inestables­ y (geosinclinal, sedimentación rápida en una marinos. Depósitos de este tipo también pue- cuenca de hundimiento rápido). Rocas simila- den ser lacustres y deltaicos. res se pueden dar en ambientes lacustres. Tilitas: es un till litificado. Corresponde a Concepto de corrientes de turbidez: ejem- glaciaciones más antiguas que el Pleistoceno. plo del borde submarino de la isla Terranova El color en general es gris verdoso.­ Proviene en Canadá. Una corriente de turbidez gene- de un sedimento generado directamente por rada por un terremoto cortó los cables tele- un gla­ciar. No posee selección, carece de fónicos submarinos que unían Europa con estratificación, los clastos son angulosos. Hay América, las telefonitas señalaban la hora clastos achatados con tendencia pentagonal, en que se producia la interrupción de cada algunos son estriados. cable, a raíz de ello y sabiendo a que distan- Varves: (término que proviene del Sueco) cia estaba un cable del otro se pudo estable- láminas o estratos delgados de sedimentos o cer una velocidad de propagación del orden sedimentitas de grano fino. En general poseen de los 90 km/h. Acumulaciones de sedimen- estratificación gradada y se intercalan capas tos psamopelí­ticos en el borde continental se claras y oscuras. Representan una sedimenta- vuelven inestables en cuanto a su equilibrio ción cíclica y son caracterís­ticas de los lagos en en la pendiente, cuando se vence este equili- zonas englazadas (glacilacustres). Cada varve brio ya sea por sobrecarga o por los efectos (dos láminas) representa un año completo. La desestabilizantes de terremotos se produce capa inferior por lo general es de grano más una avalancha de barro que luego se depo­ grueso y de color más claro (representa el sita a profundidades mayores sedimentando verano ya que hay más transporte por agua primero los clastos psamíticos (grauvacas) por lo tanto los sedimentos son de mayor gra- y luego el material pelítico (lutitas). Si el nometría). Existen también varves marinos. fenómeno es repetitivo se pueden generar Loess: sedimentita friable, fina, de color ritmitas, Figura 155. gris castaño claro (fracción limo). Con escaso cemento. Poseen la propiedad de sostenerse en paredes verticales. Esto se debe a la redu- cida densidad y elevada fricción interna dada

264 CONCEPTO DE FACIES sedimentariAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 264 13/7/10 13:15:33 Terranova Terranova

océanoocéano

cablescables

Figura 155. Esquema sobre una corriente de turbidez en la isla de Terranova, Canadá, ocurrida el 18 de noviembre de 1929 a causa de un terremoto.

En el siguiente esquema se representa una energía de rompientes de olas y los distintos zona costera con algunos de los subambientes tipos litológicos que se desarrollan, Figura generados por la marea (zona tidal) y por la 156. CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS

Figura 156. Zonas de distinta energía en un perfil costero. La zona tidal es la ubicada entre la alta y baja marea.

La erosión agrícola entre 1929 y 1930 en las praderas de América del Norte donde hubo desertización por De acuerdo con Wisherec (1995) las tierras cambios climáticos por acción eólica (“Dust con un buen potencial agrícola serán una de Bowl“, nube de polvo). las riquezas más codiciadas del futuro. En Europa ya en el Neolítico el hombre En general se cree que en los suelos tropi- roturaba la tierra. La alteración de los suelos cales es donde el clima favorece la erosión y se aceleró hacia la década del 1960, con los el transporte de tierra por el agua y el viento cambios en los sistemas de cultivo y la con- (erosión hídrica y eólica), pero actualmente centración de las parcelas explotables para los grandes llanos húmedos, que se pensaban asegurar la independencia alimentaria de los que eran estables, se hallan en peligro debido europeos. Antes, generaciones de campesi- a la acción del clima, a la deforestación, a nos ajustaban sus sistemas de cultivo a las la mecanización del campo y a la intensifi- variaciones locales climáticas y del suelo. cación de la explotación. Esto fue detectado Pero progresivamente se fue simplificando

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL CONCEPTO DE FACIES sedimentariaS 265

Geologi�a corregido 1.indd 265 13/7/10 13:15:34 el cultivo, aumentó la deforestación y hoy salinización o acidificación e influencia en día los grandes campos y los grandes de metales pesados. bosques se alternan en el paisaje, atenuando 3) Alteración física de los suelos como con- la diversidad bioclimáticas. Los pequeños secuencia de la compactación. agricultores no trabajaron más las laderas de 4) Oxidación de la materia orgánica. las montañas y en el fondo de los valles creci- eron árboles naturalmente o artificialmente. Para evitar estos problemas entre otras Esto tuvo implicancias en el comportamiento cosas, se deben hacer trabajos de drenaje e de las aguas de lluvia. A causa de la ausen- instalar rompevientos (setos). Todo esto debe cia de cubierta vegetal permanente en vez ser vigilado con estaciones de observación y de estancarse y filtrarse, las aguas corren y granjas distribuidas estratégicamente. arrastran con ellas la tierra y sus fertilizantes La utilización abusiva e irracional de los naturales, en particular el limo y la arcilla abonos orgánicos y químicos genera una y las materias orgánicas que son también fuerte contaminación de la capa freática y los ligantes de estos suelos frágiles. Por ello, de los ríos. Una mala gestión de las aguas para mantener la fertilidad de los suelos, se (irrigación y drenaje) acelera, por ejemplo, ha tenido que recurrir a los abonos químicos, la desecación de ciertas regiones como en el que transportados también por los ríos, con- caso del NE de Hungría. CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS taminándolos, han contaminado también las La regeneración natural de los suelos fértiles napas. Estos abonos químicos impurifican, europeos explotados intensamente tardaría además, a la cadena alimentaria y por lo miles de años siempre y cuando se regenere tanto actúan sobre la calidad de vida. la foresta que había en el medioevo. Según Wisherec (1995) las nuevas técnicas En Europa no es raro observar una erosión han provocado el retroceso de las herbáceas de 30 a 50 tm/año por hectárea. y supresión de los setos agravando la situ- ación anterior. La actividad de máquinas agrícolas cada vez más pesadas compactan ¿Qué es lo que sucede con los suelos? el suelo formando una “suela de labor” (tier- ra compactada a unos 30 cm de profundidad De acuerdo con Wisherec (op. cit.) la fertili- [espesor arado]) que todavía favorece más dad de los suelos depende de las relaciones la circulación de las aguas subsuperficiales que existen entre sus componentes: elemen- y hace difícil su filtración hacia el manto tos minerales (N, Ca, K, etc.), agua, gas (N,

freático. Este fenómeno ha producido: CO2, gases reductores, O2), sustancias organo húmicas (materia orgánica) y fauna. - Disminución de la fertilidad natural y del Los suelos menos expuestos a la erosión rendimiento. se caracterizan por una gran durabilidad - Campos cuarteados. estructural. Ésta es el resultado de una agre- - Inundaciones y torrentes de barro. gación de partículas sólidas por medio de compuestos húmicos y de arcillas. La estruc- Estas catástrofes eran poco conocidas en tura granular facilita la filtración de las aguas Europa hace unos decenios atrás y explican de lluvia y frena el arrastre de las partículas en parte las inundaciones que sufre Francia del suelo por el agua que fluye (los suelos últimamente. más sometidos a la erosión poseen menos humus y arcillas y tienen un porcentaje La utilización intensiva de los suelos puede importante de arenas finas). provocar: Las lluvias son la causa esencial de la 1) Pérdida de suelo por erosión hídrica erosión de los suelos ya que las gotas de agua y/o eólica, este problema está vincu- con su energía cinética arrancan partículas lado fundamentalmente al relieve y que luego son transportadas a mayor o al clima. menor distancia por el escurrimiento super- 2) Alteración química de los suelos por ficial. La erosión aumenta directamente con

266 CONCEPTO DE FACIES sedimentariAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 266 13/7/10 13:15:35 la pendiente del terreno que acelera la veloci- no hay erosión. Se supone entonces dad del agua y con el compactado de las tier- que la pérdida de suelo de la capa de ras que favorece su escurrimiento. cultivo es proporcional a la reducción Wisherec (op. cit.) cree que una cubierta de la actividad del 137Cs del suelo del vegetal tupida (bosques, césped), incluidas lugar estudiado. las de las plantas de cultivo, protege a las - Prever los riesgos de la erosión de un tierras de la erosión. Estos vegetales inter- suelo y de inundación corriente abajo ceptan a las gotas de lluvia dispersando su en cuencas receptoras exige apreciar energía cinética y hacen más lento el escur- y jerarquizar los distintos factores que rimiento. Cuando el suelo está desprovisto intervienen en estos procesos: práctica de la pantalla vegetal, debido a la roturación, y evolución de los sistemas de culti- o en el lapso entre dos cultivos, después de vo, tipos de cultivo y evolución de la la cosecha, queda expuesto a la erosión sobre mecanización. todo cuando las lluvias son intensas (más de - Se deben tener en cuenta los factores 15 mm de agua por hora). permanentes: geología, morfología, La fertilidad natural de los suelos someti- suelos con potencialidades de erosión. dos a esta degradación disminuye y en con-

secuencia se altera la calidad de las aguas por La estructura de un suelo se mejora con el CONCEPTO DE FACIES SEDIMENTARIAS aportación de abonos químicos (N, K y P). En aporte de minerales (calizas, cal, etc.) y mate- Europa Occidental se esparcen en promedio ria orgánica (estiércol, compost, residuos veg- 500 kg de abonos por hectárea y por año, y 3 etales, abonos verdes), que se hunden en el kg de plaguicidas. Solamente las 3/4 partes suelo (mulching) y los protegen aumentando son absorbidas por la vegetación. Por ello es su fertilidad y resistencia a la erosión. Se debe que hay que determinar el equilibrio óptimo reducir asimismo el paso y peso de las maqui- de la necesidad de abono de las plantas para narias agrícolas para mejorar la estructura. evitar la sobrecarga del medio. La fauna (lom- Se recomienda, en terrenos con lomadas, brices) y la microfauna (animales inferiores a siempre trabajar el suelo perpendicularmente 0,2 mm, protozoos y algunos nematozoos), a la pendiente o sea en forma paralela a las indispensables para el buen equilibrio de los curvas de nivel en bandas que no superen suelos y para el mantenimiento de la materia algunos centenares de metros para evitar el orgánica están en constante disminución por escurrimiento. Se debe tener en cuenta que la toxicidad de los abonos químicos. en las partes altas los suelos pocos cubiertos por la vegetación permiten la aparición del escurrimiento, y en las partes bajas los sue- ¿Cómo se mantiene la calidad de suelos y los cubiertos de mucha vegetación frenan el agua? escurrimiento. De esto se desprende según Wisherec (op. - Los franceses aplican como marcador cit,) que la cubierta vegetal juega en contra del desplazamiento de suelos el isó- de la erosión y las pendientes la favorecen topo 137Cs generado desde 1945 por las l: estos efectos se pueden controlar haciendo explosiones nucleares. Se compara la canales de evacuación. A veces las partes cantidad de 137Cs de un lugar cultivado bajas se saturan más fácilmente en agua y se con erosión con la de otro lugar donde erosionan más.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL CONCEPTO DE FACIES sedimentariaS 267

Geologi�a corregido 1.indd 267 13/7/10 13:15:35 Geologi�a corregido 1.indd 268 13/7/10 13:15:35 14 METAMORFISMO METAMORFISMO

Este es un proceso endógeno en el cual se Lyell observó que dentro de las rocas produce la adaptación mineral y estructural metamórficas se conservan conglomerados y de las rocas en condiciones físico-químicas fósiles (Alpes y Noruega), por otra parte el distintas a aquellas donde se encontraban ori- paso gradual de una roca sedimentaria a una ginalmente sin que se produzca fusión de sus roca metamórfica demuestra que el metamor- componentes. fismo es progresivo. Es un proceso reconstructivo donde rocas El metamorfismo es el complejo de las ígneas e inclusive metamórficas y los mate- reacciones físico-químicas, al estado sólido, riales de la corteza que fueron degradados con las cuales una roca de cualquier tipo se durante el ciclo exógeno son reconstituidos adecua a un nuevo ambiente. Las rocas mag- hasta recuperar por lo menos una parte de máticas y sedimentarias se hallan en equilibrio la energía interna que tenían. Las reacciones solo a un restringido campo de temperatura químicas durante la meteorización son exo- y presión, muy alto para las primeras y muy térmicas, mientras que las del metamorfismo bajo para las segundas (condiciones atmosfé- son endotérmicas. La diagénesis, en la cual ricas). Ni bien cambian las condiciones de P y el intercambio de calor es mínimo, ocupa una T esas rocas tienden a modificarse hacia una posición intermedia entre estos dos procesos asociación mineralógica en equilibrio con los (meteorización-metamorfismo). nuevos valores de presión y temperatura, o sea recristalizan. El metamorfismo es esencialmente un Por ejemplo un filón de diabasa y una arcilla proceso isoquímico donde no hay remoción ubicados juntos y sometidos a P de 3.000 m de o adición de constituyentes. Mientras que profundidad (aprox. 1 kb) y a una Tº de 450º, el metasomatismo es metamorfismo allo- recristalizan. En la diabasa la plagioclasa y el químico: los cambios mineralógicos ocu- piroxeno que se formaron a 1.000ºC en ausen- rren con aporte y substracción química del cia de agua, se transforman en otros minerales medio (Winkler, p8). de menor temperatura; la arcilla que se formó en condiciones atmosféricas se transformará Charles Lyell, (1833) en su “Principio de en minerales de mayor P y T, con pérdida de Geología” propone el término metamorfismo. agua que se difundirá en la diabasa. Se obten- En esa época se creía, según la escuela nep- drá de la diabasa un esquisto clorítico com- tunista de Werner, que las rocas cristalinas puesto de albita y clorita; y de la arcilla una (Primarias) eran las que formaban la primitiva filita formada por clorita, muscovita y cuarzo. corteza terrestre (granitos y gneises), las rocas Solo relictos de estructura y minerales origina- estratificadas con fósiles se generaron después les permitirá reconstruir esta historia. Para la (Secundarias) y rocas de transición que se pare- arcilla hubo una progradación del metamor- cían a las primarias y a veces contenían fósiles. fismo y para la diabasa el metamorfismo llevó A este último tipo de rocas se refería Lyell. Para a la roca a un nivel mineralógico inferior al la misma época de Werner, J. Hutton reconocía propio de formación o sea a un metamorfismo que las rocas metamórficas no eran primitivas retrógrado (diaftóresis). sino que derivaban de rocas sedimentarias alte- En general el metamorfismo ocurre con radas por la presión y la temperatura. el aumento de temperatura por efecto del

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Geologi�a corregido 1.indd 269 13/7/10 13:15:35 hundimiento de masas rocosas superficiales, pierde la esquistosidad generándose rocas ello sucede también con aumento de la P por más masivas, con hábitos tabulares y ojosos o efecto de la sobrecarga lítica (metamorfismo sea de textura gnéisica. En presencia de agua de carga). Muchas veces entran en juego pre- residual, el aumento de temperatura y de siones dirigidas (tangenciales) causadas por presión puede llevar a la fusión, más o menos los movimientos diferenciales de masas roco- contemporánea de FK, Q y Ab, dando lugar a sas generando el metamorfismo regional. Las un magma anatéctico de composición graníti- reacciones que generan estos metamorfismos ca que impregna a la roca madre definiendo METAMORFISMO son de tipo sólido-sólido o sea que ocurren un neosoma que se encuentra dentro de la sin gran influencia de las soluciones acuosas roca residual denominada paleosoma, dando congénitas de las rocas de origen, sino por el todo ello una roca mixta denominada migma- fenómeno de deshidratación secundario. Las tita. Posteriormente, si el proceso continua, rocas que se forman poseen una textura ligada el neosoma aumenta relativamente transfor- a los esfuerzos sufridos y están caracterizadas mándose en una nueva magmatita plutónica por un aplastamiento general de los minerales denominada granito de anatexis. o de crecimiento preferencial de minerales Otro tipo de metamorfismo es el de contacto laminares. Los minerales prismáticos se dispo- o térmico, en el cual el factor determinante es nen en forma paralela a las fuerzas actuantes. la temperatura (la P no influye) y ocurre cuan- En el primer caso se obtienen esquistos y en el do un plutón afecta a una caja sedimentaria segundo caso estructuras lineales, en ambos generando una aureola de contacto por expul- casos por lo común acompañadas por plega- sión de componentes volátiles, con formación mientos. Por encima de una cierta temperatura de minerales de alta temperatura en un sector la deshidratación llega al punto de favorecer la localizado de la roca de caja. desaparición de minerales hidratados como la El siguiente esquema, Figura 157, muestra muscovita y de generar minerales anhidros los lugares de la corteza terrestre donde ocurre no laminares como la ortosa, por lo cual se metamorfismo:

Figura 157. Esquema de la corteza terrestre de acuerdo con la teoría de la tectónica de placas donde se indican los lugares en los que ocurre el metamorfismo.

Más común, pero más localizado, es el meta- donde se forman las rocas de la corteza terres- morfismo cataclástico que se ubica en zonas tre varía entre las rocas ígneas (650-1.200ºC) de fallas dando lugar a, cataclasitas, milonitas y los sedimentos depositados en la superficie y pseudotaquilitas. terrestre. A temperaturas intermedias estas Los términos extremos de temperatura rocas pueden sufrir modificaciones, a ello hay

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Geologi�a corregido 1.indd 270 13/7/10 13:15:36 que agregar los fenómenos combinados con Por encima de aproximadamente 650ºC, los la presión. Muchos minerales de estas rocas minerales hidroxilados tienden a desaparecer, dejan de ser estables bajo las nuevas condi- a temperaturas próximas a 700ºC comienza la ciones de Tº y P buscando nuevos equilibrios fusión parcial con formación de líquidos sili- físico-químicos que transforman a las rocas coalcalinos de composición eutéctica (mínima preexistentes en otros tipos que llamamos temperatura en la que se halla en equilibrio metamórficas según sus características. En líquido y minerales) entrando gradualmente estas transformaciones se excluyen los fenó- a la etapa anatéctica (anatexis) y si progresa METAMORFISMO menos diagenéticos (propios de las rocas el fenómeno de fusión se entra en la etapa sedimentarias) y los fenómenos ígneos. magmática. Por lo tanto el metamorfismo es un proceso de transformación mineralógica y estructural de las rocas, en estado sólido, en respuesta a Factores condiciones físicas y químicas distintas a las que prevalecieron en el momento del inicio Los factores principales que intervienen en de la formación de las mismas. Este fenómeno el metamorfismo son: Tº, P, fluidos química- se reconoce por las características texturales mente activos y el tiempo. y mineralógicas que presentan las rocas (p.e. Temperatura: es el más importante de los las texturas esquistosas y granoblásticas son factores pues produce los cambios más marca- propias de las rocas metamórficas). dos. Puede provenir del gradiente geotérmico El metamorfismo es un fenómeno progre- (3ºC/100m de profundidad), cuerpos intrusi- sivo, va aumentando con el aumento de la vos, fricción (fallas), radioactividad, calor resi- temperatura y de la presión, de tal manera dual. Favorece las reacciones y disminuye la que en una columna rocosa a algunos miles de viscosidad de los fluidos. Una Tº alta pero de metros de profundidad se inicia el metamor- corta duración (colada) no modifica profunda- fismo, por encima simultáneamente puede mente la estructura de las rocas. Un calenta- estar actuando la diagénesis. Teóricamente el miento prolongado favorece el metamorfismo. límite entre los procesos metamórfico y diage- Es una cuestión de capacidad calorífica (un nético se encuentra allí donde las reacciones se fósforo encendido pone al rojo a un alfiler, vuelven decididamente endotérmicas, pero en pero a una olla de puchero no la modifica en la práctica, la distinción es difícil. Se considera nada). que el metamorfismo se inicia a temperatu- ras de 250-300ºC (ocurren a profundidades —-El pasaje aragonita a calcita, en condi- de 8.000 a 10.000 metros), si las rocas sufren ciones normales (CN) es lento, pero a 400ºC se deformaciones tectónicas puede iniciarse a realiza en pocas horas. También es conocido el menor profundidad. caso del polimorfismo del cuarzo: En las rocas arcillosas el comienzo del pro- ceso metamórfico está señalado por la recris- cuarzo α←→cuarzo β←→tridimita ←→ cristobalita talización de illita o hidromica (arcillas ricas 573º 870º 1470º en K intermedia entre las montmorillonita y las micas). Esta deshidratación comenzó pre- —-En un sistema polimineral, a mayor Tº, viamente en la diagénesis por compactación los minerales estables en estas nuevas condi-

con expulsión del agua intersticial y durante ciones tendrán menor cantidad de agua y CO2, el metamorfismo con la expulsión del agua estos fluidos al escaparse generan una fase absorbida en la superficie de los cristales y fluida de mucha actividad química en zonas en los espacios interlaminares de las arcillas. de menor P y T. Después de esta etapa de deshidratación el agua sólo queda en forma de hidroxilo en las Presión: se reconocen dos tipos. micas, cloritas y anfíboles. En las rocas cuarzo- a) Uniforme o litostática o “hidrostática” o feldespáticas (areniscas) el comienzo del meta- confinada. Ocurre a grandes profundidades morfismo se halla indicado por la formación y provoca en las rocas afectadas cambios de de silicatos hidratados de calcio. volumen y no de forma. Tomando 2,5 g/cm3

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Geologi�a corregido 1.indd 271 13/7/10 13:15:36 la densidad de las rocas, se tiene una P de Una variante es la combinación de P con 1.000 bars a unos 4 km de profundidad (1 km disolución y nueva precipitación en las zonas aprox. = 258 bars). Este aumento de P favorece, a de menor P como fuera propuesto por Riecke, partir de los mismos componentes, la aparición Figura 160. de minerales más densos. Es un caso parti- cular del Principio de Le Chatellier que dice que “ un sistema químico comprimido, a tº constante, desplaza su equilibrio del lado en METAMORFISMO que las reacciones se efectúan con disminu- ción de volumen”, Figura 158, por ejemplo:

Figura 160. Por efecto de la P dirigida como indi- can las flechas mayores se produce disolución y recristalización del mineral en las zonas de menor presión con el material disuelto, como indican las flechas menores, produciendo deformación del P=dgh mineral, alargamiento del cristal en forma perpen- dicular al esfuerzo.

Figura 158. Por el efecto de la presión confinante o Fluidos químicamente activos: Son gases litostática o mal llamada “hidrostática” el volumen y soluciones, principalmente de agua y en de la izquierda se reduce. P= presión, d = densidad, menor cantidad de CO2, que reaccionan con G = gravedad y h= profundidad. los minerales preexistentes y originan nuevos que los reemplazan. olivina + anortita = granate (con contracción Las reacciones químicas que intervienen en de volumen del 17%) el confinamiento y a veces en el plegamiento

SiO4Mg2 Si2O8Al2Ca (SiO4)3Mg3Al2 (piropo) son esencialmente de deshidratación de los silicatos y descarboxilación de los carbonatos. albita = jadeíta (px. sódico) por fuerte Consumen gran cantidad de energía y se libe-

compresión la Ab pierde SiO2 . ra una fase fluida, ésta se escapa a otras zonas

Si3O8AlNa (SiO3)2AlNa + SiO2 donde con su actividad química promueve la generación de nuevos minerales. b) Presión dirigida o stress. Conduce a la Las inclusiones fluidas, gaseosas y líquidas, deformación de la corteza (plegamiento), o sea en los minerales es una prueba de la presencia tiende a producir deformación sin cambio de de éstos en el medio de formación. La P de volumen, Figura 159. En zonas próximas a la los fluidos suele ser igual a la litostática (ojo, superficie genera pliegues isopacos, a mayor esto tiene mucha implicancia tectónica pues en profundidad se genera esquistosidad asociada ese caso actúan como lubricantes y facilitan el a plegamiento anisopaco (frente de esquisto- desplazamiento de masas rocosas). sidad), a mayor profundidad, aún, se generan La migración iónica está relacionada con el nuevos minerales a lo largo de los planos de radio iónico y la carga. El poder disolvente esquistosidad y se desarrolla foliación (frente del agua aumenta con la Tº y con la presencia de foliación, gneis). de mineralizadores que se mencionan más abajo. En las proximidades de la Tº crítica (375ºC) el agua disuelve al vidrio, la sílice y a varios silicatos, al mismo tiempo disminuye la viscosidad y aumenta el poder de filtración. Por encima de este punto crítico el agua está en estado de fluidez homogénea en el cual Figura 159. Deformación producida por presión no tiene sentido distinguir entre líquido y dirigida. gas (estado supercrítico), o sea no se puede

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Geologi�a corregido 1.indd 272 13/7/10 13:15:36 distinguir entre el estado pneumatolítico y el cas se basa en criterios genéticos o sea en el hidrotermal. tipo de acción físico-química que llevó a la La actividad de los fluidos químicamen- recristalización de la roca madre. Solamente te activos se comprueba por el accionar de en forma subordinada se tiene en cuenta la soluciones derivadas de magmas graníticos naturaleza de la roca madre, distinguiendo las (granitización) que generan la formación de metamorfitas en orto y para según deriven de feldespatos (incremento de Na y K) en las par- rocas magmáticas o sedimentarias. Después de tes internas de las aureolas de contacto una primera subdivisión genética en hornfels METAMORFISMO (derivados del termometamorfismo o meta- —-Los minerales metamórficos de bajo morfismo de contacto), esquistos cristalinos grado son hidroxilados (micas, cloritas, ciertos (derivados del metamorfismo regional y de anfíboles) la P es el parámetro que domina carga), milonitas (derivadas del metamorfis- (son minerales de tipo stress pues se generan mo de dislocación) e impactitas (derivadas del en zonas donde dominan las presiones diri- impacto meteorítico). El factor fundamental gidas). que define la nomenclatura de una roca meta- —-En profundidad (alto metamorfismo) la mórfica es el grado de recristalización o grado Tº desplaza a la P, aunque más elevada, se for- metamórfico. Ello se define por la presencia man minerales anhidros (piroxenos, olivinas, de minerales particulares o minerales índice granates, feldespatos y algunas hornblendas). o de particulares asociaciones de minerales —-La P dirigida favorece la formación de consideradas típicas de un equilibrio químico- minerales alargados (Principio de Riecke). físico característico (paragénesis). El concepto Se denominan mineralizadores a los ele- de facies es muy utilizado, en el cual están mentos tales como Cl, B, S, P, F cuyas combi- reagrupadas todas las rocas recristalizadas en naciones metálicas, muy solubles y con tensión un cierto ámbito de P y de T. De aquí sigue de vapor elevada, pueden persistir durante el concepto de isograda (grado metamórfico) mucho tiempo antes de cristalizar. definida como la línea que, en un cuerpo geológico, encierra una recristalización de una Factor tiempo: esta es una variable que determinada intensidad reconocible por la como en los casos del magmatismo y de la dia- aparición o desaparición de un determinado génesis no puede ser controlada en laboratorio mineral índice. Estos conceptos permiten no atento a que la unidad de tiempo en geología tener en cuenta la heterogeneidad química de es el millón de años. La creta comprimida por las metamorfitas. algunos instantes a 6000 atm no sufre transfor- Se han reconocido sobre bases químicas por mación, pero aplicada la misma P durante 16 lo menos seis divisiones, cada una caracte- años se transforma en caliza. Una fuerte com- rizada por minerales particulares formados presión en poco tiempo produce la fractura de durante un metamorfismo de grado creciente: una roca, pero aplicada esa P a mayor tiempo produce efectos notables en la estructura de a) rocas pelíticas derivadas de sedimentos los minerales. pelíticos (arcillosos). b) rocas cuarzo-feldespáticas (siálicas), deri- (Rocas cataclásticas, del Gr.: cata = profunda, vadas de psamitas feldespáticas y de rocas de clasto = roto, son rocas formadas por el fractu- composición granítica. ramiento de rocas preexistentes por el efecto c) rocas carbonáticas, derivadas de calizas de la P). P.e.: y dolomitas. d) rocas fémicas derivadas de magmatitas roca→ brecha tectónica→ milonita→ ultramilonita básicas. aumento de la deformación con > P y T → e) rocas magnesianas derivadas de magma- titas ultrabásicas y de ciertos sedimentos (por ejemplo aquellos ricos en montmorillonita). Tipos de metamorfismo f) rocas ferruginosas, derivadas de sedi- mentos ferruginosos. La clasificación de las rocas metamórfi-

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Geologi�a corregido 1.indd 273 13/7/10 13:15:37 En el curso de la recristalización de estos suceden dos tipos de fenómenos: endomórfi- materiales se producen minerales distintos cos donde la roca ígnea sufre modificaciones sobre los cuales se le da el nombre a la roca. por asimilación de los componentes de la caja; Además de este criterio mineralógico modal y exomorfismo, que es el efecto que produce (sobre el cual aún no hay acuerdo interna- la roca ígnea sobre la caja. De tal manera que cional como en el caso de las magmatitas) se en el metamorfismo de contacto se incluyen tiene mucho en cuenta, al definir una roca tanto los fenómenos isoquímicos como los metamórfica, la estructura. Así una muestra alloquímicos. METAMORFISMO constituída por cuarzo, biotita, plagioclasa, sillimanita y granate podrá ser clasificada Según los factores: tanto como un esquisto micáceo o como un gneis según posea estructura esquistosa o Metamorfismo térmico: donde tiene máxi- gnéisica. Análogamente una roca compuesta ma importancia la Tº, p.e. el metamorfismo de de muscovita, cuarzo y grafito puede ser contacto. Genera rocas granoblásticas (horn- denominada filita o esquisto micáceo según fels). las dimensiones microscópicas o macroscópi- Metamorfismo dinámico: tiene máxima cas de las laminillas de mica. importancia la P, con la combinación de P Una buena concordancia en la nomencla- confinada y de P dirigida (stress). Se forman tura de las rocas metamórficas todavía no es las rocas cataclásticas (tipo milonitas y brechas posible, debido a que aún existen nombres tectónicas). Algunos autores no consideran a locales. Un buen conocimiento de los términos estas rocas como metamórficas. Están vincu- relativos a la estructura es indispensable. Se ladas a fallas. sigue el criterio tradicional que consiste en Metamorfismo dinamotérmico o regional: tener en cuenta primero el orden creciente se ubica en los grandes cinturones orogéni- del metamorfismo, segundo el principio de cos. Se produce sobre grandes volúmenes de facies metamórfica, despues de haberlas sepa- rocas a diversa profundidad y por el acceso rado sobre la base de la división química y al de energía térmica que puede llegar hasta tipo de proceso metamorfisante. Es necesario 700ºC o quizás 800ºC. En general son rocas aclarar que las migmatitas son rocas mixtas esquistosas. en cuanto están compuestas por una porción residual (paleosoma) y una parte difusa (neo- El metamorfismo regional a diferencia del soma). Su clasificación se basa sobre criterios de contacto desarrolla deformaciones penetra- texturales o sea sobre el grado de compene- tivas, esto lo evidencia la estructura esquisto- tración del neosoma en el paleosoma, siempre sa. En general la orogenia y el metamorfismo con tendencia a una anatexis completa. se los considera en relación genética, a pesar que en el mundo se conocen orógenos que no El metamorfismo puede ser clasificado de la poseen metamorfismo, ello puede ser porque siguiente manera: algunos orógenos sufrieron más de un ciclo Según su extensión geográfica puede ser: orogénico. El acceso de calor al área metamór- fica ocurre con posterioridad a los movimien- Regional: afecta a grandes masas de rocas tos tectónicos principales. y son factores predominantes la P y la Tº, por En base a la P puede diferenciarse el meta- eso también se los denomina dinamotérmi- morfismo regional y subdividirse en varios co. En este caso participa la presión dirigida tipos, mientras el metamorfismo de contacto (stress) lo que favorece el desarrollo de la está caracterizado por bajas P. El metamor- esquistosidad (reorientación de minerales pla- fismo regional posee P intermedias, altas y nares dentro de un campo de esfuerzo). muy altas. A profundidades de 15 a 25 Km el calentamiento puede llegar a 750 grados Contacto o local: está localizado en los bor- centígrados. des de las intrusiones magmáticas, fundamen- El metamorfismo de contacto se detecta con talmente es térmico y de reducida extensión a mayor facilidad a bajas profundidades (de modo de aureola alrededor del intrusivo. Aquí centenares de metros a varios kilómetros).

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Geologi�a corregido 1.indd 274 13/7/10 13:15:37 Mientras que el metamorfismo regional tiene tenecen generalmente a orógenos y se suele lugar a P de 2.000 a 10.000 bars o sea que la P observar alrededor de un núcleo de máximo es la mayor diferencia entre los dos metamor- metamorfismo (en cuyo centro puede o no fismos ya que ambos pueden llegar hasta el haber una masa ígnea plutónica, batolito) orden de los 800 grados centígrados. zonas sucesivas de metamorfismo decreciente Las diversas combinaciones de P y Tº se a medida que nos alejamos de dicho núcleo. refleja en las distintas asociaciones minera- La intensidad de las transformaciones meta- les. Algunos autores definen el metamorfismo mórficas depende escencialmente de la tempe- METAMORFISMO de soterramiento que no tiene relación genéti- ratura de tal manera que es costumbre hablar ca con la orogénesis o las intrusiones magmá- de grado metamórfico y se dice: ticas, donde las Tº varían entre 400 y 450º y no existe la deformación penetrativa generador metamorfismo de grado medio y alta P: de la esquistosidad, por ello en estas rocas, anfibolitas almandínicas con disteno (cianita) la fábrica (se refiere al tipo y grado de orien- en metapelitas (tipo D). tación preferente de las distintas partes de metamorfismo de grado muy bajo y P muy la roca) original de la roca se conserva pero alta: para rocas esquistosas con lawsonita- cambia la mineralogía, aparece laumontita jadeita-glaucofano (tipo F).

(ceolita calcoaluminosa, Ca[Si4Al2O12].4H2O), metamorfismo de grado muy bajo y baja P: 2 el epidoto lawsonita ((SiO4) .H2O)Al2Ca. rocas con lawsonita (tipo B). H2O y glaucofano (anfíbol, cuya fórmula es NaMg3Al2[Si4O11]2(OH,F)2. En los diagramas (P,T) siguientes, Figura 161, Los sectores de la corteza afectados por se aprecian la ubicación de los distintos tipos de metamorfismo dinamotérmico o regional per- metamorfismo y sus zonas de influencia:

Anatéxis

Figura 161. Diagrama P-T (presión-temperatura). En el que se han demarcado los procesos endógenos.

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Geologi�a corregido 1.indd 275 13/7/10 13:15:37 Rocas indicadoras de procedencia diagénesis→metamorfismo→anatexis→magmatismo y grado metamórfico → > P y Tº

Eclogitas: son rocas que se generan a altas En la diagénesis intervienen fluidos que se P y variadas Tº. Green y Ringwood (1967) desplazan por la porosidad (principalmente demostraron que hay un paso continuo entre agua) que posee la roca transportando solutos, basaltos y gabros a eclogitas a gran profundi- disolviendo y precipitando sustancias quími- dad (nódulos de eclogitas aparecen en kim- cas, comportándose como sistemas abiertos. METAMORFISMO berlitas, gabros y basaltos). Las eclogitas están Según Engelhardth (1967) la diagénesis se constituidas por granates y piroxenos. interrumpe en aquellas profundidades (P) Granulitas: rocas que corresponden al donde se produce la incomunicación de los ambiente de granitos anatécticos. Están cons- poros entre sí y comienza el metamorfismo tituidos por ortopx., sillimanita, disteno y donde predominan las reacciones en sistemas granate. El mecanismo de génesis podría ser: cerrados. rocas sedimentarias ricas en agua llevadas El metamorfismo comienza cuando apare- a P de 2 kb y a 670-700ºC sufren anatexia, o ce la primer paragénesis de minerales meta- sea que se produce un líquido granítico que mórficos. roba toda el agua del medio. El gneis queda Minerales tales como cuarzo, ciertos feldes-

anhidro y empobrecido en SiO2, K2O y Na2O y patos, cloritas, se forman tanto por diagénesis evoluciona en fase sólida a las facies granulí- como por metamorfismo por lo tanto no son ticas. Otro mecanismo de formación sería que de por si indicadores de metamorfismo. Este las rocas básicas que pasan a la fase líquida a P indicio está dado por la aparición de minerales

y Tº elevada también puedan alcanzar la facies como laumontita (Ca[Si4Al2O12].4H2O,ceolita), granulítica. lawsonita ((SiO4)2.H2O)Al2Ca.H2O, glaucofa- Impactitas: producidas por el metamorfis- no, pirofilita y cierto grado en la recristalización mo de choque de grandes meteoritos. No se de la illita. producen reacciones químicas, sólo se gene- No obstante hay rocas que no muestran cam- ra desorden estructural y algunas reacciones bios mineralógicos en el inicio del metamorfis- polimórficas. Se desarrollan P de 102 a 105 mo, solo registran cambios en su cristalinidad Atm y Tº de 104 ºC durante un tiempo de 10-9 y en el ordenamiento de ciertos minerales. segundos. Esto induce a pensar que el metamorfismo es (dentro de la corteza terrestre 258 bar = 1km selectivo, de donde se debe tener en cuenta la de profundidad; 105 kb es aprox. = 400 km de reactividad de la mineralogía preexistente y la profundidad). relación volumen/superficie. Por ejemplo: Metamorfismo regresivo o diaftóresis: el equilibrio mineral logrado por una roca meta- pelita + metm. regional de bajo grado → pizarra mórfica en determinadas condiciones físico químicas puede convertirse en inestable si cuarcita + metm. regional de bajo grado → cuarcita esas condiciones se modifican en menos. En estas secuencias se aprecia que la lutita, FK → sericita + muscovita ante el mismo efecto dinamotérmico es más Plg. → epidoto reactiva que la cuarcita la cual prácticamente Biotita → clorita no sufre transformación. En cambio la misma Olivina → talco + serpentina lutita afectada por metamorfismo regional y metamorfismo de contacto evoluciona según El pasaje entre diagénesis y metamorfismo dos tipos litológicos como se indica en las puede ser gradual o sea se trata de una serie secuencias siguientes. de transformaciones desde la sedimentación hasta el metamorfismo de alto grado y aún a metamorfismo regional———-P,tº → pizarra través de la anatexis se puede llegar al mag- lutita matismo. metamorfismo de contacto .....tº → hornfels

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Geologi�a corregido 1.indd 276 13/7/10 13:15:38 Las rocas monominerales y más compactas quién dijo: ....” constituyen una asociación de son menos propicias al metamorfismo, es el minerales metamórficos que están en equili- caso de la cuarcita. Las rocas de quimismo brio entre sí y que corresponden a determi- más variado, más finas y más porosas son más nadas condiciones físico químicas”... Esto lo propensas al metamorfismo, como en el caso observa en distintas localidades escandinavas de la lutita. donde el quimismo de las rocas era igual pero Esto indica que solo algunos tipos de rocas el contenido mineralógico era distinto. Eskola con mineralogía específica pueden ser utiliza- atribuyó esas diferencias mineralógicas a las METAMORFISMO dos como indicadores del comienzo del meta- distintas condiciones físico químicas que las morfismo o de grados más altos. afectaron. La línea que une los puntos donde En estos momentos se considera que el aparece por primera vez uno de estos minera- primer mineral en aparecer en el inicio del les se la denomina “isograda”. Posteriormente

metamorfismo es la laumontita (Si4O12Al2Ca4. el concepto de minerales indicadores fue H2O) y a P más altas es la lawsonita cuya com- reemplazado por el de “asociaciones críticas”, posición es (Si2O7CaAl2.(OH)2). Estos mine- constituidas por el conjunto de los minerales rales ocurren a Tº próximas a los 200º. Otro que intervienen en cada zona, de esta manera indicio para definir el inicio del metamorfismo surgen las facies (Eskola, 1939), cada una de es el grado de cristalinidad de la illita (escala las cuales agrupa a las distintas asociaciones Kubler) que aumenta con el aumento de la minerales formadas en un determinado inter- temperatura, este grado de cristalinidad se valo térmico. detecta por medio de la difracción de Rx. Facies esquistos verdes Al pasar de la diagénesis al metamorfismo “ epidoto-anfibolita cada vez más creciente se pasa a rocas cada “ anfibolita vez más transformadas y decimos que la “ granulita intensidad es creciente. Con ello va implícito el concepto de grado metamórfico que se Estas facies corresponden a metamorfismo caracteriza por la aparición y/o desaparición dinamotérmico, pero si el metamorfismo es de de minerales y se crean así las zonas meta- baja presión y temperatura creciente (contac- mórficas. to) de acuerdo con Turner y Verhoogen (1960) Esto fue propuesto por Grubenmann y y Turner (1968) las facies son: luego Niggli (1924), según la P definieron tres Facies zeolita >↓ temperatura zonas: “ albita “ epidoto epizona: baja P, dominio de stress con apor- “ hornblenda te químico en presencia de agua a baja Tº. Esta “ piroxeno zona está caracterizada por: clorita, zoicita, “ sanidina albita, glaucofano, Mn, granates y carbonatos. Estos tipos de metamorfismos implican gra- mesozona: aparece biotita. Domina el meta- dientes térmicos muy variables: muy elevado morfismo químico con Tº y P más elevadas. en el metamorfismo de contacto; elevado en el Hay stress fuerte pero puede faltar. Está carac- tipo Abukuma; débil en el tipo Barrowiano y terizada por: biotita, estaurolita, muscovita, muy débil en el tipo de hundimiento. disteno (cianita), anfíboles, almandino. La bio- De tal manera que las facies se caracterizan tita y el epidoto se conservan. por: catazona: aparece sillimanita y FK. Domina a) ciertos conjuntos minerales se presentan la recristalización, escaso stress. Tº y P ele- en una región en un orden determinado, estos vadas. Andalucita, sillimanita, hipersteno. conjuntos son mapeables y pueden aparecer, onfacita, granate, espinelo, plagioclasa cálcica, por ejemplo, en forma de aureolas alrededor biotita y FK. de un batolito. b) la composición mineral del conjunto es Un estudio detallado de estos fenómenos función de la composición química previa de conduce al concepto de facies metamórficas la roca. que fue propuesto por Eskola (escandinavo) c) no hay reemplazo mutuo entre los mine-

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL METAMORFISMO 277

Geologi�a corregido 1.indd 277 13/7/10 13:15:38 rales de una misma facies pues están en equi- distintas de Noruega la asociación mineralógi- librio. ca evoluciona dando facies distintas. En el Tabla 35 se ve como en dos localidades

Tabla 35

OSLO ORIJARVI METAMORFISMO (Noruega)

FK más andalucita(SiO5Al2) muscovita (Si3AlO10KAl2(OH))

FK + cordierita (Si5O18Al4Mg2) biotita + muscovita

FK + hipersteno + albita biotita + hornblenda

SiO3(Mg,Fe)

hipersteno antofilita

Si8O22(Mg,Fe)7(OH)

Dentro de las facies se han encontrado subfacies que son más precisas como indicadores ter- modinámicos. Por ejemplo Barrow en el N de Escocia describió a fines del siglo XIX el siguiente metamorfismo creciente, Tabla 36:

Tabla 36

subfacies cuarzo-Ab-muscov.-clorita

subfacies cuarzo-Ab-epidoto-biotita

subfacies cuarzo-Ab-epidoto-granate ↓ mayor metamorfismo

Estas subfacies corresponden a las siguientes zonas (estos afloramientos son ricos en Al2O3), Tabla 37:

Tabla 37

Facies Esquistos Verdes zona de clorita

zona de biotita Facies Anfibolita zona de almandino ZONAS BARROWIANAS zona de estaurolita zona de cianita

Facies Granulita zona de sillimanita ↓ mayor metamorfismo

Posteriormente Miyashiro, en Japón, comprobó que dentro de una misma facies la sucesión de subfacies no es siempre la misma en todo el planeta, ni en un sector geográfico dado, ni en cualquier época debido a que dependen de la composición de la roca original. Definió tipos de metamorfismo o asociaciones de subfacies (estudió los terrenos de Abukuma en Japón).

278 METAMORFISMO ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 278 13/7/10 13:15:38 Tipo andalucita-sillimanita (conocido en con estas ideas surgió una clasificación de las cordilleras pacíficas, meseta de Abukuma- los distintos grados metamórficos basada en Rioke, Japón) Tº MEDIA A BAJA. “minerales indicadores” cuya aparición en Tipo disteno-sillimanita (conocido en anti- zonas sucesivas es el producto de reacciones guas cordilleras europeas, N de Escocia estu- metamórficas en equilibrio con el gradiente diado por Barrow) Tº MEDIA A BAJA. térmico, las zonas son, Tabla 38: Tipo lawsonita-glaucofano (conocido en cordilleras asociadas a la pacífica en forma Tabla 38 METAMORFISMO paralela) BAJA A MUY BAJA Tº. clorita ↓ mayor grado Como se mencionó, hasta hace unas décadas biotita el grado de metamorfismo se correlacionaba granate con la profundidad de las rocas en la corteza estaurolita terrestre, y como se dijo se designaba por los cianita términos epizona, mesozona y catazona en sillimanita orden de creciente profundidad. Hoy en día se sabe que el gradiente del metamorfismo puede tener dirección tanto horizontal como El siguiente esquema, Figura 162, representa vertical, y que en consecuencia un grado los fenómenos de diagénesis, metamorfismo, de metamorfismo más elevado no significa anatexis y magmatismo con los cambios litoló- necesariamente una mayor profundidad ni gicos-estructurales correspondientes. antigüedad geológica de las rocas. De acuerdo

Zona diagénica (rocas sedimentarias): En profundidad puede aumentar el plega- miento, se conservan las estructuras prima- rias. Se puede pasar gradualmente a la zona de metamorfismo.

Zona metamórfica: el plegamiento es oblite- rado gradualmente por la foliación hasta que lo “borra”.

Zona de anatexis: borra incluso la foliación y +++ ++ comienza la granitización. Se disuelven o fun- + den los minerales de menor punto de fusión y + + + + + dan líquidos graníticos (icores de Sederholm) + + + + que se pueden emplazar en zonas superiores por diferencia de presión y densidad generan- + + + + + + do magmatismo (migma-magma). + + +++ + Figura 162. Esquema idealizado de las distintas zonas con sus características petrográficas-estructurales correspondientes a la diagénesis, metamorfismo, anatexis y magmatismo.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL METAMORFISMO 279

Geologi�a corregido 1.indd 279 13/7/10 13:15:38 Texturas y estructuras profundo sin stress. El hornfels es propio del metamorfismo de contacto. Una variante es la La rocas metamórficas son cristaloblásti- textura porfiroblástica. cas (blastos del Gr.= germinar) donde los Rocas esquistosas: ocurren en zonas de minerales crecen en un medio sólido por deformación (orógenos) donde hay stress. Las transformación de minerales preexistentes o P dirigida genera esquistosidad por la disposi- como resultado de una reacción entre dos o ción, ante campos de esfuerzos, con desarrollo más minerales preexistentes; a este proceso de minerales planares que se disponen entre si METAMORFISMO se lo denomina blastesis. La formación de en forma paralela o subparalela perpendicula- una nueva textura por los efectos metamór- res al esfuerzo principalcampo , Figura 163. ficos supone la modificación de otra previa que puede ser parcial (se puede reconocer la textura de la roca original) o total (no quedan rastros texturales de la roca original). Ello depende del grado metamórfico, que cuanto más intenso es, menores indicios de la roca original se conservan. En general las rocas metamórficas se pue- den dividir texturalmente en dos tipos: Figura 163. Textura esquistosa generada por dispo- Rocas granoblásticas es similar a la grano- sición subparalela de los minerales planares (filosi- sa plutónica, son favorecidas por P de tipo licatos) ante un campo de esfuerzo orientado. confinada, y es una textura de recristalización que tiende a borrar las texturas y estructuras Una secuencia sedimentaria pelítica que es primarias. Es propia de los hornfels o de afectada progresivamente por metamorfismo rocas que han sido sometidas a metamorfismo regional evoluciona idealmente así:

lutita → pizarra → filita →micacita → gneis→ gneis granítico→ granito gnéisico→ granito diagénesis metamorfismo anatexis magmatismo

En distintas partes del mundo se observa se denomina migmatita, término creado por la presencia de rocas granitoides en la parte Sederholm (1908) (del Gr. migma = mezcla). profunda de las zonas metamórficas. Se puede suponer que las rocas graníticas se generan Anatexis: (Gr.: fundir) las rocas de alto cuando la isograda de la anatexia es alcanza- metamorfismo están vinculadas especialmen- da, es decir cuando la Tº y P se hacen suficien- te y genéticamente con las migmatitas. temente intensas como para que tenga lugar la Los leucosomas de composición granítica se fusión parcial de los tectosilicatos. Esta fusión pueden explicar como productos de la fusión anatéctica es favorecida por el incremento parcial de los gneises originales o sea por metamórfico y el medio es hidratado. Esta anatexis. fusión ocurre “in situ”. La desaparición de Cuando se sigue en profundidad una suce- la trama sólida es parcial o total y se puede sión de rocas metamórficas hacia grados más reconocer el paleosoma (residuo del mate- altos encontramos un núcleo granítico. Es rial original poco o nada transformado) y el común encontrar en los basamentos la asocia- neosoma (parte neoformada o movilizada). ción metamorfita-migmatita-granito. El neosoma está formado por el leucosoma El origen de los granitos y migmatitas en las (eutéctico cuarzo-feldespato) y el melanosoma zonas más profundas de los cinturones orogé- que es la fracción oscura rica en biotita, cordie- nicos debe estar directamente conectado con el rita, anfíbol, espinelo, grafito. Este tipo de roca metamorfismo de alto grado.

280 METAMORFISMO ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 280 13/7/10 13:15:39 Ya desde la mitad del siglo pasado había nitos. Esta denominada granitización, Tabla pensadores franceses que admitían las trans- 39, se realiza gracias a un aporte que se deno- formaciones de las rocas sedimentarias en gra- mina:

Tabla 39

Beaumont y Deville lo llaman...... mineralizador

Suess “ “...... vapores juveniles METAMORFISMO Termier “ “...... columna filtrante Michel Levy “ “...... imbibición granítica Sederholm-Wegmann “ “...... icor

A los granitos de anatexia, Raguin los llama Existía dualidad en el pensamiento sobre el sintectónicos ya que están íntimamente aso- origen de los granitos, por una parte como pro- ciados al metamorfismo y a la orogenia. ducto de la diferenciación magmática a partir Wyart (1955) produjo en laboratorio la sín- de un magma basáltico (Serie de Bowen) y tesis de un granito. Dentro de un autoclave de por otra parte como de origen anatéctico de alta P puso un trozo de obsidiana (400º-700º la parte inferior de la corteza continental. A y 1.500º a 3.000 bar) durante varios días en la luz de las observaciones de campo, el resul- presencia de una solución alcalina (funden- tado de la síntesis granítica en laboratorio y a te). Como resultado obtuvo un microgranito. la Teoría de la Tectónica de Placas el segundo Posteriormente se hicieron ensayos con arci- pensamiento es el más probable. La Figura 164 llas y margas con parecidos resultados a 2.000 sintetiza como se va produciendo la evolución Atm y Tº de 600 a 800 grados centígrados granítica desde la anatexis. (Winkler, 1975).

apotectónicos o atectónicos + + hornfels + + + granitos intrusivos + ++ +++ + granito +++ + + + + + + +

granitos } autóctonos

Figura 164. Esquema idealizado sobre la evolución granítica desde la anatexis al magmatismo.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL METAMORFISMO 281

Geologi�a corregido 1.indd 281 13/7/10 13:15:39 Geologi�a corregido 1.indd 282 13/7/10 13:15:39 15 CICLO GEOLógico geol ÓGICO ciclo

El concepto de que los procesos geológicos sectores del Planeta aparentemente terminó son cíclicos viene por lo menos de la época (Cratones). Las rocas sedimentarias más anti- de Hutton (1785), acorde ello con el Principio guas sin mayor modificación (aprox. 1500 del Uniformismo (el presente es la llave del M.a.) se encuentran en Siberia, Canadá, Africa, pasado) que nos permite interpretar como han Australia, Brasil, Guayanas, son reflejo de que sucedido los fenómenos geológicos del pasado en esos sectores hubo períodos de gran calma observando como ocurren en la actualidad. tectónica (estabilidad tectónica), pero estos Este ciclo es complejo, en él se producen las sectores del Planeta son escasos y no obstante transferencias de materiales (productos quími- se puede saber que el ciclo se completa cada cos, minerales y rocas) entre el manto, corteza, 200 M.a. aproximadamente. atmósfera e hidrosfera. Se reconocen, como ya fuera mencionado, dos tipos de procesos, los Dinámica terrestre = velocidad de erosión- exógenos (sedimentación) y los endógenos sedimentación-levantamiento-subsidencia (metamorfismo, magmatismo y diastrofismo). Con los estudios de La Historia Geológica Los siguientes datos son estimativos y dan se ha podido establecer el ritmo con que se una idea aproximada sobre la velocidad a desarrolla este ciclo a través del tiempo y del la cual ocurren estos fenó­menos y permiten espacio. Se estima que se inició hace unos hacer ciertas comparaciones. 4000 M.a. desde que el Planeta desarrolló sus Velocidad de erosión: varía mucho de un principales rasgos actuales (corteza sólida, lugar a otro, dependien­do en general de fac- atmósfera e hidrosfera). Este ciclo continúa tores tales como relieve, clima, vegetación y actualmente y ello se puede “visualizar” en tipo de roca, en el Tabla 40 se aprecian algunos la áreas móviles (p.e. cordilleras); en otros valores. Tabla 40. Tabla de denudación en mm/1.000años.

Localidad velocidad actual velocidad promedio de Método (carga de ríos) denudación desde el pasado mm/1000años Norte 48 27 volúmenes de sedimentos Apalaches Cenozoicos Sur 41 5 Alpes Suizos 70-90 400 volumen del abanico del Ródano Río Mississippi 43 46 volumen del delta y abanicos Mtes. Himalaya 720 500 volúmenes del abanico del Bengala Monte Reiner Washington 3.000-8.000 1.100 cambios en la fisiografía en los últimos 320.000 años. Embalse Río III, Córdoba ——- 122 volumen de sedimentos acumulados entre 1934 y 1972

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL CICLO GEOLÓGICO 283

Geologi�a corregido 1.indd 283 13/7/10 13:15:39 Erosión fluvial es el agente cuantitativamente En San Juan, Sierra de Pié de Palo, luego más importante y persistente en la escala geoló- del terremoto de Caucete (noviembre de 1977, gica, se estima que la erosión marina es el 1% del magnitud 7,5 de Richter) se midió 1,2 m de total y la glaciar el 7%. En general las velocidades variación de altura. Tomando medidas desde de erosión van entre 5 a 1 cm/1.000 años. 1938 el promedio es de 24 m/1.000 años.

geol ÓGICO En la Antártida, isla Cockburn, en las terra- zas marinas elevadas con fósiles marinos cal- Velocidad de levantamiento: cáreos (pectínidos) a una altura de 270-250 14

ciclo msnm, las dataciones C dan 36.000 a por lo Actuales se reconocen por estudios geodési- tanto el levantamiento fue en promedio de cos. En el pasado reciente se hacen inferencias unos 7 m/1.000 años. Se debe tener reserva sobre evidencias morfológicas­ y estratigráfi- sobre este dato dado que el desplazamiento se cas (p.e. terrazas marinas elevadas de edad produjo simultáneamente con la elevación del conocida). Estas velocidades de levantamiento nivel del mar por efecto del deshielo. varían mucho dependiendo del lugar (zonas En general las velocidades de levantamiento móviles o estables). En zonas montañosas en: son muy rápidas del orden de 1 a 75 m/1.000 a) zonas móviles: de 3-10 m/1.000 años. años en Japón. b) zonas estables: de 0,1 a 3,7 m/1.000 años Hace unos 20.000 años el nivel del mar se La Península Escandinava, por rebote isos- encontraba unos 100 metros por debajo del tático por el retiro de los hielos desde el actual, casi se podía ir caminando a las Islas Pleistoceno, se estima que ascendió unos Malvinas, debido a que por enfriamiento pla- 9m/1.000 años. netario ocurría un avance glaciar que retenía a El orden de la velocidad de subsidencia parte de la hidrosfera en forma de hielo en las (hundimiento) y sedimentación se resumen en áreas continentales en detrimento de las aguas el Tabla 41. oceánicas.

Tabla 41

Velocidades de subsidencia y sedimentación

Se estima una subsidencia rápida cuando los valo­res llegan a unos 10m/año y una sedimen- tación rápida cuando se alcanza valores de 100m/año (caso de los deltas y bocas de ríos). El promedio de sedimentación raramente excede los 5 cm/1.000 años.

Resumiendo: velocidades cada 1.000 años. erosión: 5 a 1 cm zonas móviles 3 a 10 m levantamiento: zonas estables 0,1 a 3,7 m subsidencia y depositación: 5 cm

En la actualidad el Planeta está en una época orogénica por lo tanto es de esperar que todos estos procesos se hallen en su máxima expresión.

Ciclo hidrológico los procesos que operan son relativamente rápidos. La distribución y abundancia hídrica Uno de los ciclos naturales relativamente planetaria, Según Midleton, está indicada en bien conocidos es el hidrológico, en el cual el Tabla 42.

284 CICLO GEOLÓGICO ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 284 13/7/10 13:15:39 Tabla 42

Distribución planetaria del agua

medio masa x 1020 g % océano 13.700 80 geol ÓGICO agua intersticial 3.300 19

hielo 200 1,2 ciclo ríos y lagos 0,3 0,002 atmósfera 0,13 0,0008

El volumen del agua de mar llena un Balance hídrico: recipiente de base cuadrada de 60 km de lado precipitación = evaporación + escurrimien- por una altura hasta la Luna. El agua de mar to (Figura 165). contiene sales, gases y elementos disueltos en una proporción de aproximadamente 3,45% Procesos exógenos en peso. La masa total disuelta es de aproxi- La superficie del planeta y los elementos madamente 50.000.1012 Tm. Esta masa de sal que la componen resulta de una interrelación cubre toda la República Argentina con un de procesos endógenos y exógenos (ver inicio espesor medio de 12 kilómetros. del capítulo de Petrografía). El esquema de la Figura 165 muestra el ciclo del agua en el ambiente exógeno.

Figura 165. Ciclo del agua en el ambiente exógeno. No está incluida el agua de los minerales hidratados e hidroxilados y el agua incluida principalmente en las olivitas del manto cuya consideración duplicaria el volumen de agua de este esquema.

Procesos sedimentarios: están estrechamen- nales, la Tabla 43, muestra los distintos pasos te relacionados con los fenómenos gradacio- del proceso.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL CICLO GEOLÓGICO 285

Geologi�a corregido 1.indd 285 13/7/10 13:15:40 Tabla 43

rocas expuestas acción de agentes en ← atmosféricos-agua superficie biológicos. ↓ geol ÓGICO meteorización solución

ciclo productos coloides clastos ↓ erosión producidos por agentes de transporte agua corriente (ríos) ↓ transporte viento glaciares remoción en masa ↓ depositación (cuencas continentales, mixtas o marinas) ↓ sedimentos (diagénesis-litificación) ↓ clásticas rocas sedimentarias químicas organógenas

Erosión: la intensidad de la erosión según los climas se aprecia en la Figura 166, de acuerdo con Judson, 1968.

. .

Figura 166. Importancia de la erosión de acuerdo a las condiciones climáticas.

286 CICLO GEOLÓGICO ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 286 13/7/10 13:15:40 El desgaste de los continentes 1010 Tm/año los sedimentos­ aportados a los océanos y tomando el volumen de los océanos­ 1) Los ríos llevan agua, sales y sedimentos como 1,37.1018 cm3, éstos se llenarían en 340 al mar. millones de años. ¿Porque no se colmatan los 2) El continente se desgasta por erosión. océanos? Esa explicación la otorga la dinámi­ca

de la tectónica del Planeta que constantemente geol ÓGICO Se puede estimar la tasa de denudación del va produciendo elevaciones y depresiones en conti­nente y la cantidad de sedimentos que se la superficie terrestre.

aporta al mar: ciclo

1) se mide los sedimentos y sales por unidad Ciclo petrogenético de tiempo. 2) se estudia el vulcanismo y se estima la Entre la formación del magma basáltico cantidad de productos­ que arroja. primordial, por fusión parcial del manto, y la 3) se estima la velocidad de sedimentación regeneración del magma anatéctico granítico en deltas o diques. en la profundidad de la corteza se cumple el ciclo petrogenético completo al cual están expuestas , en modo más o menos comple- Estimación de la masa de to, todas las rocas terrestres. Lo constituyen materiales depositadas en los estadios posibles y sucesivos de intrusión y océanos (Tabla 44) efusión del magma, que comprende el entero proceso magmático, el desmantelamiento de Tabla 44 las rocas que se formaron y la redepositación de los productos de esta fase sedimentaria, agente 109 Tm/año la recristalización metamórfica cada vez más ríos 9,3 avanzada hasta la formación de migmatitas viento 0,06 a 0,36 y de rocas plutónicas anatécticas. El hecho de glaciares 0,1 que del basalto inicial se llegue a un granito fuentes extraterrestres 0,00035 a 0,14 como resultado final indica que parte del TOTAL 9,6 material químico generado del manto no com- pleta el ciclo. Ello va a constituir la atmósfera De tal manera que los ríos aportan 9,3.109 y la hidrósfera y en parte queda permamente- Tm/año y la superficie drenada es de aproxi- mente en superficie como roca sedimentaria madamente 100.106 Km2, de donde los conti- residual. Si el ciclo no tuviese esta parte resi- nentes se reducen 3,6 cm/1.000 años. Como la dual, no se habrían formado, desde el inicio, altura media de los continentes es de 875 m, ni una atmósfera, ni una hidrósfera ni sucesi- se tardaría de 20 a 22 Ma en peneplanizarlos. vamente los continentes y menos la vida. Este ¿Como sobreviven los continentes? De acuer- ciclo se trata de representar en los esquemas do a los cálculos anteriores y redondeando a de la Figura 167.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL CICLO GEOLÓGICO 287

Geologi�a corregido 1.indd 287 13/7/10 13:15:40 geol ÓGICO ciclo

Figura 167. Esquema de la corteza terrestre donde se trata de representar el Ciclo Petrogenético.

PREGUNTAS TIPO REFERENTES A LA 4. ¿Que es la textura de una roca? ¿Que SEGUNDA PARTE DEL CURSO información nos provee? Dé ejemplos de rocas ígneas, metamórficas y sedimenta- Rocas ígneas rias. 1. Clasificación de las rocas ígneas según 5. ¿Qué diferencias de carácter genético, mineralogía. textural y composicional observa entre las 2. Mencione, según el siguiente análisis rocas ígneas, metamórficas y sedimenta- mineralógico, el tipo de roca ígnea corres- rias? pondiente (texturas granosa): 6. ¿Qué entiende por textura de una roca a) cuarzo 25% b) FK 76% c) labradorira 64% ígnea y qué significado geológico tiene? FK 40% Oligoclasa 8% clinopirox. 14% oligoclasa 26% anfíbol 9% olivina 7% 7. Describa las siguientes texturas: porfírica, biotita 9% biotita 7% ortopirox. 5% porfiroide, granosa gruesa, aplítica y peg- 3. Dé las características de las texturas de matítica. ¿A qué rocas corresponde cada las rocas ígneas principales. ¿Cual es su una de ellas? significado? 8. ¿Qué son las pegmatitas?

288 CICLO GEOLÓGICO ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 288 13/7/10 13:15:41 9. ¿Cómo se forman los fenocristales? res de planeta encuentra volcanes en acti­ Diferencia entre amigdalas y vesículas. vidad y porque? ¿En qué rocas pueden manifestarse? 26. Mencione y dibuje los distintos tipos de 10. Tipos de feldespatos. Importancia en la cuerpos ígneos con­cordantes y discordan- clasificación de las rocas ígneas. tes.

11. ¿La textura de una roca ígnea que nos está 27. ¿Qué son y ordene por tamaño los siguien- geol ÓGICO manifestando? tes elementos: lapilli, ceniza, bloque y 12. ¿Cual es la clasificación de las rocas ígneas polvo?

según su locali­zación o lugar de forma- 28. Dibuje un volcán e indique todas sus par- ciclo ción? Explique y dibuje. tes. 13. ¿Cómo clasifica a las rocas ígneas por su 29. Defina los términos batolito y stock. composición quími­ca? 30. ¿Qué volátiles se escapan de un volcán y 14. Clasifique las rocas ígneas por su mine- cómo se denominan las manifestaciones ralogía, localización geológica y por su tardíovolcánicas? composición química. 31. ¿Qué tipo de erupciones volcánicas cono- 15. ¿Qué criterios conoce para clasificar a las ce? Qué es un vidrio volcánico, dónde rocas ígneas? ¿Qué diferencias de carácter puede hallarse? genético, textural y composicional obser- 32. ¿Qué tipos de lavas conoce? ¿Cuáles son vó entre las rocas ígneas, metamórficas y sus características? ¿Qué tipos de rocas sedimentarias? conoce? Explique brevemente la génesis 16. ¿Cómo distingue una colada de un filón de cada una de ellas. capa? Dibuje y explique brevemente. 17. Dibuje e indique la morfología de un plu- Rocas sedimentarias tón idealizado. 33. Explique y dibuje los mecanismos de 18. Brevemente explique los conceptos de los transporte que utiliza un medio fluido. pensamientos magma­tista y transformista 34. ¿Cuáles son los mecanismos de transporte en la génesis de las rocas ígneas. en el ciclo sedimen­tario? 19. ¿Cuáles son los minerales principales for- 35. Esboce sintéticamente el ciclo exógeno madores de las rocas ígneas? y explique brevemente cada uno de los 20. ¿Enuncie el concepto de magma y cómo procesos que actúan en él. se generaría. Qué se en­tiende por dife- 36. ¿Qué es la meteorización, la erosión y la renciación y que posibles mecanismos de diagénesis? diferen­ciación conoce? 37. Clasifique granulométricamente las rocas 21. ¿Cuáles son las fuentes térmicas pro- sedimentarias clásticas.­ bables para la generación de magmas? 38. Dé ejemplos de tres rocas sedimentarias ¿Cuáles son los constituyentes químicos que indiquen ambien­tes de sedimenta- principales de un magma expresados en ción. Describa cada una de ellas. forma de óxidos? ¿Además de ellos, exis- 39. Desarrolle las distintas etapas litogenéticas ten cationes de valor económico? ¿Puede del ciclo exógeno. Explique cada paso. mencionar los más importantes? 40. Clasifique las rocas sedimentarias. 22. ¿Qué es un magma? ¿Qué tipos de mag- 41. Desarrolle el concepto de meteorización mas se proponen que existen, donde se 42. Desarrolle el concepto de diagénesis. generarían? ¿Cuál es el orden de crista- 43. ¿Qué criterios se suelen utilizar para la lización propuesto por Bowen para un clasificación de las rocas piroclásticas? magma y que significado petrogenético 44. Indique y explique los distintos pasos que tiene esta propuesta? sufre un sedimento clástico para conver- 23. ¿Qué son los componentes principales, tirse en sedimentita. accesorios y secundarios de las rocas 45. Distinga texturalmente y composicional- ígneas? mente entre sedimentitas­ químicas, clásti- 24. Dibuje un facolito y un lacolito. cas y organógenas. 25. ¿En qué lugares de la corteza terrestre 46. Dibuje y explique el diagrama de espera encontrar granitos? ¿En qué luga- Hjülstrom.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL CICLO GEOLÓGICO 289

Geologi�a corregido 1.indd 289 13/7/10 13:15:41 47. Explique brevemente los conceptos de donde la temperatura esté en función de esfericidad y redondez de los clastos de la presión. una roca sedimentaria. Grafique estas 62. Ordene las rocas de metamorfismo regio- variables según la distancia recorrida en nal que conoce en orden creciente de un medio fluído por un sedimento. intensidad del metamorfismo, indicando

geol ÓGICO 48. Cuál es la terminología de los sedimentos donde puede ser evidente el bandeado y y sedimentitas pelíticas según su estructu- la presencia de granate. ra. 63. De la siguiente secuencia ideal de rocas

ciclo 49. Defina los siguientes términos: fisilidad, caracterice cada uno de sus términos y textura y estruc­tura. explique brevemente el significado del 50. En un diagrama batigráfico marino idea- pasaje de los dos términos iniciales (luti- lizado indique las dis­tintas zonas que se ta—pizarra) y de los dos términos finales reconocen con la litología correspondien- (gneiss—granito). te. lutita—pizarra—filita—micacita—gneiss—granito 51. Describa y dibuje una textura clástica 64. Explique brevemente la siguiente ase- idealizada. veración: el metamorfismo es selectivo. 52. ¿Cuáles son los tipos de cementos más ¿Puede dar algún ejemplo? comunes que conoce en las rocas sedi- 65. Dé ejemplos de minerales metamórficos y mentarias? exprese el concepto de grado metamórfi- 53. ¿Qué tipos de estructuras conoce en las co. rocas sedimentarias, que información nos 66. ¿Qué es una roca? brindan? 67. Defina en metamorfismo los conceptos de 54. Dibuje tres estructuras sedimentarias, foliación y esquisto­sidad. explique su génesis y que información 68. De acuerdo a su estructura en que gran- geológica nos brindan. des grupos puede Ud. dividir a las rocas 55. Las siguientes rocas, qué información metamórficas? Explique brevemente cada ambiental nos brindan: grauvaca, lutita, grupo. varve, cuarcita, tillita, loess. 69. ¿Qué es una caliza cristalina? 56. ¿Qué estructuras sedimentarias conoce 70. Mencione por lo menos cuatro tipos de que nos pueda dar infor­mación sobre el texturas metamórficas. techo y base de un estrato y del sentido de 71. ¿Qué rocas esquistosas conoce? defina la corriente? brevemente cada una de ellas según el 57. ¿Cómo se transporta una partícula en un aumento de metamorfismo regional. medio ácueo? 72. Caracterice los siguientes tipos de rocas: 58. Defina los términos competencia y capaci- metacuarcita, anfibolita, hornfels, esquis- dad de transporte. to micáceo. 73. ¿Los siguientes tipos de rocas son indica- Rocas metamórficas doras de ambientes geológicos? ¿Puede 59. Defina el proceso metamórfico. Ud. indicar cuáles son tales ambientes: 60. ¿Qué es el metamorfismo y cuales son los arco­sa, hornfels, esquisto, granito, loess, factores que inter­vienen? skarn, tillita, etcétera.? 61. ¿Qué tipos de metamorfismo conoce? 74. Dibuje y explique un modelo de ciclo geo- Explique brevemente. De ser posible lógico (ciclo petro­genético). represente los distintos tipos en un gráfico

290 CICLO GEOLÓGICO ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL

Geologi�a corregido 1.indd 290 13/7/10 13:15:41 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:09 Página 291

Tercera parte

Geología Estructural Geomorfología Geología Económica Paleontología y Estratigrafía Tectónica de Placas Peleoclimatología Agua dulce Breve Historia de la Geología Léxico Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:09 Página 292 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:09 Página 293

16 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL

La mayor parte de las rocas muy deforma- tes. De tal manera que intuitivamente se ve ESTRUCTURAL GEOLOGÍA das que vemos en las montañas son materiales que en la deformación de los materiales (en sólidos, muy resistentes y frágiles y que no nuestro caso rocas) interviene un conjunto de podemos deformar en forma sencilla. variables como veremos. Parecería que cuando se plegaron tenían otras La palabra ciza o cizalla (shear en Inglés) se propiedades físicas que les permitían doblarse utiliza para superficies de ruptura que se des- o plegarse intensamente sin romperse, es decir plazan debido a movimientos de deslizamien- poseían propiedades plásticas. to, por ejemplo una falla. El elástico de un vehículo es de hierro, una Los sólidos se clasifican en frágiles y dúcti- sustancia dura, que por el diseño acorde con el les según el grado de deformación plástica peso del vehículo estamos acostumbrados a que presenten. Los sólidos frágiles tienen cero ver o experimentar como se deforma cuando de deformación plástica mientras que en los el vehículo cruza un pozo en el camino. El otros es grande dicha deformación. elástico se deforma y luego de algunas oscila- La Geología Estructural estudia las defor- ciones vuelve a su forma primitiva haciendo maciones que sufren los materiales rocosos de más placentero el viaje. Los naturalistas a este la corteza terrestre, generadas por los procesos comportamiento lo denominan elástico, o sea principalmente endógenos. En un sentido que el cuerpo se deforma a medida que le apli- amplio se usa el término diastrofismo que camos un esfuerzo y luego cuando dejamos de involucra dos tipos de fenómenos endógenos, aplicarlo vuelve a su forma primitiva o sea la orogenia (formación de monta ñas con recupera la forma original. Pero existen otros deformación de rocas) y la epirogenia (del Gr. materiales que cuando se los deforma por epeiros = continentes; ascenso o descenso medio de un esfuerzo no recuperan más su regional sin deformaciones importantes). Se forma original, en este último caso se dice que usa el término tectónica para el estudio de la el cuerpo tiene comportamiento plástico o sea estructura en relación a las fuerzas y los movi- la deformación provocada es permanente. Las mientos que han actuado en una región. rocas plegadas que vemos en las montañas son El propósito de la Geología Estructural y el formas de deformación plástica. De esta mane- de la Tectónica no se reducen al estudio de la ra entendemos que las rocas son materiales mecánica de deformación de las rocas sino que han sufrido esfuerzos y en el caso de las que, además, intenta reproducir la Historia rocas sedimentarias es donde gracias a los pla- Geológica mostrada por las rocas de una nos de estratificación podemos apreciar, por región en un período tectónico posterior al su deformación (plegamiento), como han concerniente al estratigráfico, donde las actuado estos esfuerzos. estructuras producidas por la tectónica son Otro ejemplo de deformación se puede apre- posteriores a la secuencia estratigráfica previa. ciar en repisas de casas antiguas, que por el Los fenómenos orogénicos son de ocurren- esfuerzo de pequeñas cargas sufren deforma- cia episó dica como resultado de fuerzas inter- ción permanente lo que induce a pensar que nas que afectan a las rocas produciendo, plie- pequeñas fuerzas aplicadas durante mucho gues, fallas, diaclasas, clivajes, etc. tiempo producen deformaciones permanen- Estas deformaciones pueden ser más o

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menos visibles. En la superficie del planeta se netesimales cuando comenzaron a acrecionar- aprecian cordones montañosos, grandes plani- se hace unos 5000 Ma El material silicático es cies elevadas, depresiones, etc. Hoy en día, a muy refractario (baja conductividad térmica) través de sondas, se conoce el relieve del por lo tanto el enfriamiento del planeta es muy fondo oceánico con sus planicies y cordones lento y ese lento enfriamiento es el responsa- submarinos. En los cordones montañosos ble de la actividad geológica junto con la ener- donde la erosión pone al descubierto rocas for- gía solar, todo ello dentro de su campo gravi- madas en profundidad se puede ver que están tacional. plegadas y/o fracturadas. Además de esas fuentes de energía se reco- Por métodos geofísicos, principalmente sís- noce la de la radioactividad de ciertos isótopos mica y gravimetría, se pueden deducir, tanto del U, Th y K. en la litosfera que se comporta como cuerpo Si el Sol dejara de entregar energía, la tem- GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA rígido, como en el manto que se comporta en peratura de la superficie terrestre descendería forma plástica, estructuras propias del interior a niveles más bajos que los polares y el calor del planeta. interno del planeta produciría un efecto mode- El planeta posee un gradiente térmico, su rador insignificante (fumarolas submarinas y interior más caliente y su exterior más frío, que continentales), en este caso sería un desastre genera desplazamientos de materiales por para la vida, sólo se podría mantener en forma causas gravitatorias cuyo accionar provoca muy restringida en las proximidades de las deformaciones en el interior del planeta y en la fumarolas tanto submarinas como continenta- corteza y superficie terrestre. La estructura les. Si el calor interno del planeta descendiera principal de la Tierra es su propia forma (geoi- lo suficiente como para no producir trabajo y de), producto de su gravitación, que aún con- el Sol siguiera funcionando como ahora, no tinúa actuando, produciendo principalmente notaríamos, bajo el punto de vista biológico, la movimientos verticales, quizás responsables diferencia a nivel superficial. de los movimientos epirogénicos, que en el Se suele clasificar la energía del planeta, transcurso del tiempo geológico, junto con como se vio en la primera parte, en interna y aquellos que se producen en los fondos oceá- externa: nicos, llevan a su forma actual. Todos los planetas y sus lunas principales, incluso el Sol, poseen geometría tipo esferoide. ENERGÍA INTERNA En algunos su actividad interna continúa, en otros, aparentemente, ya se ha detenido por Térmica: procedente del calor residual de la pérdida de energía (caso de nuestra Luna). En época de acreción y de la radioactividad. los asteroides, como elementos de contraste, se Mecánica: terremotos y efectos producidos aprecia una estructura externa irregular debi- por ascenso magmático (generan deformacio- do a que sus masas no son lo suficientemente nes, pliegues y fracturas). importantes como para que generen efectos Gravitacional: debida a la propia masa del gravitativos internos suficientes como para planeta (1g de materia que se desplaza desde la que halla una actividad de tipo geológica que superficie hasta el centro de la Tierra despren- en el transcurrir del tiempo los haga evolucio- dería en su cambio de energía potencial el equi- nar hacia formas esferoides. Deben existir valente de 6,3. 104 joules de energía calórica. masas críticas a partir de las cuales los cuerpos Magnética: generada fundamentalmente espaciales, por estas causas, comiencen a tener por las corrientes convectivas del núcleo exter- una actividad interna de tipo geológica que no fluido (efecto pantalla de la radiación cós- conduzca a la forma de geoide. mica). Estas formas de energía se manifiestan como ¿De dónde obtiene energía el planeta para flujo térmico (energía residual + radioactivi- producir estas y otras actividades geológicas? dad), magmatismo, metamorfismo, sismici- La Tierra es un cuerpo caliente cuya superfi- dad y deformación de las rocas, manifestacio- cie es más fría. El calor, en parte, proviene de nes que se encarga de estudiar la ciencia geo- la transferencia de energía cinética de los pla- lógica.

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ENERGÍA EXTERNA cráter más grande conocido es el Brent en Canadá, son cráteres pocos profundos de rela- Radiación solar: proveniente de las reaccio- ción profundidad- diámetro 1:10 y se caracte- nes de fusión nuclear, principalmente del H riza por una elevación central generada por el que compone el Sol. rebote elástico de la zona de impacto. Mareal: es gravitatoria, afecta tanto a la hidrosfera como a la litosfera. Esta energía se disipa en forma de roce con la litosfera. El pro- EL CALOR INTERNO motor principal es la Luna. Otras formas son el impacto meteorítico En los primeros 10-20-km de profundidad la (excluyendo su accionar de la época de la gran temperatura aumenta 3ºC por cada 100 metros acreción = calor residual) y la radiación cós- (grado geotérmico). A escala humana un terre- mica. moto o el accionar de un volcán nos recuerdan ESTRUCTURAL GEOLOGÍA Cuando un cuerpo choca contra la Tierra a que la Tierra es activa, pero los ritmos a los una velocidad de 25 Km/s penetra en el terre- que se elevan o erosionan las montañas, entre no hasta una profundidad equivalente al diá- otros, son extremadamente lentos y por lo metro del cuerpo. Al chocar se transfiere al tanto no perceptibles. Estas actividades y otras suelo la mayoría de la energía cinética que del planeta las deduce el hombre aplicando el traía, esa transferencia produce una onda de método geológico. choque expansiva que comprime las rocas y, a Los mecanismos internos (endógenos) que la vez, las expulsa del punto de impacto. La modelan la Tierra tienen como origen la pérdi- presión de choque se mide en megabares que da de calor (enfriamiento). Desde su formación, es millones de veces mayor que la presión hace unos 4.000 Ma aproximadamente, no ha atmosférica. Una serie de ondas de alivio de dejado de perder calor, comportándose como presión sigue a la onda de choque y restablece una verdadera máquina térmica que gasta su la presión normal de las rocas. energía generando terremotos, vulcanismo, Al comprimirse las rocas, no desprenden en relieve, desplazamientos de placas, etcétera. forma de ondas toda la energía transferida a Se reconocen cuatro mecanismos para tal ellas por la onda de choque, una parte se trans- transferencia de calor, ellos son: forma en calor. Las temperaturas pueden Radiación: el calor se pierde por radiación IR alcanzar a varios miles de grados formándose (infra roja) y visible del espectro electromagné- las tectitas, vidrio procedente del fundido de tico. Esta pérdida no es muy significativa ya parte del suelo y parte del meteorito. Alejados que las rocas silicáticas son muy refractarias. de la zona de impacto, las rocas no se funden, Conducción: la agitación térmica de los pero sufren cataclasis, y estructuras de presión átomos permite a la energía propagarse por como conos en conos, etcétera. difusión, y vale lo mismo que para la radia- La cantidad de roca desalojada por un ción, ya que las rocas poseen baja conductivi- impacto es unas 1.000 veces la del proyectil, el dad térmica. cráter dejado se debe en parte a la compresión Convección: desplazamiento espontáneo de de las rocas y en parte al material desalojado. materia producido por el gradiente térmico El material eyectado por el impacto puede lle- que existe entre las partes profundas del pla- gar a varios kilómetros a la redonda e incluso, neta (≅ 2.900 km. de profundidad, capa D) y su de acuerdo al tipo, entrar en órbita planetaria parte superficial. El sistema Tierra tiende y esparcirse por gran parte del planeta. El crá- espontáneamente a homogeneizarse térmica- ter tiene una profundidad que es la tercera mente y resuelve el problema, principalmente, parte de su diámetro. por medio de las corrientes convectivas. En Por encima de un diámetro crítico los cráte- profundidad el material rocoso al ser más res se convierten en las denominadas estructu- caliente se dilata y disminuye su densidad res- ras complejas. El diámetro crítico varía de un pecto a las rocas que lo rodean ello hace que planeta a otro y está en función de la calidad ascienda y se vaya enfriando hasta una zona de los materiales en el blanco y de la intensi- próxima a la litosfera donde ya enfriado dad de la gravedad del planeta. En la Tierra el aumenta relativamente su densidad y comien-

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za a descender, calentándose nuevamente. interna son los llamados “hot spot” o “plumas Este tipo de motor sería el mecanismo más efi- calientes”. Se trata de ascensos de material del ciente de pérdida de energía del planeta. Este manto, en algunos casos generados en zonas tan desplazamiento genera trabajo que se gasta profundas como el límite entre la parte externa produciendo deformaciones a nivel del manto del núcleo y la parte inferior del manto (unos y de la corteza terrestre. Por este mecanismo 2.900 km de profundidad). En dicha interfase, convectivo, generado en el manto, se transfie- denominada por los geofísicos capa D, se produ- ren movimientos (compresivos, tensionales ce un intercambio de energía que genera una y/o de empuje) y calor a la litosfera. masa “caliente” de los materiales del manto Magmatismo: genera fusión parcial del inferior que por contraste de densidad comienza manto superior y la parte inferior de la corte- a desplazarse hacia la corteza, pudiendo incluso za. Por contraste de densidad entre el material llegar a eruptar en la superficie. Un ejemplo de GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA fundido y la roca que lo contiene, el magma este tipo de mecanismo sería el vulcanismo de asciende y se aloja en el interior de la corteza las islas Hawai en el Océano Pacífico. generando plutones o extruye a la superficie En estos últimos años, y de acuerdo con el generando el volcanismo. La energía se gasta mejoramiento técnico a través de satélites en cuando el magma cristaliza en profundidad o las determinaciones principalmente gravimé- erupta como lava y materiales piroclásticos. El tricas, se comienza a valorar nuevamente los transporte magmático puede ser considerado movimientos verticales que afectan a la super- como una vía de no retorno de la convección y ficie terrestre. Estos movimientos, vinculados como una rápida pérdida de calor. también a las células convectivas, generan Se estima que la temperatura del núcleo es grandes elevaciones y depresiones en la super- del orden de 2.700 a 3.000ºC. La superficie del ficie del planeta. Estos efectos habían sido pro- planeta pierde unos 80 miliwatts/m2, o sea, puestos por los geólogos en las décadas del 20 una energía capaz de encender una lámpara y del 30, luego fueron desacreditados y nueva- de 100 watts cada 1.125 m2 (cuadrado de 35 mente vuelven a tomar vigencia. metros de lado). Esta pérdida no es uniforme, Vinculadas a estos movimientos se produ- en zonas volcánicas es mayor y en las fosas cen las discordancias, estructuras también de oceánicas es menor. alcance regional y de un significado geológico Esta disipación de la energía es la que pro- muy importante como veremos más adelante duce, entre otras cosas, las deformaciones en la en éste mismo capítulo. Estructuras de menor corteza terrestre. magnitud generadas por los efectos de la disi- pación de la energía interna del planeta son los pliegues, fallas y diaclasas como veremos. ¿CUÁLES SON LAS DEFORMACIONES DE LAS ROCAS? Propiedades físicas de las rocas En la deformación de las rocas intervienen Existen distintos órdenes de deformaciones. distintas variables tales como presión (P), tem- Quizás la forma del planeta (geoide, parecido a peratura (tº), fluidos químicamente activos, la esfera) sea la estructura de mayor magnitud. anisotropía mecánica, tiempo (t) como se verá La denominada tectónica de placas es importan- más adelante. La interacción de estas variables te no solo por la energía que involucra sino tam- en un material rocoso lleva al concepto de bién por sus dimensiones, ya que produce sus competencia. Se puede decir que a mayor efectos a través de deformaciones menores y competencia mayor fragilidad de una roca. desplazamientos de placas en toda la corteza del Por ejemplo una cuarcita tiene mayor compe- planeta. Esta tectónica que afecta a la litosfera, tencia que una lutita en igualdad de condicio- que representa el 1% de la masa del planeta, se nes físico-químicas. La competencia es un tér- cree es producida por las corrientes convectivas mino relativo ya que una roca en distintos del manto. En el capítulo correspondiente se ambientes se comporta con distintas compe- aprecian las figuras que muestran algunos tencias. En profundidad esa cuarcita puede aspectos de los efectos de la tectónica de placas. comportarse plásticamente (p.e. cuarcitas de Otro mecanismo de disipación de la energía Sierra de la Ventana en la Provincia de Buenos

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Aires) y en superficie se comporta en forma En el siguiente gráfico, Figura 170, se apre- rígida (frágil). Las rocas poseen una mayor cia el comportamiento de deformación compa- resistencia a la compresión que a la tensión. rativo de distintas rocas ante un campo de Previo al estudio de las deformaciones de esfuerzo: las rocas se necesita el conocimiento básico de las propiedades físicas de las mismas en fun- ción de la deformación elástica, plástica y la ruptura.

Las variables que actúan en la defor mación son: Fuerza: es una magnitud vectorial que cam- bia o tiende a producir cambios en el movi- ESTRUCTURAL GEOLOGÍA miento de un cuerpo. Es un vector y posee punto de aplicación, intensidad y sentido. Pero para representar la deformación de los cuerpos es conveniente usar el concepto de esfuerzo que es un tensor y se mide con uni- dades de presión (p.e. kg/cm2). En la figura Figura 170. Gráfico esfuerzo-deformación donde se siguiente se representa el esfuerzo (s) en fun- representa el comportamiento de distintos tipos de ción de la deformación (def.). Estos tipos de rocas. gráficos son muy útiles para comprender la deformación de los cuerpos Figuras 168 y 169. Presión: se distinguen dos tipos, uno la P. confinada o litostática mal llamada hidros- tática, que tiende a producir cambios de volúmenes y no de formas. El otro tipo es el stress o P dirigida que produce cambios de forma y no de volúmenes. El concepto de fuerza (vector) es útil cuando hay movimien- to pero la deformación se produce por esfuerzo que es un tensor y goza de otras propieda des algebraicas. El esfuerzo es una “presión” y no tiene sentido pero sí dirección y se mide en Kg/cm2, Tn/m2 o dina/cm2. El material se deforma por el esfuerzo y se rompe por el efecto de la deformación tan- gencial ( τ ) y los planos de sisa son planos de fractura. A más de 45 km de profundidad rei- nan condiciones de presión litostática y ahí el valor de sisa es cero ( τ = 0). En el caso de los sismos de alta profundidad 600-700 km, se trata de placas subductadas a “gran” veloci- dad que llegan en condiciones de rigidez suficiente como para causar terremotos a esas profundidades. Una misma roca, en distintos ambientes Figuras 168 y 169. A la izquierda definición del vector geológicos, se deforma de distintas maneras, esfuerzo, a la derecha presentación del esfuerzo por ejemplo, Figuras 171 y 172: según la deformación en una roca frágil y otra con deformación elástica al principio y luego, superado el límite de elasticidad, con deformación plástica.

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La misma roca a 20 kilómetros de profundidad se comporta como → GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA

Figuras 171 y 172. En superficie, figura de la izquierda, la roca posee un comportamiento frágil, La misma roca en profundidad sufre deformación plástica, como es el caso de las cuarcitas paleozoicas de Sierra de La Ventana en la Provincia de Buenos Aires.

Temperatura: Se puede generalizar que a mayor Tº mayor plasticidad de un material. Esto es consistente con la idea de que el aumento de temperatura hace que los liga- mentos atómicos de la materia se hagan más débiles y por lo tanto disminuya la resis tencia a ser deformada. Si la temperatura aumenta lo suficiente el material se puede fundir. Si se trata de una roca, que por lo general está cons- tituida por diversos minerales (sistema poli- componental), no hay un punto de fusión sino un tº de fusión (sólo los minerales poseen punto de fusión). Figura 173. Diagrama esfuerzo-deformación donde Presencia de fluidos: Los fluidos (principal- la probeta se ubica en uno y otro caso a 90º y se mente agua) dentro de la porosidad de una aprecia los efectos distintos de deformación ante roca actúan químicamente y/o físicamente un mismo esfuerzo. como lubricantes (si poseen la misma P que la roca facilitan la deformación de la misma. Tiempo: es una de las variables más Anisotropía mecánica: la orientación de importantes pero al mismo tiempo más difí- minerales laminares y/o prismáticos y la pre- cil de medir. Se puede generalizar diciendo sencia de estructuras como por ejemplo la que a mayor tiempo de aplicación de un estratificación fina le dan a la roca carácter de esfuerzo hay una mayor deformación anisotropía mecánica. Por ejemplo, los dos (recordar el ejemplo dado en metamorfis- cuerpos de la figura poseen la misma compo- mo). sición y estructura pero los esfuerzos defor- mantes actúan en direcciones distintas produ- ciendo, como se aprecia en el gráfico de la Figura 173, deformaciones distintas.

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TIPOS DE FRACTURAS:

Diaclasas: no hay desplaza- miento de bloques. Pueden ser abiertas, cerradas o latentes (no son visibles, son delgadas y Fracturas aparecen a medida que las rocas se rompen) Fallas: Hay desplazamiento { entre los bloques (rechazos ) Figura 177. Según el esfuerzo indicado se producen dos planos de fallas. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA Diaclasas, son tres los tipos de diaclasas La Ley de Hartmann indica la posición e más comunes y se hallan representados en las intensidad relativa de los esfuerzos que actúan Figuras 174, 175 y 176: sobre un bloque que se falla, Figura 178.

fractura de tracción

Figura 178. Fracturas de sisa. Son las más comunes en las rocas y son las que producen fallas. La ley de Hartmann dice que la bisectriz aguda del ángulo que forman los dos planos de falla contiene el mayor esfuerzo.

f. de compresión Deformación de un cuerpo:

En el estudio de la deformación de un cuer- po se aplica la ley de Hooke que dice que la deformación es proporcional al esfuerzo, la Figura 179 indica la expresión de dicha ley.

f. de alivio (sheeting) o estructuras catafilares

Figuras 174, 175 y 176. Los tres tipos de diaclasas lo más comunes con sus respectivos campos de esfuerzo.

Fallas: ante un campo de esfuerzo se produ- cen los dos planos de fallas indicados en la Figura 177 Figura 179. lo = alargamiento inicial, P = peso, DL = alargamiento después del P, S=sección del alambre, K = coeficiente de elasticidad por tracción, E = módu- lo de Young o módulo de elasticidad por compresión.

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—-Los estados de tensión o de esfuerzo movimientos deformantes son de origen pro- dependen de la posición de las fuerzas. Los fundo ya que existen estructuras de origen estados principales de fuerza son, Figuras 180, superficial provocadas p.e. por la meteoriza- 181, 182, 183 y 184: ción mecánica (fracturamientos) o los desliza- mientos de tierra gravitativos. Las fuerzas tectónicas que afectan a los cuer- pos de rocas los deforman y dan lugar a nue- vos cuerpos geométricos. Cuando tales cam- bios se producen, las masas rocosas pueden Tracción fracturarse (disrupción) y/o deformarse plás- ticamente (cohesi vas). La forma final de la estructura depende de GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA la interacción de la estructura primaria, de las propiedades mecá nicas de las rocas y de las intensidades de las variables físicas intervi- nientes. Corte o deslizamiento Las estructuras secundarias producidas en rocas sedimentarias estratificadas, diques, plu- tones, son distintas bajo idénticas condiciones físicas y químicas. Esto se debe a la heteroge- neidad estructural primaria. Se debe acotar que la observación de estructuras secundarias en cuerpos masivos (p.e. stocks o batolitos) es Compresión mucho más difícil que en cuerpos estra - tificados ya que la ausencia de los planos ss Figuras 180, 181 y 182. Estados de tensión o esfuer- (planos de estratificación) no hace evidente las zo: tracción, corte y compresión. deformaciones. Las estructuras geológicas en las áreas continen tales son más complejas que en las áreas oceánicas. Además en las áreas continen- tales el registro geológico es más completo. Ello se debe a que las rocas continentales más antiguas poseen alrededor de 3850 M.a., mien- Torsión tras que las oceánicas no son más viejas que 200 millones de años. Un fenómeno tectónico es aquel que produ- ce defor maciones. El proceso orogénico (del Gr. oros = montaña, o sea generador de mon- tañas) está constituido por una serie de proce - sos tectónicos que dan lugar a cadenas monta- Flexión pura ñosas (p.e. Alpes o Andes, correspondientes a la Orogenia Andina). Las zonas de rocas defor- Figuras 183 y 184. Estados de torsión y flexión madas ya sean montañosas o no se las deno- pura. mina orogénicas (en el último caso puede tra- tarse de los restos de cordilleras erosionadas en el pasado). Tanto los plegamientos como las fracturas Las áreas orogénicas circundan otras áreas son estructuras secundarias pues son el resul- denomi nadas cratones o escudos que han per- tado de la acción mecánica de fuerzas externas manecido geológicamente inactivas por un sobre las rocas o sea son estructuras generadas período de varios cientos de millones de años. con posterioridad a la formación de la roca. Solo la lenta erosión ha afectado a los escudos Se usa el término tectónico cuando los después de la última deformación. En los cra-

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tones afloran las rocas más anti guas del plane- pliegues. El seno del pliegue es la parte más ta y dentro de un cratón se pueden encontrar baja. Por medio del ala, limbo o flanco del antiguas zonas orogénicas. pliegue se vinculan las charnelas. El pliegue cóncavo hacia abajo define una antiforma y el cóncavo hacia arriba una sinforma. Los térmi- PLIEGUES nos anticlinal y sinclinal se usan sólo cuando se conoce la antigüedad de las rocas. El anticli- Los pliegues corresponden a una deformación nal es cóncavo hacia abajo con rocas más anti- plástica, generadas por esfuerzos, propias de las guas hacia el centro de curvatura, mientras rocas sedimentarias, son evidenciados por la que el sinclinal es cóncavo hacia arriba con deformación de los planos de estratificación. rocas más modernas hacia el centro de curva- tura. Se denomina buzamiento del pliegue al Morfología de los pliegues, Figura 185. ángulo definido entre la charnela y el plano ESTRUCTURAL GEOLOGÍA Se reconocen el plano axial que divide lo horizontal. Cuando en un plano o mapa geoló- más simétricamente posible al pliegue, la gico se quiere representar a un sinclinal o a un intersección de este plano con el pliegue defi- anticlinal se dibujan los respectivos símbolos ne una línea denominada eje del pliegue, la constituidos por una línea larga como la parte de mayor curvatura del pliegue se deno- estructura que representa la intersección de los mina charnela que generalmente coincide con planos del pliegue con el horizontal, perpendi- el eje y la parte más alta denominada cresta. cular a dicha línea se dibujan con flechas hacia Cuando el pliegue está inclinado el plano cres- dónde inclinan las alas del pliegue; en el anti- tal no coincide con el plano axial. El plano clinal las flechas divergen y en sinclinal con- crestal une los puntos de mayor altura de los vergen.

Figura 185. Morfología de los pliegues.

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Clasificación de los pliegues: Se usan usados, Figura 186, y se indican otras estructu- varios tipos de clasificación de pliegues, ellas ras de plegamiento, inclusive algunas de ori- se pueden ver en los libros especializados. A gen no tectónico. continuación se indican dos de los criterios GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA

Figura 186. Clasificación de distintos tipos de pliegues. Para representar una estructura de plegamiento sobre el plano (mapa geológico) se usan signos de rumbo e inclinación, caso del domo y la cubeta, o cur- vas de nivel.

En la Figura 187 se representan otras formas de plegamientos.

302 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:10 Página 303 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA

Figura 187. Otras formas de plegamiento producido por causas tectónicas. Los casos de anticlinorios y sin- clinorios se refieren a una serie sedimentaria afectada por plegamientos de distintos órdenes (longitudes de ondas). En Sierra de la Ventana en la Provincia de Buenos Aires se han medido hasta ocho. En éste esquema se representan solamente tres órdenes de plegamientos. Los pliegues de arrastre son producto de los efectos de falla, se suelen producir en bancos de rocas menos competentes, de comportamiento plástico, tipo lutitas, ubicados dentro de paquetes de rocas más competentes o frágiles. Los movimientos producidos por los efectos de falla, indicados por las flechas, generan la estructura de arrastre, que a su vez es indicadora de los sentidos de los movimientos relativos.

Otros tipos de plegamientos, como los que FRACTURAS muestra la Figura 188, no son producidos por causas tectónicas. Las fracturas son deformaciones de las rocas de comportamiento frágil. Se reconocen dos tipos:

fallas: hay desplazamientos entre los bloques. Fracturas diaclasas: no hay desplaza- {miento entre los bloques.

Morfología de una falla y modo de represen- tación en un plano., Figura 189. Las fallas son estructuras frágiles.

Figura 188. Distintos tipos de pliegues producidos por causas no tectónicas.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL GEOLOGÍA ESTRUCTURAL 303 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:10 Página 304 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA Figura 189. Distintos elementos que se reconocen en una falla. Bloque elevado y bloque hundido. El techo es el bloque que se apoya por encima del otro, en una falla vertical no hay techo. El piso de la falla es el bloque sobre el cual se apoya el techo de la falla. El plano de falla es el plano que separa los dos bloques y posee una inclinación (i) respecto del plano horizontal. Las flechas muestran los movimientos relativos de un bloque respecto del otro. La escarpa de falla es la parte del plano de falla expuesta a la intemperie y puede estar más o menos erosionada. La línea de falla es la línea definida por la intersección del plano de falla con la superficie del terreno. A la derecha el símbolo con que se representa la falla en un mapa geológico: la línea larga corresponde a la intersección del plano de falla con la superficie, la flecha indi- ca hacia dónde inclina la falla y las dos pequeñas barras marcan el bloque hundido de la misma.

En el plano de falla se pueden reconocer ras- produjeron y de cuantos metros fueron los tros producidos por el desplazamiento de desplazamientos de los bloques de falla. Por ambos bloques. Estos rastros, Figura 190, son ejemplo, en una veta mineralizada afectada muy importantes ya que son evidencias de por una falla es importante conocer los recha- falla y pueden indicar el sentido de los movi- zos para poder seguir las labores de explota- mientos. ción sin hacer mayores gastos exploratorios.

En el plano de falla puede haber estrías o corrugamientos que indican el movimiento del bloque

a= rechazo vertical b= rechazo horizontal c= rechazo verdadero

Figura 191. Rechazos de una falla. Figura 190. Estrías y corrugamientos que se des- arrollan en los planos de fallas por los efectos de arrastre o rozamiento son evidencias de falla e indi- Las fallas más comunes, según la ubicación can los movimientos relativos (flechas) de la falla. de los esfuerzos, se representan en la Figura 192.

En la Figura 191 se indican los movimientos (rechazos) de falla, estos, cuando se puede, son muy importantes determinarlos ya que nos brindan una información precisa de cómo se

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Falla directa o normal GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA

Falla inversa

Falla transcurrente o de rumbo

Figura 192. Distintos tipos de fallas según la ubicación espacial de los esfuerzos y los símbolos que se uti- lizan en el mapa geológico para representarlas.

La Figura 193 muestra distintos tipos de fallas:

Figura 193. Distintos tipos de fallas que se pueden hallar en la naturaleza. La falla de rumbo es levógira ya que si una persona parada coloca cada uno de sus pies en cada bloque, en éste caso el pie izquierdo va hacia atrás por el efecto de falla. Si ocurriera lo contrario y éste no es el caso, la falla de rumbo sería dextrógira.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL GEOLOGÍA ESTRUCTURAL 305 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:10 Página 306

MOVIMIENTOS RELATIVOS DE LOS BLOQUES

Las posibilidades de desplazamientos de los bloques de falla son:

a) Un bloque descendió y el otro quedó quieto. b) Un bloque ascendió y el otro quedó quie- to. c) Los dos bloques ascendieron pero uno más que el otro. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA d) Los dos bloques descendieron pero uno De alto ángulo (> 45º) = solevamiento más que el otro. De bajo ángulo (<45º) = sobrecorrimiento e) Un bloque ascendió y el otro descendió. Producen en el terreno: —- acortamiento EFECTOS DE FALLAS —- repetición estratigráfica

Algunas de las evidencias indicadoras de la Figura 194. Fallas directas e inversas y los efectos presencia de fallas en el terreno que poseen que producen en el terreno. utilidad al geólogo son:

supresión de estratos b) Por su diseño geométrico repetición de estratos presencia de discontinuidades estructurales ....radiales arreglos en la red de drenaje fluvial ....paralelas presencia de brechas de falla, jaboncillo, ....escalonadas { espejo de fricción, escarpa de falla { ....en anillo Corresponden a los diseños vistos en la CLASIFICACIÓN DE FALLAS parte II referentes a los diques de rocas ígneas.

a) Por su movimiento relativo (Figura 194) Estructuras clásicas producidas por combi- nación de fallas, Figura 195.

Horst o pilar tectónico Sierra Pintada, Provincia de Mendoza. Falla directa, normal o gravitacional Falla inversa

Producen en el terreno: ---alargamiento ---omisión estratigráfica

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Graben o fosa tectónica Olduvai, Mar Rojo, río Rin. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA

Figura 196. Falla de San Andrés. Recorre en forma Falla transformante, propuesta por el canadiense T. paralela gran parte de la costa oeste de EEUU y el Wilson en 1965 para explicar el mecanismo de Golfo de California en México. Es una falla de generación de las dorsales centro oceánicas. El rumbo de tipo dextrógira. rayado indica los lugares por donde se produce el derrame basáltico que genera las dorsales y el fondo oceánico. En las figuras 197 y 198 se esquematizan estructuras de sobrecorrimientos producidas Figura 195. Ejemplos de estructuras producidas por por empuje tectónico sobre pilas sedimenta- fallas. Horst, graben y falla transformante. rias que primero se pliegan, luego los pliegues se vuelcan y finalmente se produce el falla- miento de bajo ángulo que genera el sobreco- La Falla de San Andrés, Figura 196, ubicada rrimiento. en forma paralela a la costa de California en USA es de tipo transcurrente con un rechazo, que según los autores varía entre 50 y 500 km. Es una falla de rumbo, dextrógira y está activa desde hace 100 Ma (Cretácico) y se desplaza con una velocidad media de 0,5 cm por año, con una máxima de hasta 5 cm por año. Próximo al trazado de la falla se encuentran entre otras poblaciones las ciudades de Los Ángeles y San Francisco.

Figura 197. Evolución en tres etapas de un conjunto de estratos que forman una estructura de Sobrecorrimiento o nappe de charriage. Son plie- gues volcados que sufren corrimientos kilométri-

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cos que poseen dimensiones superiores a los líneas de flujo, etc.) que se tome de referencia, cabalgamientos, son típicos de los Alpes. Figura 200:

símbolos

Figura 198. Corresponde a un detalle de la figura anterior en la cual se reconocen por los efectos producidos del sobrecorrimiento los terrenos autóctonos y alóctonos (sobrecorridos sobre los autóctonos). Además se reconocen ventanas tec- tónicas (fenster) las que permiten ver las rocas autóctonas por los efectos de la erosión y los klip- pe que corresponden a restos de los materiales alóctonos no erosionados. Figura 200. Las diaclasas están referidas a los pla- nos de estratificación.

DIACLASAS DISYUNCIONES ESFEROIDALES Es una estructura resultante del comporta- miento frágil de una roca, con consecuente Un sistema ortogonal de diaclasas, ocurrido pérdida de cohesión. No hay rechazo entre los por lo general en rocas graníticas, evoluciona, bloques generados, solo hay deplazamiento por los efectos de la meteorización diferencial, perpendicular al plano de diaclasa. Es una desde prismas cuboides hacia esferoides, estructura secundaria. Se las clasifica de acuer- Figura 201. Ello es debido al efecto de punta do a su posición espacial respecto del plano de donde la erosión es más intensa en los vértices estratificación. Siempre aparecen en juegos que en las aristas y a su vez mayor que en los y/o sistemas, Figuras 199. centros de cara de los prismas. Como resulta- do final los cubos tienden a formas esféricas.

Figura 201. Disyunción esferoidal a partir de un sis- tema de diaclasas aproximadamente ortogonal.

DISYUNCIONES COLUMNARES

Figura 199. Representación de un juego y un siste- Estas estructuras ocurren en los depósitos de ma de diaclasas. lavas estancadas tanto subaérea como subterrá- nea. El enfriamiento gradual de estos cuerpos genera corrientes convectivas que definen cel- Se clasifican según su posición respecto a das de enfriamiento, Figura 202. A medida que algún lineamiento de la roca (estratificación, desciende la temperatura aumenta la viscosidad

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de la lava y comienzan a generarse esfuerzos tural son los siguientes: tensionales que van definiendo los futuros pla- Fábrica de roca es la configuración espacial nos de diaclasas con diseño prismático alargado y geométrica de todos los componentes que perpendiculares al techo y base de la colada, constituyen la roca, (textura, estructura, orien- generalmente de sección hexagonal. tación preferencial). Foliación es una fábrica planar comunmen- te definida por una variación composicional. Refracción del clivaje ocurre cuando el plano de un clivaje cambia de rumbo debido a la variación de las propiedades mecánicas de la roca que atraviesa. Se denominan superficies S a un juego de superficies planares paralelas que indican ESTRUCTURAL GEOLOGÍA anisotropias mecánicas de las rocas. Se usan para determinar la cronología de los distintos Figura 202. Disyunción columnar producida clivajes. por el efecto de enfriamiento de la lava.

Estructuras similares se pueden dar en arenis- S0 es la superficie de estratificación cas donde los fenómenos tensionales que Sn superficie secundaria, n (puede ser crean la disyunción están vinculados al proce- 1,2,3,..) indica el orden relativo de ocurrencia so diagénico de la roca. de la superficie de referencia.

Esquistosidad anisotropía planar en rocas CLIVAJE metamórficas (esquistos) generada por sub- orientación de minerales planares (p.e. biotita) Lo más práctico para clasificar estas estruc- ante un campo de esfuerzo. turas por medios descriptvos es hacer una cla- sificación morfológica ya que una clasificación Simplificando, el clivaje, Figura 203, es una genética es muy interesante pero puede variar estructura secundaria de deformación. Es la en el tiempo según el conocimiento o la evolu- tendencia de ciertos tipos de rocas a partirse ción de ideas. por planos paralelos con fuerte oblicuidad a la estratificación. El clivaje en una roca puede ser continuo o espaciado. El primero está dado por la orienta- clivaje ción preferencial de minerales planares en toda la roca. Es una estructura secundaria con- formada por el conjunto de elementos de fábrica planares que imparten a la roca carác- ter anisótropo sin pérdida de cohesión. El clivaje de fractura consiste en un peque- ño espaciado entre fracturas o microfallas que dividen a la roca en una serie de cuerpos tabu- lares o microlitones, Figura 204. Clivaje de plano axial es paralelo al plano axial de un pliegue. Nunca es realmente para- lelo, puede converger o divergir. Clivaje de transposición es producto de un proceso complejo donde se produce rotación por plegamiento de los materiales líticos hasta que toma una posición aproximadamente Figura 203. El clivaje corta con distinto ángulo la estra- paralela al plano axial de los pliegues. tificación (ss). En (1) el clivaje es paralelo a la estrati- Algunos términos útiles en geología estruc- ficación (ss) y es muy difícil de distinguir uno del otro.

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Los clivajes más comunes son: >δ a) De flujo o pizarreño o de plano axial <δ Se lo encuentra por lo general en las pizarras y es paralelo al plano axial de los pliegues, Figura 36. Se debe a la reorientación de los 1º minerales (flujo) planares (micas, cloritas). El flujo se debe a recristalización. Este clivaje llega a borrar la estratificación. Cuando se ven los filosilicatos recristalizados a simple vista se debe considerar a la estructura como esquisto- sidad. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA

b) Clivaje de fractura, Figura 204. Es el más común, se asemeja a un micro- diaclasamiento. Ocurre en rocas competentes.

<δ >δ

Figura 204. Clivaje de fractura en el que se aprecian los microlitones definidos por microfisuras. 3º (perforante) Los siguientes símbolos, Figura 205, son los que se utilizan en los mapas geológicos para representar el clivaje: Figura 206. Evolución de un diapiro. Una capa sali- na con densidad menor que las rocas que la contie- nen tienden a ascender a la superficie y flotar y puede generar un diapiro no perforante o uno per- forante ya que intruye las capas sedimentarias.

Los diapiros se los encuentra en Alemania, Rumania, Texas, Méjico, Irán. Figura 205. Símbolos utilizados de representación, —-Son factores de entrampamiento de clivaje inclinado, vertical y horizontal petróleo, aparte son menas de S, Na y K. —-La intrusión del domo provoca tectónica local, fallas direc tas por encima del cap rock y DIAPIROS fallas inversas en los laterales. —-Llegan a aflorar como es el caso de Son estructuras de flujo. Se producen por el Méjico e Irán. flujo plástico de capas salinas sometidas a pre- —-Pueden tener 5-6 km de diámetro y 10 km sión confinada, Figura 206. La movilización de de profundidad. la sal se produce por diferencia de densidad. No son estructuras tectónicas.

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—-El mecanismo de emplazamiento se pro- su contenido biológico y caracteres geológicos duce porque la densidad de la roca de caja es producidos por cambios notables orogénicos, epi- mayor, de donde el cuerpo salino “flota” y rogénicos, climáticos y biológicos, Figura 207. Se asciende (intruye). trata de una superficie de erosión o no deposita- ción que separa rocas de distintas edades. Dentro del proceso de formación de una discordancia se DISCORDANCIAS reconocen, en gene ral, las etapas de levantamien- to, erosión y depositación. La discordancia es una de las estructuras geoló- Dentro del concepto de discordancia está el gicas mayores reconocidas por el hombre y que de hiatus que es el tiempo no registrado litoló- posee significado geológico muy importante ya gicamente (se considera al tiempo como conti- que separa rocas significativamente distintas por nuo y a la sedimentación como otro continuo). GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA

Tipos:

DISC.

DISC.

Figura 207. Distintos tipos de discordancias. En la no conformidad, el granito que se formó en profundidad fue levantado por procesos orogénicos y luego la erosión lo puso al descubierto, posteriormente se implantó un nuevo régimen de sedimentación que cubrió al granito, por ello es que el granito no afecta tér- micamente (metamorfismo de contacto) a las rocas sedimentarias que lo cubren. En la discordancia angu- lar se deducen 4 etapas, en la primera se produce una sedimentación (1) que luego, por orogenia, es ple- gada (2), y la zona se alza en dicho proceso orogénico. Le sigue luego un período de erosivo (3) en el cual se produce un hiatus sobre el cual se produce una nueva sedimentación (4). La discordancia erosiva se reconoce porque luego de la primera sedimentación sobreviene una época erosiva, sin deformación pre- via de los sedimentos, en la que se desarrollan paleocanales, por ejemplo fluviales, que involucra una nueva sedimentación. En las paraconcordancias son difíciles de ver las superficies de erosión dado que las rocas sedimentarias arriba y debajo de la discordancia muestran una misma disposición estructural, fundamentalmente se las reconoce por el registro paleontológico que muestra, por ejemplo, la ausencia (hiatus) de uno o más períodos geológicos entre uno y otro lado del plano de discordancia.

Diastemas: es una discordancia de menor estratificación se lo puede considerar como significado temporal. Por ejemplo el plano de diastema ya que indica una interrupción o cam-

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bio en la sedimentación en el que ha transcurri- de los mares de las áreas continentales), do un tiempo no significativo geológicamente. Figuras 208 y 209.

Dos fenómenos naturales que suelen carac- Transgresión (on lap): el mar invade el conti- terizar a las discordancias son los períodos nente por causas tectónicas y/o climáticas, talasocráticos (avance de los mares sobre los ello involucra características talasocráticas que continentes) y los períodos geocráticos (retiro se reflejan en el tipo de sedimentación. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA

Figura 208. Transgresion o ingresión marina. Las letras n1, n2 y n3, indican tres niveles de ingresión del mar con sus facies de sedimentación. En los tres niveles según la profundidad o distancia al continente/ de donde proviene el aporte sedimentario se generan facies distintas que luego por los efectos de la ingre- sión son cubiertas por nuevas facies. En el lugar indicado por la flecha se representa la columna sedimen- taria característica de una ingresión marina, en orden de más antiguo a más joven aparecen: conglome- rados, luego areniscas, le siguen pelitas y finalmente calizas. Cada una de estas facies sedimentarias va indicando, para un lugar, la profundización de la cuenca por efecto de la ingresión marina con el transcur- so del tiempo.

-Regresión (off lap), Figura 209: el mar se rísticas geocráticas o sea aumentan las áreas retira del área continental por causas tectóni- continentales para la región que queda refleja- cas y/o climáticas, involucrando ello caracte- da en la sedimentación que se produce.

Figura 209. Regresión marina. Las letras n3, n2 y n1 indican los niveles del mar en regresión con su respec- tiva sedimentación. La flecha muestra el lugar donde se encuentra la columna estratigráfica característi- ca de la regresión representada de más antiguo a más joven por: calizas, lutitas, areniscas y finalmente conglomerados, orden que indica como en un mismo lugar va disminuyendo la profundidad de la cuenca en el transcurso del tiempo.

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Los ejemplos de las figuras 208 y 209 son ral de un área para la fundación de obras muy ilustrativos de cómo el geólogo sabiendo hechas por el hombre (edificios, diques, cami- leer la información estructural, paleontológica nos, etc.). Por lo tanto deben efectuarse los y petrográfica obtiene las conclusiones sobre la estudios estructurales para descubrir la com- historia geológica de una región. Por el conte- plejidad de un fallamiento o un plegamiento nido paleontológico conoce la edad de las en la búsqueda de los cuerpos de valor econó- rocas, la duración del hiatus y el ambiente a mico dispersados o concentrados por efectos que pertenecen, por las sedimentitas y la tectónicos, o conocer la rigidez litológica del secuencia sedimentaria deduce si el período es área en estudio para el emplazamiento de continental o marino, si el mar ingresa o regre- obras. sa. Por medio de las discordancias deduce si En minería, fundamentalmente nos interesa hubo orogenia y cuando ocurrió, etcétera. el efecto que produce el control estructural en la concentración (o dispersión) de los minera- ESTRUCTURAL GEOLOGÍA les y/o de los fluidos de interés económico LA IMPORTANCIA DE LA GEOLOGÍA (agua, gas, petróleo). Los yacimientos poseen ESTRUCTURAL cierta geometría y posición que obedece, en la mayoría de los casos, a una razón estructural. Su importancia puede ser encarada bajo dos Fundamentalmente nos referiremos a las puntos de vista el científico y el práctico o estructuras de plegamiento y fallamiento. económico. El interés científico es aquel que nos induce Plegamiento: El plegamiento de las rocas al conocimiento cada vez más profundo, a afecta a las masas minerales que pueden con- medida que este avanza, de los mecanismos tener las mismas. Es particularmente notable que actúan en la deformación de las rocas, las en los sedimentos y en los depósitos minerales distintas estructuras que se generan según interestratificados (como los de hierro y hulla). estos mecanismos, las causas que las provoca Pueden aparecer plegados en forma muy com- y en qué orden han ocurrido. Dentro del domi- plicada. Con ello muchos depósitos pueden nio de la geología estructural se halla el empla- perder su importancia económica. zamiento de las rocas magmáticas, debido a Los estratos mineralizados plegados, tienen que con frecuencia éstos están íntimamente que ser interpretados con el fin de establecer asociados con el desplazamiento y deforma- ”correlación entre depósitos”. Los plegamientos ción de las rocas sólidas. El estudio estructural pueden interpretarse mejor cuando existen de un área siempre está apoyado por conoci- capas o bancos guías que permiten seguirlos mientos de otras ramas de la geología tales en el terreno con mayor facilidad. Con la como la petrografía, estratigrafía, geomorfolo- ayuda de perfiles geológicos se pueden visua- gía, geofísica, etcétera. lizar bien estos problemas. Supongamos el El interés práctico está vinculado al queha- siguiente ejemplo de la Figura 210: cer económico del hombre. Una masa rocosa plegada y/o fallada tiene interés científico pero cuando un filón rico es cortado por una falla, surge el interés práctico del hombre ya que, por ejemplo, se puede ver comprometida la vida de una mina; puede necesitarse gran- des gastos para encontrar la posición desapa- recida por el efecto estructural (gastos en más perforaciones o construcción de nuevas galerí- as, etc.) y pueden estar en juego muchos Figura 210. En el diagrama se hacen dos interpreta- aspectos legales importantes (el desplaza- ciones posibles para vincular los mantos minerali- miento estructural lleva al filón mineralizado zados en profundidad. Una de las interpretaciones a terrenos de otra propiedad legal). También es la de línea continua y la otra la línea de trazos. es de radical importancia el estudio estructu-

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En este caso es importante saber cual es el puede evitar, por ejemplo, una perforación en sinclinal y cual el anticlinal; para ello, si no se el anticlinal pues por debajo de él no se va a observa la estructura en el campo se debe encontrar el estrato mineralizado. recurrir a la estratigrafía, o sea reconocer la Otro ejemplo es el de la Figura 211, supon- edad de las capas, en donde las rocas más anti- gamos que en el campo observamos los guas van a marcar el anticlinal erodado y las siguientes afloramientos (oscuros) que corres- más jóvenes el sinclinal; o hacer observaciones ponden a rocas mineralizadas o sea que pose- en los estratos de estructuras sedimentarias en interés económico. Para realizar la explota- indicadoras de techo y base del estrato. Esto es ción es importante conocer el tipo y disposi- muy importante, pues conociendo la estructu- ción de la estructura en el subsuelo para poder ra se interpreta correctamente la geología y se planificar la acción de explotación: GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA

Figura 211. Estos afloramientos pueden ser resultado de por lo menos las tres siguientes estructuras (Para poder interpretarlas tenemos que conocer por lo menos un segundo estrato de referencia ubicado en el techo o la base de la capa a investigar): —-En el caso 1 donde la capa y tiene rodados mineralizados del estrato a explotar, la solución es la estruc- tura que se indica. —-En el caso 2 donde el estrato z tiene rodados mineralizados en otra posición la solución de la estruc- tura en el subsuelo es la que se indica. —-En el caso 3 se deben buscar evidencias de fallas para justificar dicha solución, aunque la posición del estrato con clastos mineralizados sugiere de por sí las estructuras de fallamiento como indica el dibujo.

Si no se pueden aplicar estos criterios o el de 1 2 3 estructuras sedimentarias que indiquen techo y base del estrato, se deben hacer perforacio- nes para la interpretación correcta, pero ello tiene un costo económico que si es posible se evita con la observación e interpretación de campo. Otro ejemplo es el que muestra la Figura 212:

Figura 212. El esquema muestra la capa de interés económico, por ejemplo de carbón y los tres pozos que la alcanzan con resultados distintos que es muy importante analizar pues conduce a un serio error interpretativo de cómo es la estructura de interés.

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Se debe tener cuidado; porque un muestreo por perforación en los tres casos pueden indu- cir a los siguientes errores de interpretación: —- Interpretación correcta (caso1), se conoce la profundidad donde se encuentra el estrato mineralizado y el espesor del mismo. —-Se puede interpretar erróneamente la exis- tencia de tres niveles mineralizados, (caso 2). —-Por inclinación del estrato se determina Figura 213. Trampa estructural de hidrocarburos. La un espesor ficticio, (caso 3). capa de areniscas portadora está limitada en su El plegamiento somete a los estratos minera- techo y base por capas impermeables de pelitas. lizados a tensiones y compresiones originando

Los hidrocarburos y el agua migran de zonas de ESTRUCTURAL GEOLOGÍA roturas o aplastamientos. Estos efectos pueden mayor presión a zonas de menor presión y se alojan tener importancia económica en lo que hace a en la trampa natural que es, en este caso, el anticli- la explotación del yacimiento. Por ejemplo en nal donde por razones gravimétricas (contraste de un yacimiento sedimentario de hierro, el efec- densidades) se separan de abajo hacia arriba el to de compresión sobre la roca mineralizada, agua, el petróleo y el gas. Estas trampas son subte- hace que ésta sea fácilmente desmenuzable y rráneas y el geólogo por medio del conocimiento se pueda extraer con un menor costo. De la geológico regional y por estudios geofísicos (prin- misma manera estos efectos pueden malograr cipalmente sísmica) debe indicar donde se realiza un yacimiento; por ejemplo el material que se la perforación para la extracción de los hidrocarbu- extrae de una cantera para el uso de construc- ros gaseoso y líquido. ciones civiles (ripio, canto rodado para hormi- gón, placas para mesadas, etc.) por efecto de estas presiones pueden quedar debilitados En el yacimientos aurífero Bendigo (Aus- (microfracturados) y por lo tanto pierden sus tralia) el oro se ubica en las crestas de los plie- propiedades físicas para el fin que van a ser gues de acuerdo con la Figura 214. utilizados.

EJEMPLOS DE YACIMIENTOS VINCULADOS A PLEGAMIENTOS

En la explotación de hidrocarburos son clá- sicas las trampas anticlinales, Figura 213; caso de los yacimientos de Comodoro Rivadavia, Provincia del Chubut, los yacimientos de Salta y de Mendoza. Figura 214. Trampa anticlinal de los fluidos portado- res de la mineralización aurífera en Bendigo, Australia.

FALLAMIENTOS

Las fallas desempeñan un papel muy impor- tante en la ubicación de yacimientos dado que sirven de conductos para las soluciones mine- ralizantes (caso de los yacimientos hidroter- males). Los efectos son: localizan la minerali- zación, producen repetición u omisión de estratos, desplazan las masas mineralizadas, sellan depósitos.

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La mayor parte de los yacimientos están 1 2 3 controlados por fallas. Las irregularidades del plano de falla son fundamentales para deter- minar posiciones de aberturas aptas para la deposición de minerales disueltos en fluidos hidrotermales, por ejemplo la zona minerali- zada en rayado en la Figura 215. Se produce por el efecto del desvío producido por la refle- xión de la falla en el estrato de referencia que posee características físicas distintas al resto 4 5 6 (más competente). En el estrato, por los efectos de falla se generan tensiones que producen un GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA volumen “vacío” donde se pueden emplazar fluidos hidrotermales de los cuales precipitan minerales de interés para el hombre. El mismo plano de falla (plano de debilidad estructural) es generalmente el conductor de los fluidos mineralizantes que provienen de zonas más profundas vinculadas, por ejemplo, a una Figuras 216 y 217. Fallas inversa y directa, los efec- cámara magmática. tos que producen en el terreno, mencionados ante- riormente, son de mucho interés para el geólogo. Se toma como referencia el estrato marcado que puede ser un manto carbonífero de interés econó- mico.

Las figuras 216 y 217 ilustran la importancia del conocimiento por parte del geólogo del tipo de estructuras, en este caso de fallamien- tos, que puede haber en el subsuelo. El geólo- go puede deducir las fallas por conocimiento regional de la geología, apoyado por métodos Figura 215. La falla directa cambia de rumbo cuando geofísicos y a través de perforaciones. corta al estrato de caliza por efecto litológico. En ese Suponiendo que el estrato rayado en ambas lugar se genera espacio para que ante la eventual figuras posee interés científico o económico se presencia de fluidos mineralizados se alojen ahí y analizan algunas de las posibilidades que pue- generen un depósito de interés para el hombre. den presentársele al geólogo. En el pozo 1 el geólogo determina a una cierta profundidad el estrato de interés. En el pozo 2 encuentra a la Otros efectos notables de interés económico misma profundidad el estrato pero por efecto se ilustran a continuación en las figuras 216 y de falla el mismo estrato se encuentra más 217: abajo, si el geólogo ignora el efecto de falla puede perder la posibilidad, por ejemplo, de explotación del segundo nivel generado por el efecto de falla. En el pozo 3 cuando se llega a la profundidad donde en el del pozo 1 había encontrado el nivel de interés y no lo encuen- tra debido al efecto de falla, el geólogo puede ordenar seguir perforando si sospecha que por efecto de falla el nivel de interés se halla más abajo o si ignora el efecto de falla se pierde la

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oportunidad de encontrarlo, como indica la IMPORTANCIA DE LA GEOLOGÍA figura. El pozo 4 encuentra el nivel de interés ESTRUCTURAL EN OBRAS CIVILES a la misma profundidad del pozo 1. El pozo 5, por el efecto de falla, omisión estratigráfica, En la fundación de obras civiles siempre nunca va a encontrar el nivel de referencia. El tiene que haber un asesoramiento geológico en pozo 6 al llegar a la profundidad donde los lo que se refiere a la estructura y litología del pozos 1 y 4 encontraron el nivel no lo hallan y área donde se va a apoyar la obra. Una serie de por desconocimiento del efecto de falla (blo- ejemplos muestran la importancia del estudio que hundido) se puede suspender la perfora- geológico. ción perdiéndose de encontrarlo a mayor pro- En la Figura 218 la construcción de túneles y fundidad como lo indica la figura. caminos en terrenos montañosos es funda- Otras estructuras de interés son las diacla- mental conocer la litología y las estructuras sas que pueden estar mineralizadas y los dia- que afectan al terreno. En cuanto a la estructu- ESTRUCTURAL GEOLOGÍA piros o domos salinos que son estructuras de ra se aprecia inclusive intuitivamente, cual de flujo, similares a las intrusiones ígneas en ellas es la más segura. En el caso que la obra se cuanto a los efectos mecánicos producidos en deba hacer en la situación menos favorable, los las capas suprayacentes a las cuales afecta con ingenieros deben tomar las medidas suficien- estructuras de fallamiento y plegamiento tes para que ésta sea segura y no se generen simultáneamente. Estas estructuras pueden derrumbes peligrosos. En este último caso se ser grandes reservorios de petróleo y produ- deben considerar los costos de la estabiliza- cen también Na, K y S, y son conocidas en ción de la pendiente. México, USA, Rumania, Alemania, etc.

Figura 218. Casos A y B de condiciones favorable y desfavorable respectivamente en la construcción de túneles y caminos de montaña.

Por ejemplo para saber sobre la estabilidad caída, haciendo inestable a la obra; el ingenie- de la obra es fundamental conocer el estado de ro debe tomar recaudos adicionales para la litología (tipo de litología y grado de altera- poder solucionar el problema de inestabilidad ción) y la estructura que afecta a esa litología. que ofrece estas condiciones estructurales. En el caso B, Figura 218, los esfuerzos de sisa Mientras que en el caso A las mismas estructu- (flecha) actúan de acuerdo a la estructura de ras pero con inclinación hacia adentro de la estratificación (o diaclasamiento, o esquistosi- montaña genera una situación de mayor esta- dad o fallamiento) en el mismo sentido de la bilidad dado que los esfuerzos de sisa actúan pendiente topográfica, o sea tiende a despla- en contra de la pendiente del terreno (flecha); zar el eje del túnel o el del camino hacia la por lo tanto esta última situación es favorable

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estructuralmente a la obra. La Figura 219 muestra el caso general donde ambos planos de sisa están presentes y los ingenieros deben tomar los recaudos para hacer segura la obra, en este caso deben prestar mayor atención sobre las fracturas que poseen pendiente sub- paralela a la pendiente del terreno.

Figura 220. Diaclasas que deben de ser selladas en el embalse para evitar que el agua se escape.

GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA En el caso de la construcción de puentes se plantea el mismo problema que el de los del túnel y camino de cornisa visto más arriba. El dibujo, Figura 221, muestra dos condiciones elegidas, una estable (A) y la otra (B), debido a la inclinación de los estratos (diaclasas, fallas, esquistosidad) como inestable. En este último Figura 219. Juegos favorables y desfavorables de caso los ingenieros, por consejo geológico, fracturas de sisa para la construcción de caminos deberán tomar las medidas del caso para evi- de montaña. tar un accidente.

Un problema, que se va a volver a citar en el próximo capítulo, común en este tipo de cons- trucciones es la inestabilidad del material detrítico acumulado en la ladera de la monta- ña. Por gravedad dicho material tiende a bajar en forma lenta o rápida, según las característi- Figura 221. Apoyos de un puente, en A el apoyo es cas climáticas y geológicas, cortando las obras estable ya que los esfuerzos de sisa (flecha) se camineras, accidentes muy comunes en el desplazan terreno adentro, mientras que el apoyo B Noroeste argentino. Los geomorfólogos son es inestable pues el terreno tenderá a ceder. los encargados de evaluar estos riesgos y el ingeniero es la persona que debe solucionar el problema por medio de limpieza, fijación y/o Estos ejemplos muestran la importancia que construcción de defensas que eviten la remo- tiene para el ingeniero poseer el conocimiento ción en masa. geológico suficiente para hacer la consulta al En el caso de fundación de diques, Figura geólogo respecto de la estabilidad del lugar 220, es muy importante el estudio estructural, donde se va a apoyar la obra. El Ingeniero no solo para el estabilidad de la pantalla debe tener conocimientos básicos de geología (represa) sino por las pérdidas de agua que se para hacer las consultas del caso al Geólogo pueden producir por fallas y diaclasas parale- especializado en Geología Aplicada quién es el las al curso del río embalsado (Caso del dique que va a realizar los estudios sobre los mate- Los Sauces en La Rioja que no puede embalsar riales y la geología del terreno en que se va a agua debido a la pérdida a través de diacla- fundar una obra. Ambos profesionales deben sas). manejar la terminología técnica suficiente de ambas disciplinas (el Ingeniero de geología y el Geólogo de ingeniería) para que el entendi- miento sea fructífero.

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17 GEOMORFOLOGÍA GEOMORFOLOGÍA

Figura 222. Cerro Torre (3128 msnm), paredes S y E, Provincia de Santa Cruz. La fotografía muestra parte del Granito del Cerro Fitz Roy. Dicho plutón de edad Mioceno (18 ± 3 Ma) que se halla intruído en vulcani- tas Jurásicas y sedimentitas Cretácicas se formó a una profundidad de unos 2000 metros. La orogenia andina produjo el levantamiento y posteriormente la combinación de la erosión fluvial y especialmente la erosión glacial generó este grandioso paisaje típicamente glaciar. En la fotografía aparecen también la Torre Egger, el Cerro Standhardt (la fotografía es de Standhardt quién aparece con su perro en la parte inferior derecha) y adelante el Cerro Mocho.

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El término geomorfología proviene de las cual no puede ser eludida, para su compren- raíces griegas geo = tierra, morfo = forma y sión, la actividad geológica. logos = tratado, o sea tratado de las formas del relieve terrestre; de donde el objeto fun- ANEXO damental de la geomorfología es el estudio AGENTES Y PROCESOS GEOMÓRFICOS de las formas del relieve terrestre, tanto con- tinental como submarino. Otra de las disci- Los procesos geomórficos son todos los plinas que cultiva el hombre y que no debe cambios físicos y químicos que determinan confundirse con la geomorfología es la geo- una modificación de la forma superficial de desia que estudia la forma del planeta y se la Tierra. encarga de las mediciones geográficas de Agente o acción geomórfica es cualquier precisión. medio natural capaz de obtener y transportar La interacción de la atmósfera y la hidros- materia de la tierra, p.e. el agua, los glaciares, fera sobre la litosfera generan el relieve el viento, las mareas, etcétera. Estos agentes terrestre, el fenómeno es dinámico y en él se y los procesos por ellos realizados tienen reconocen que actúan los denominados lugar en el exterior de la corteza terrestre y agentes y procesos geomórficos. Las fuentes por ello se los denomina exógenos, en oposi- energéticas, que ya fueron mencionadas, ción a los endógenos que tienen origen en el corresponden a la exógena, donde la activi- interior del planeta (magmatismo, dias - dad solar es fundamental, y que interviene trofismo, metamorfismo). principalmente sobre la dinámica de la Normalmente los procesos endógenos son atmósfera e hidrosfera y la endógena, pro- constructi vos de las formas del relieve terres- ducto, principalmente del calor residual y de tre, mientras que los exóge nos son destructi- la radioactividad, generadora principalmen- vos (estos conceptos son relativos ya que por te de las elevaciones, depresiones, del movi- ejemplo un río que en su accionar erosivo, miento de la corteza terrestre (desplazamien- destruye formas preexistentes, puede cons- to de placas) y del vulcanismo con sus carac- truir terrazas fluviales). terísticos aparatos (volcanes) que modelan Bajo el punto de vista geomorfológico, en también el relieve. todos estos procesos, se tiene en cuenta la Por todo ello el aspecto geográfico del pla- posterior erosión y el relieve “final” caracte- neta debe de ser visto como un fenómeno rístico cuya fuente energética principal es la dinámico, cambiante, a lo largo de los tiem- solar que mueve la hidrosfera y la atmósfera pos geológicos, donde la unidad de tiempo sobre la litosfera. La Figura 223 muestra el se puede considerar el millón de años, en el ciclo energético de la atmósfera.

320 ANEXO ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:10 Página 321 GEOMORFOLOGÍA

Solamente el 1% del ciclo energético (radiación solar recibida - energía del sistema tierra - atmósfera - océano - radiación térmica emitida) participa de la dinámica atmosférica. Las flechas representan los diversos flujos de energía. Toda la ener- gía (340 W/m2) procede del Sol en forma de radiación y una parte es reflejaba directamente, el rostro de la energía sirve para calentar la atmósfera y el suelo, así como para crear energía cinética que luego se disipa por fricción. Los intercam- bios suelo - atmósfera se hacen de tres manera distintas: a) por radiación térmica; b) por conducción calorífica y c) por eva- poración en superficie seguido de condensación nubosa. Finalmente la emisión hacia el espacio de radiación térmica cierra el ciclo.

Figura 223. Ciclo Energético de la Atmósfera.

Dentro de los procesos exógenos debemos tener en cuenta que la mayoría de los agentes geomórficos se originan dentro de la atmósfe- ra terrestre y están regidos por la fuerza de la gravedad y la fuente de energía motora princi- pal es el Sol. En este ambiente ocurren proce- sos gradacionales que son aquellos que tien- den a llevar a la superficie terrestre a un nivel Figura 224. Representación esquemática de los común. procesos gradacionales en la naturaleza. Tienden a La gradación, Figura 224, involucra los con- nivelar el relieve terrestre. Las flechas verticales ceptos de agradación o depositación de mate- indican las precipitaciones. La flecha oblicua indi- riales que efectúa un agente geomórfico ca el flujo del agua que transporta los materiales (Nivela hacia arriba), la degradación o rebaja- sedimentarios hacia la cuenca sedimentaria donde miento general del relieve por un agente geo- se produce la agradación. mórfico (Nivela hacia abajo) y la pro gradación que es el avance frontal y/o lateral de la sedimenta ción producida en la degradación y De no mediar los fenómenos endógenos, conducida hacia la agradación, tendiendo creadores de formas de relieve (p.e. las monta- todos estos procesos a la nivelación de la ñas) los efectos exógenos habrían nivelado la superficie terrestre. superficie del planeta, de tal manera que el paisaje que vemos, tanto subaéreo como subá- cueo son el resultado del equilibrio entre la acción endógena y la exógena. La Luna posee su propio paisaje, distinto al de la Tierra. La actividad endógena de nuestro satélite, hoy en día, prácticamente no existe o está muy disminuida comparada con la de la

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Tierra, en lo principal se ve una paisaje de crá- forma de hielo combinado con CO2 sólido, y se teres producidos por impacto meteorítico y frenó la acción fluvial, continuando la acción “mares” o llanuras de derrames lávicos basál- eólica y de remoción en masa con sus formas ticos de una época. La falta de una hidrosfera erosivas y deposicionales características y las y atmósfera hizo que el paisaje en ambos cuer- propias de impacto meteorítico. pos celestes sea distinto. De haber existido una Cada agente geomórfico labra en el terreno hidrosfera en la Luna hubiera erodado el pai- características que les son propias, por ejem- saje de cráteres y generado un paisaje fluvial y plo el diseño de un corte trans versal de un de cuerpos de agua como en nuestro Planeta. valle construido por un río tiene normalmente GEOMORFOLOGÍA A la inversa si en la Tierra no hubieran existi- forma de V contrastando con un valle labrado do la hidrosfera y la atmósfera el paisaje sería por un glaciar que presenta un perfil transver- del tipo de la Luna. sal en forma de U. Una mejor comparación de la Tierra se En todos estos procesos se debe tener en puede hacer con Venus que posee una masa y cuenta, también, la estructura geológica del tamaño semejantes. En Venus no hay hidrosfe- terreno, ya que ésta es un factor importante de ra, o es muy tenue, la atmósfera es principal- control de la evolución de las formas del relie-

mente de CO2 que ejerce una presión en la ve. La litología y el clima son otros de los fac- superficie del orden de 90 atmósferas terres- tores importantes en la modelación del relieve. tres y la temperatura media en la superficie es Supongamos un ambiente fluvial donde las del orden de los 500ºC. En Venus predomina el constan tes son: el flujo, la temperatura, el pH, paisaje de grandes “mares“ producidos por el potencial redox del agua y la pendiente del derrames basálticos, paisajes de cráteres de terreno, y dicho río circula primero sobre una impacto meteorítico, aparatos volcánicos y masa rocosa granítica y luego lo hace sobre zonas elevadas, cuya explicación aún no es areniscas no muy diagenizadas. Los efectos muy clara, aunque hay quienes las interpretan erosivos van a ser distintos o sea que la veloci- como áreas del tipo continental evocando una dad de erosión en ambas litologías va a ser dis- tectónica de placas al estilo terrestre ya aborta- tinta. Supongamos ahora que cambia la tem- da. No debemos olvidar que si en la Tierra peratura (por variación del clima), el poder de pudiéramos sacar la hidrosfera, el fondo oceá- disolución del agua va a cambiar y por lo tanto nico (aproximadamente el 75% de la superficie la mayor o menor alteración de la roca (que es terrestre) es de composición basáltica cubierta la que va a facilitar la mayor o menor erosión con una fina película de sedimentos constitui- de la misma) va a depender de la composición do por polvo meteórico, cenizas de origen vol- mineralógica o química. cánico y restos de esqueletos de microorganis- Estas variables, entre las que hay que incluir mos. De tal manera que las mayores diferen- el tiempo en que transcurre la acción geomór- cias geomórficas entre estos cuerpos la hace el fica, son las responsables de los distintos relie- accionar de la hidrosfera con la ayuda de la ves terrestres como vamos a especificar a con- atmósfera alimentadora del ciclo hídrico, prin- tinuación. cipalmente en las áreas continentales por medio del denominado ciclo fluvial. En Venus interviene la acción eólica generando depósi- ACCIÓN GEOMÓRFICA DE REMOCIÓN tos de sedimentos del tipo de las dunas o EN MASA O DESPLAZAMIENTO médanos y los fenómenos gravitacionales de GRAVITATIVO remoción en masa, aparte de los impactos meteoríticos y el de derrames lávicos que En este tipo de acción geomórfica la grave- están presentes también en nuestro Planeta. dad es la responsable fundamental. Se recono- El planeta Marte se piensa que tuvo en un cen dos tipos de flujos el lento y el rápido. tiempo una hidrosfera que a través de un ciclo Dentro de los flujos lentos se reconocen la fluvial generó una red de drenaje con caracte- reptación (movimientos lentos cuesta abajo, rísticas similares a lo que se observa en la no perceptibles, de suelos y detritos) y la soli- Tierra, luego esa hidrosfera líquida desapare- fluxión (masa de detritos y/o suelos saturados ció, parte fue retenida en uno de sus polos en en agua fluyen cuesta abajo).

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Dentro de los flujos rápidos se reconocen: el pueblo. Hoy en día, al atravesar el pueblo las corrientes de barro (material fino y grueso por la Ruta Nacional 40 se pueden ver las embebido en agua que fluye cuesta abajo en casas del pueblo cubiertas de sedimentos casi forma rápida) conocidos por sus efectos des- hasta el dintel de las puertas. tructivos en todo el noroeste argentino, derrumbes de detritos (flujo laminar del terre- no cuesta abajo en pendientes empinadas), ACCIÓN GEOMÓRFICA FLUVIAL deslizamientos y hundimientos. Dentro de la remoción en masa son impor- El agua corriente es el agente más efectivo GEOMORFOLOGÍA tantes los fenómenos de asentamientos, Figura de los procesos gradacionales. Los ríos nor- 225, que se desarrollan en laderas con pen- malmente transportan al mar el producto de la dientes desestabilizadas donde un bloque de meteorización. Los procesos de meteorización dicha pendiente se asienta por medio de una y erosión actúan normalmente juntos y en falla gravitacional. ellos el agua juega un papel preponderante. El efecto final resultante de una corriente de asentamiento agua es la acumulación de sedimentos y la ela- boración de un relieve característico. En dicho efecto han actuado previamente, como se vio en el capítulo de las rocas sedimentarias, la meteorización (alteración de la roca “in situ” por acción de agentes físicos y químicos), ero- sión (arranque de los materiales y su entrega al medio de transporte), el transporte y la Figura 225. Asentamiento, el bloque de la derecha deposi tación. descendió por causas gravitacionales. En la Figura 226 se indica un río meandrifor- me y se muestra su perfil transversal AB. La corriente de agua se señala con las flechas y en El conocimiento de la existencia de este tipo el perfil transversal se aprecia que el flujo de fenómenos es muy importante para el hom- ácueo produce simultáneamente erosión en la bre ya que puede prevenir accidentes o catás- parte externa (B) del meandro y acumulación trofes en aquellos lugares donde hace cons- de sedimentos en la interna (A) provocando trucciones tanto de vivienda como diques, ello una asimetría en el perfil transversal del centrales nucleares, etcétera. Dicho de otra río. La figura es una imagen estática del fenó- manera cuando el hombre va a realizar una meno, está en la imaginación del lector tratar obra debe hacer los estudios, en este caso geo- de verlo dinámicamente, que es como trabaja morfológicos, para prevención de eventuales realmente un río. accidentes. El pueblo Punta Balastro, en la pro- vincia de Catamarca, fue casi sepultado com- El término meandro deriva, de la época del pletamente en una noche por un torrente de Imperio Romano, del nombre del río Meandro barro. Dicho torrente fue provocado por llu- en Troya, Turquía, que se caracteriza por dichas vias cuya agua actuó de lubricante en los sedi- curvaturas en su curso antes de desembocar al mentos apoyados sobre una pendiente no muy Mar Mediterráneo. abrupta que tomó movimiento y avanzó hacia

ABFigura 226. Dibujo en planta y perfil transver- A sal, indicado como AB, de un río con meandros. Las flechas indican el B sentido del flujo ácueo.

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Meandros (extraido de P.S. Stevens, con las paredes y fondo del cauce el río en Patrones y pautas en la Naturaleza. BCS55, esa zona pierde velocidad lo cual produce 1986). una corriente transversal hacia la orilla cón- cava que luego circula por el fondo en ¿Por qué fluye un río dibujando meandros dirección opuesta (ver figura) de tal mane- (formas sinusoidales)? ra que se establece una corriente circular perpendicular al sentido en que fluye el río El declive, por supuesto, determina el (la corriente asciende por el fondo más len-

GEOMORFOLOGÍA sentido de flujo de un río. En una suave tamente debido a la fricción con éste). pendiente el agua no circula cuesta abajo en Este mecanismo genera una sección asi- línea recta, sino que gira a uno y otro lado métrica del cauce con una mayor erosión en como un esquiador bajando la montaña. la parte cóncava. En ocasiones la fuerza de Estos giros son regulares y son indepen- gravedad hace que el río siga un curso recto dientes de los cambios topográficos. Las para luego volver a torcerlo generando otro curvaturas (meandros) son partes de elip- meandro de diseño inverso al anterior (para ses (no son arcos circulares, parabólicos o respetar la pendiente por efectos de la gra- sinusoidales) pues presentan la menor vedad, sino tendría que subir la pendiente, variación posible en dirección de su curva- lo cual contradice el principio de caída de tura. los cuerpos) y así sucesivamente se genera Los meandros se producen tanto en los el diseño del curso. ríos grandes como en los pequeños guar- Segundo modelo: se basa en la conside- dando los mismos diseños y proporciones. ración del gasto, en forma uniforme, de la El hidrólogo L.B. Leopold determinó, con el energía potencial del agua. La erosión hace estudio de distintas cuencas hídricas, que: que las curvas sean suaves y uniformes, sin 1.- ningún río presenta tramos rectos que cambios bruscos en su dirección. Ello mini- superen longitudes mayores a 10 veces el miza la erosión, de forma que el río genera ancho del cauce. un trabajo lo más reducido posible, con el 2.- el radio de curvatura es casi siempre menor gasto energético de la misma mane- igual a dos o tres veces la anchura. ra que lo hace un esquiador al descender 3.- la “longitud de onda” (distancia com- por la pista de nieve (gasta su energía prendida entre puntos análogos de curvas potencial en energía cinética en el mayor similares) es de 7 a 10 veces la anchura. tiempo posible). En las nacientes de los ríos De tal manera que los ríos fluyen gene- de montañas, donde hay mucha pendiente, rando diseños uniformes a pesar de las no se suelen desarrollar meandros, la ener- grandes diferencias en tamaño que pueda gía se pierde en forma de calor con el roce haber entre ellos. de las moléculas de agua en los remolinos y Se pueden proponer tres modelos que rápidos (turbulencias), mientras que salien- explique porque se producen este diseño do de la montaña o en los amplios valles la regular: energía se disipa en forma de meandros. Primer modelo: llamado modelo mecáni- Tercer modelo: se basa en el análisis de las co (descripto por A. Einstein), está relacio- líneas de un río en términos de aleatoridad y nado con la fuerza centrífuga. Supone que probabilidad. H. von Shelling, de la General cualquier irregularidad del terreno genera Electric, demostró la regla general de que la primera curva, espontáneamente cualquier línea de una longitud dada que se comienza a actuar la fuerza centrífuga alarga entre dos puntos fijos es muy probable generando una mayor erosión en la parte que adopte la forma de un meandro (aquí cóncava de la curva (esto es conocido por está implícito el meandro como uno de los los constructores de rutas que para evitar o mecanismos que alarga el curso de un río). corregir los efectos de la fuerza centrífuga En sus modelos matemáticos Shilling encon- en una curva diseñan y construyen la ruta tró que sus meandros tenían un diseño simi- con peralte). Debido a la fricción del agua lar a los meandros fluviales.

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Un río posee energía potencial adquirida en ellas citamos: las partes altas de la cuenca donde el agua se Valles: son formas de relieve negativas, acumuló por precipitación líquida o sólida labradas por aguas corrientes, de tamaño y (nieve), que por gravitación desciende y la aspectos variables, ocupados por ríos perma- energía potencial acumulada se transforma en nentes o temporarios. energía cinética que se va gastando gradual- En el desarrollo de un valle fluvial actúan mente en los procesos de erosión y acumula- tres procesos: ción. En estos últimos procesos es donde se Profundización: existe predominio de la desarrollan las formas que caracterizan al ciclo erosión vertical sobre la lateral. GEOMORFOLOGÍA fluvial. Ensanchamiento: existe predominio de ero- sión lateral.

FORMAS DEL RELIEVE FLUVIAL Alargamiento: Figura 227, producido por erosión retrocedente (1), meandros (2) o avan- Los ríos desarrollan formas erosivas y ce de sus terminales (3) (ascenso o descenso cumulativas que les son características, entre del terreno).

ALL ALL

nm

meandros 1 2 3 Figura 227. Tres casos de alargamiento del curso de un río. Erosión retrocederte (1), meandros (2) y des- embocadura en un cuerpo de agua con la formación de un delta (3)

La profundización de un valle tiene un lími- Clasificación genética de valles y ríos, te inferior, por debajo del cual el río no puede Figura 228: erodar más, llamado nivel de base. Existen Valle Consecuente: es aquel cuyo curso fue dos tipos de nivel de base, uno “permanente” determinado por la pendiente inicial del terre- que es el nivel del mar (cuencas exorreicas), no. nivel teórico donde ningún río puede erodar Valle Subsecuente: es aquel cuyo curso se por debajo de él, y el otro tipo son los tempo- ha desplazado a zonas con rocas más fácil- rarios o locales (cuencas endorreicas), dados mente erosionables. En general se ajusta a la por lagos o lagunas que actúan como nivel de estructura del terreno, siguiendo el rumbo de base para las áreas que se hallan por encima de los estratos, y por ello se los suele denominar ellos (caso de Mar Chiquita en la Provincia de valles de rumbo. Córdoba). Valle insecuente: es aquel cuyo curso está Un río equilibrado es aquel cuyo gradiente regido por factores no determinables es ajustado, durante un tiempo determinado, (en general están en zonas de litologías para proveer la veloci dad justa que requiere el homogéneas). transporte de la carga provista por la red de Valle obsecuente: es aquel que desagua en avenamiento. dirección opuesta al valle consecuente origi- nal.

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consecuente río subsecuente obsecuente

consecuente

GEOMORFOLOGÍA Valle de falla, Figura 232: valles que son estratificación controlados por líneas de fallas. falla o diaclasas

Figura 228. Block diagrama en dónde se muestran Valles transversales a una estructura los valles consecuentes, subsecuentes y obse- (Figura 233 y 234). cuentes. 1º nivel de erosión 2º nivel de erosión

CLASIFICACIÓN DE LOS VALLES estructura fija DE ACUERDO A LA ESTRUCTURA DE CONTROL

valles sobreimpuestos, Figura 233: cortan una estructura antecedente al valle, o sea, a medida que el río erosiona va “serruchando” la estructura sepultada (el eje del valle es para- lelo al plano de la figura).

ascenso orogénico

Valle monoclinal u homoclinal, Figura 229: nivel “fijo” sigue el plano de inclinación de un estrato. Por lo general son obsecuentes.

valle antecedente, Figura 234: El eje del valle es paralelo al plano del dibujo. Este tipo de valle es anterior a la estructura y por elevación Valle anticlinal, Figura 230: siguen ejes anti- del terreno el valle atraviesa la nueva estructu- clinales. ra ascendente por efectos de la tectónica.

En la Figura 234 se hallan involucrados dos movimientos, uno corresponde al descenso del nivel del fondo del valle por los efectos de la erosión fluvial, y el otro al ascenso orogéni- co provocado por la tectónica e indicado por Valle sinclinal, Figura 231: siguen ejes las flechas. Por conveniencia se toma el nivel siguen ejes sinclinales. del fondo del valle como “fijo”. Lo que sucede en realidad es que el ascenso tectónico es más rápido que el descenso erosivo.

326 GEOMORFOLOGÍA ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:10 Página 327

DISEÑO DE AVENAMIENTO Y SU SIGNIFICADO

El diseño de avenamiento se refiere a la trama particular que forman en conjunto los cursos de los ríos, refle jando factores tales como litología, estructura, etcétera. Estos dise- ños son de gran ayuda para la interpretación Centrípeto, Figura 238: de carácter más local de los caracte res geomórficos. que los anteriores, muestra líneas de que con- GEOMORFOLOGÍA vergen hacia una depresión central (sumide- Tipos de diseño: ros, cráteres, etc.).

100 75 50

Dendrítico, Figura 235: ocurre en rocas de Radial o centrífugo, Figura 239: está consti- resistencia uniforme, homogéneas, marca una tuido por ríos que divergen de un terreno cen- falta de control estructural. Son frecuentes en tral elevado (domos, conos volcánicos, etc.). rocas sedimentarias casi horizontales y en rocas ígneas.

Paralelo, Figura 240: está dado por cursos de ríos paralelos o aproximadamente parale- los. Refleja un control estructural. Enrejado o reticulado, Figura 236: muestra un sistema de ríos subparalelos, generalmente alineados a lo largo del rumbo. Los ríos tribu- tarios están casi en ángulo recto con el colector principal. Indica control por medio de estruc- turas.

Anular, Figura 241: puede encontrarse alre- dedor de domos o volcanes.

Rectangular, Figura 237: tanto el curso prin- cipal como los tributarios muestran recodos en ángulo recto. Refleja control estructural por fallas o diaclasas.

Anárquico, Figura 242: diseño con total falta de control propio de ambiente “recién” desen- glazado.

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2/3 L=1,4 A En las cuencas hidrográficas reales el fac- tor 1,4 varía entre 1 y 2,5 y el exponente entre 0,6 y 0,7. El exponente 2/3 de la fórmula empírica revela más datos acerca de la forma de los ríos. Por ejemplo si fuera 1/2, es decir que si la longitud del sistema fluvial fuera la

GEOMORFOLOGÍA Anastomosado, Figura 243: se genera en lla- raíz cuadrada de su área de drenaje la nuras aluviales de rodados gruesos. forma de la cuenca sería idéntica tanto para ríos pequeños como grandes. Un exponen- te superior como 2/3 indica que la cuenca DISEÑO DEL DRENAJE de un río grande tiende a ser larga y estre- cha, mientras que la de uno pequeño será El ingeniero R.E.Horton diseñó un méto- corta y ancha. do de análisis para los sistemas fluviales Por lo tanto un cambio de tamaño va que más tarde fue modificado por A.N. acompañado por un cambio en la forma. Strahler. Las nervaduras de una hoja muestran un El método consiste en dividir una red de cambio semejante ya que las hojas más drenaje en cursos de distintos ordenes de grandes tienden a ser más alargadas. acuerdo con la regla de que un curso de orden superior sólo puede ser alimentado por otros de orden inferior, de tal manera Terrazas: Las terrazas de los ríos son super- que un curso de primer orden no recibe ficies topográficas que indican niveles anterio- afluente alguno, uno de segundo orden res del piso del valle. sólo recibe cursos de primer orden, o sea se Pueden ser restos de llanuras anteriores, en forma de la unión de dos de primer orden; este caso tendríamos terrazas aluviales o de uno de tercer orden se forma de la unión de acumulación, algunas pueden estar labradas dos de segundo orden que a su vez se sobre la roca desnuda con poco o nada de alu- forma de dos de primer orden, y así sucesi- vión, en este caso se les denomina terrazas de vamente. En las cuencas fluviales reales, los erosión. Las terrazas estructurales, Figura cursos de un orden dado resultan ser de 244, son aquellas en las que la superficie de la tres a cinco veces, más numerosos que los terraza coincide con un plano estratigráfico. del orden que les sigue. O sea que en un sis- tema determinado los cursos de primer orden son unas cuatro veces más comunes que los de orden dos, los cuales a su vez son río cuatro veces más numerosos que los de orden tres. Los cursos de orden superior tienden a ser más largos. Este hecho permite a los hidrogeólogos estimar las longitudes tota- Figura 244. El río recorre una terraza estructural en les de todos los cursos de una determinada sentido perpendicular al dibujo. cuenca, de tal manera que con estos cálcu- los se estimó para el territorio de USA una red de drenaje de 5.200.000 km. Al mismo Las terrazas de erosión como las de acumu- tiempo Horton descubrió que el área de lación pueden ser cíclicas o acíclicas; las cícli- drenaje estaba relacionada con el orden del cas, Figura 245, son terrazas de a pares o sea curso y que la longitud del cauce de un río que los remanentes en ambas laderas tienen la principal (L) es, por término medio, 1,4 misma altitud, eso significa que el valle se fue veces el área de drenaje (A) efectiva, eleva- profundizando por períodos, mientras que la da a la 2/3:

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erosión lateral fue continua. Las terrazas ací- gastando en producir principalmente erosión clicas, Figura 246, son impares o sea que no se (vertical y lateral). En la parte inicial del curso corresponden en altitud de uno y otro lado del del río domina la erosión vertical sobre la late- valle, denotan que hubo excavación continua ral (los valles son más profundos y menos junto con la erosión lateral. anchos) mientras que en su parte distal domi- na la erosión lateral sobre la vertical (ver 1 1 2 Figura 249). El material producido por erosión 2 luego se acumula generando los depósitos flu- 3 3 4 4 viales. GEOMORFOLOGÍA

Figura 245. Perfil transversal de un río con terrazas ACUMULACIÓN FLUVIAL cíclicas. Los niveles de terrazas se corresponden a ambos lados del valle. La causa fundamental de la acumulación

1 fluvial es la pérdida del poder de transporte 2 del río, la misma puede ser provocada por: 3 4

5 a) Disminución de la velocidad de flujo: 6 6 producida por diversos factores tales como la disminución del gradiente del lecho, cambios Figura 246. Perfil transversal de un río con terrazas en la configuración del valle, obstrucciones, acíclicas. Los niveles de terrazas no se correspon- disminución del caudal, etcétera. den en ambas laderas del valle. b) Cesación de flujo: por entrar el curso en cuerpos fijos de agua, tales como mares, lagos, La Figura 247 muestra el mismo río en el etcétera. mismo lugar en dos tiempos diferentes, el dibujado con línea llena es el recorrido actual c) Carga excesiva: por la gran cantidad de y el dibujado con línea de trazos es el futuro mate rial aportado por los tributarios, etcétera. curso que va a erodar en un nivel más bajo de acuerdo al gráfico adjunto donde se represen- ta la altura vs. distancia recorrida. FORMAS DE RELIEVE

altura Se entiende por aluvio a los depósitos sedimenta rios generados por la acción fluvial; mientras que coluvio son los depósitos de pié de monte generados fundamentalmente por la

distancia acción de la gravedad. Planicie o llanura aluvial: producto princi- pal de la acumulación fluvial, es una superfi- Figura 247. Esquema de la variación del curso de un cie formada por los depósitos acumulados por río en el mismo lugar y en tiempos diferentes. el río, que cubren el fondo del valle y son cor- tados por el mismo río. Cono aluvial: acumulación en forma de aba- Un río, en su accionar, ejerce, de acuerdo con nico originada cuando un río fuertemente car- la interpretación de los geomorfólogos, dos gado emerge de la montaña a una planicie o a tipos de erosiones, una la erosión vertical, que un amplio valle, su velocidad disminuye brus- profundiza el valle y la otra la erosión lateral camente y gran parte de su carga se deposita que ensancha el mismo valle. Ambos tipos de en forma de abanico. erosión ocurren simultáneamente y es produc- La coalescencia lateral de estos conos, en un to del trabajo producido en el pasaje de la frente de sierra, forman el pié de monte. energía potencial a energía cinética que se va Cuando la pendiente de estos conos es muy

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empinada como es el caso de los desagües efí- Capas basales (B): se depositan en la parte meros, se los puede denominar conos de distal de un delta y son normalmente sedi- deyección. En la Figura 248, donde se esque- mentos finos. matizan las geoformas fluviales y de remoción Capas frontales (F): constituyen el avance en masa en la salida de un frente de montaña, del delta, se depositan normalmente areniscas. se aprecian varias de estas características. Capas dorsales (D): constituyen la continua- ción de la llanura aluvial del río. En un delta, Figura 248, característico se pueden distinguir: GEOMORFOLOGÍA

escarpa acantilados conos aluviales (detritos) cresta o filo flujos lento erosión

cicatriz de cono deslizamiento aluvial

corrimiento flujo rápido DELTA

Elementos morfológicos en un frente montañoso

capas dorsales capas frontales

capas basales

Figura 248. Geoformas en la salida de un frente de montaña y en un cuerpo de agua (delta).

Ambos tipos de depósitos sedimentarios Ciclo fluvial idealizado (Ciclo de Davis): son un muestrario de las rocas que se hallan Supongamos una zona elevada en la cual se aguas arriba. En los conos aluviales, por ejem- implanta un régimen fluvial y dicha zona per- plo, es interesante prospectar oro. En los depó- manece estacionaria respecto al nivel del mar, sitos de deltas junto con los sedimentos rede- o sea no sufre movimientos de ascenso y/o posita abundante materia orgánica y si las con- descenso respecto al nivel de referencia men- diciones físico-químicas son adecuadas pue- cionado. Además, supongamos que dicha den evolucionar a hidrocarburos, a los petrole- zona posee una estructura geológica determi - ros les interesa prospectar por dicho motivo nada, con rocas de variada dureza y con una secuencias sedimentarias pertenecientes a del- inclinación moderada hacia el mar. tas del pasado geológico. Naturalmente cuando una zona tal es drena- da, los procesos de erosión y de transporte,

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producen un efecto de cambio en la topogra- fundizando el fondo del valle. El valle, en gene- fía. La erosión, previa meteorización, elabora ral, se alarga agua arriba por erosión retroceden- cañadones y valles, dejando sierras y colinas te de sus cabeceras, Figura 249 (1 y 2). como divisorias. Posteriormente esas divisorias continúan rebajándose y el resultado final teóri- Madurez: las divisorias de aguas son agu- co es el aplanamiento total del área original. das, los ríos principales han adquirido su per- El “divortium acuarium” es la divisoria de fil de equilibrio, ya no se observan cascadas o aguas a océanos distintos, p.e. La Cordillera de rápidos, gran parte de los pisos de los valles los Andes actúa como divisoria de aguas hacia están constituidos por planicies aluviales, exis- GEOMORFOLOGÍA los océanos Pacífico (vertiente occidental) y te el máximo posible de relieve. El gradiente hacia el Atlántico (vertiente oriental). del valle es mucho menor que en la juventud. En todo este proceso evolutivo hay interca- Puede haber meandros y hay predominio de la lados distintos estados del relieve cada cual erosión lateral, Figura 249 (3 y 4). con sus propias características de acuerdo con Davis, la Figura 249 trata de caracterizar cada Senectud: los valles son extremadamente uno de estos estados: anchos, el desarrollo de la llanura aluvial es mar- cado y los ríos divagan en ella; las áreas interflu- Juventud: en este estado los valles tienen per- viales han sido reducidas en altura y las divisorias files transversales a en forma de V, en general no de aguas ya no son agudas como en la madurez. hay desarrollo de llanura aluvial (el río ocupa el Areas extensas ya están cerca o han llegado al fondo del valle totalmente), las superficies inter- nivel de base de erosión. El gradiente se torna fluviales pueden ser extensas y pobremente mínimo, el río pierde su capacidad de transporte. avenadas. En las zonas donde los cursos cortan La erosión vertical ya no tiene efecto. Al divagar bancos de rocas más resistentes se pueden for- los ríos sobre la llanura aluvial lo hacen en forma mar cascadas (saltos) o rápidos. En este estado de amplias curvas o meandros que tienden a opera principalmente la erosión vertical, pro- ensanchar el valle, Figura 249 (5 y 6).

cascada

1 2 3

4

5 6

Figura 249. Evolución del paisaje fluvial de acuerdo con las ideas de Davis.

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Estos tres estados que hemos tratado de dura en el Pacífico es relativamente corto y el caracterizar en el curso de un río, son algo ide- río desarrolla su estado juvenil y posiblemen- alizados, ya que existen ríos cuyos cursos no te su estado maduro. pasan necesariamente por los tres estados. En la Figura 250 se muestran las geoformas Esto es común en las zonas donde las cordille- en planta (vista aérea) y en perfil en la depre- ras están próximas al mar, tal el caso de algu- siones intermontanas de zonas áridas como se nos ríos de Chile, cuyo trayecto desde sus observan en el noroeste argentino. nacientes en la cordillera hasta su desemboca- GEOMORFOLOGÍA

zona de depositación zona montañosa (erosión)

dunas pedimento

playa (salina)

cono aluvial

depositación erosión + + + pedimento + + + + + + + + + playa o + + + salina dunas + + + + + conglomerados + de conos + + + + aluviales pelitas y arenisacas y evaporitas conglomerados fluviales decenas de kilómetros

Figura 250. Depresiones intermontanas con sus geoformas y sedimentación características. Vistas aérea y perfil.

En la Figura 251 se indican algunos de los elementos geomórficos y litológicos de una planicie aluvial de ríos meandriforme.

pantano meandro abandonado cono pluvial llanura aluvial barras semilunares Figura 251. Planicie aluvial limo arcilla generada por un río mean- arenas driforme con algunas de sus gravas arena características geomórfi- cas y sedimentarias.

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CAPTACIÓN natural que puede ocurrir en una zona limítro- fe con otro país donde el criterio demarcatorio Un fenómeno natural que puede ocurrir en son las altas cumbres que dividen aguas, caso ciertas condiciones es lo que se denomina cap- de Argentina y Chile. Por lo tanto es necesario tación o piratería, ello sucede cuando dos cur- conocer los lugares donde puede ocurrir el sos son próximos y uno de ellos posee mayor fenómeno y prever futuros conflictos políticos energía cinética o mayor poder erosivo y se va internacionales. En dicha figura se representa aproximando al de menor energía hasta que además la llanura aluvial de un río meandri- capta su flujo. El río de menor energía aguas forme que desarrolla cuellos que pueden cor- GEOMORFOLOGÍA abajo del lugar captado pierde sus aguas y tarse por los efectos de la erosión y generar queda como un curso abandonado. En la meandros abandonados (lagunas en forma de Figura 252 se tratan de mostrar las distintas media luna) etapas de captación. El fenómeno es un hecho

cuello

meandro abandonado

erosión cauce abandonado

río captado 1º 2º 3º Figura 252. Ejemplos de meandros abandonados y de un caso de captación o piratería donde se ejemplifi- ca el fenómeno en tres etapas.

ACCIÓN GEOMÓRFICA GLACIAL físicas necesarias para la formación del hielo. Entre las condiciones climáticas principales En la actualidad la glaciación es de impor- que favorecen la formación del hielo en una tancia menor en el modelado de las formas determinada región, podemos citar: humedad terrestres, excepto en las zonas polares o en las ambiental, precipitaciones en forma de nieve y grandes altitudes. En épocas geológicas pasa- temperaturas relativamente bajas durante das hubo períodos de glaciación intensa, tal el todo el año que aseguren una economía positi- caso de las últimas glaciaciones ocurridas va de la acumulación de nieve anual. Para que durante el Pleistoceno, dejando sus caracterís- ello suceda un número grande de variables ticas propias aún hoy reconocibles en diversas pueden intervenir, como ejemplos algunas partes del globo. pueden ser: 1) disminución de la energía solar, Al referirnos a la glaciación debemos tener 2) cambios geométricos de la órbita terrestre en cuenta fundamentalmente el clima o sea el alrededor del Sol. 3) orogenias que producen ambiente bajo el cual se dan las condiciones la elevación del terreno y hacen que las partes

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altas de las montañas capten la humedad calentamiento que, salvo la “Pequeña era atmosférica y se produzca precipitación en Glaciar”, comenzó hace unos 20.000 años forma de nieve para luego de su acumulación cuando la población humana mundial era generar glaciares. Hoy en día por dichas razo- muy pequeña comparada con la actual y ade- nes tenemos glaciares en zonas tropicales más en esa época el hombre no era afecto a (Andes del N de Chile, Bolivia, Perú, consumir mucho combustible contaminante. Colombia, Ecuador, Venezuela; el Kilimanjaro Las mediciones astronómicas de Milankovich en África, etcétera), 4) la actividad volcánica en la década de 1920 demostraron cambios en cuyas cenizas pueden aumentar el albedo y la forma de la órbita de la Tierra alrededor del GEOMORFOLOGÍA bajar la temperatura sobre la superficie terres- Sol y además variaciones de inclinación en el tre, 5) la deriva continental que posiciona un eje de la Tierra respecto de la eclíptica (movi- continente en bajas latitudes, como hoy en día mientos de presesión y nutación) que hacen es el Continente Antártico, etcétera. variar la insolación estacional en los hemisfe- Por la alternativa 5), gracias a las deduccio- rios. Algunos autores estiman que estos movi- nes de Wegener y los posteriores datos paleo- mientos de por sí no pueden desatar una gran magnéticos, se sabe que las grandes glaciacio- glaciación, pero sí pueden provocar pequeños nes de la historia geológica del planeta ocu- enfriamientos en el planeta. rrieron en masas continentales que por los Estas y otras razones serían las responsables efectos de la deriva se ubicaron en altas latitu- de un englazamiento y es posible, además, que des de tipo polar. El aumento de la nubosidad no sean siempre las mismas razones sino una y de la capa de nieve, hace crecer el albedo del combinación de algunas de ellas en forma ale- planeta en la región por lo tanto la radiación atoria. solar calienta menos en esos lugares, sumado a Dadas estas condiciones se puede desarro- la oblicuidad de los rayos, por efecto de la llar un glaciar y además los suelos pueden lle- inclinación del eje de la Tierra respecto de la gar a congelarse (perma frost = se forman por eclíptica, que tienen que atravesar más atmós- razones climáticas). Se conocen en el mundo fera perdiendo su efectividad calórica, produ- espesores de permafrost de hasta 600 metros. cen un efecto de realimentación de las condi- Ocurren en zonas glaciares y periglaciares. El ciones de englazamiento. No obstante todas flujo de calor interno de la Tierra es el 0.1% de estas razones hubo varias veces en el pasado la radiación procedente del Sol. Se forman geológico y hoy en día también lo vemos, un cuando la temperatura media anual es menor retiro glaciar, que hacen suponer que además de -1Cº). intervienen otras variables que aún el hombre El hielo glaciar se forma por acumulación no puede valorar satisfactoriamente y que pro- nival, cuando esta acumulación alcanza los 10 vocan el calentamiento global. m de espesor genera suficiente presión que Entre 1645 y 1745 se registró una disminu- comienza a hacer recristalizar al hielo pasan- ción de las manchas solares generando lo que do, con el aumento de la presión, a distintos se denominó el “Mínimo de Maunder”. En ese estados. Una síntesis de este metamorfismo es: período hubo un aumento de la actividad vol- nieve€nevé€hielo. El hielo sometido a pre- cánica explosiva en el mundo. Todo ello llevó siones superiores a los 2 km de espesor posee a un enfriamiento del Planeta que se denomi- una densidad mayor que la del agua por lo nó “Pequeña era Glaciar”. Se pensó que cual si llega al mar no flota. Estas diferencias comenzaba una nueva era glaciar planetaria, de densidad del hielo, debidas a las presiones sin embargo ello no ocurrió y sí gradualmente sufridas, crea hielos con densidades distintas: comenzó un calentamiento que en estos últi- los que la poseen parecida a la del agua de mar mos años se fue haciendo más notable (en los flotan a media agua generando un peligro meses de septiembre y octubre del 2005 se pro- para los navegantes ya que ni los radares ni a dujeron manchas solares de dimensiones simple vista se los puede detectar. nunca vistas). Sin embargo estos procesos (de El hielo cristaliza en el sistema hexagonal, enfriamiento o calentamiento) se miden a lo pero el hielo de agua que se encuentra en los largo de decenas o miles de años, así que aún cometas es un polimorfo que cristaliza en el se puede esperar que ocurra un reversión del sistema cúbico.

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¿Qué es un glaciar? En el mundo los lugares englazados son: Continente Antártico, el Polo Norte (mar conge- Un glaciar es una masa de hielo formada lado), la Península de Baffin en Canadá, el Hielo principal mente por compactación y recristali- Patagónico N y S en la Patagonia Argentina- zación de la nieve y que fluye en la actualidad Chilena, y en las altas cumbres cordilleranas. o ha fluido en el pasado. El trabajo erosivo de un glaciar (exaración) es En los Alpes centrales se reconocen para la puramente mecánico, trabaja en forma de zapa a última glaciación seis pulsos glaciares de modo de una lima gigantesca sobre la superficie acuerdo al siguiente esquema: GEOMORFOLOGÍA rocosa, triturándola, limándola y estriándola. ———————- 20.000 años Würm ———————- 80.000 años interglacial ———————- 100.000 años Riss ———————- 300.000 años interglacial ———————- 400.000 años Mindel ———————- 540.000 años interglacial ———————- 800.000 años Günz ———————- 900.000 años interglacial PLEISTOCENO ———————- 1,4 M.a. Danubio ———————- 1,7 Ma. interglacial ———————- 2,4 M.a. Biber PLIOCENO ———————- 3,3 M.a.

Además en la historia previa a los 3,3 Ma del de mayor desarrollo fue la del Paleozoico supe- Planeta se reco nocen otras glaciaciones: dos en rior, que afectó al Continente Gondwana. el Precámbrico una hace 1.000 Ma y la otra hace 700 Ma, en el Paleozoico inferior (Ordovícico, En la Figura 253 se representa el balance gla- aprox. 450 Ma) y en el Paleozoico superior ciar en lo que se denomina zona de acumula- (Carbónico-Pérmico, aprox. 280 Ma). Quizás la ción y zona de ablación (fusión del hielo).

Balance de masa del hielo glaciar

En épocas de englasamiento zona de acumulación zona de ablación la línea de equilibrio se desplaza a la derecha acumulación línea de equiibrio

zona de nieve fangosa (slush) ulación vector del movimiento superficie del acum del hielo que mantiene año anterior ab ablación el equilibrio ulación lación acum pérdida ganancia neta neta balance anual ablación g a n nci pérdida balance anual Figura 253. Representación del balance glaciar.

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TIPOS DE GLACIARES artesa y valle colgante Los glaciares se pueden clasificar funda- men-talmen te en dos tipos:

a) Glaciares alpinos o de valle: confinados a cursos más o menos definidos, con flujo en un sentido determinado. GEOMORFOLOGÍA b) Calotas o glaciares de manto: constitui- dos por mantos continuos de mayor espesor que los anteriores (3.000 a 4.000 m en la Antártida), en ellos el hielo tiene un desplaza- miento en todas direcciones y preferentemen- Figura 254. Artesa principal y valle colgante coales- te radial respecto al centro o centros de ali- cente. mentación (Campo de Hielo Patagónico Argentino-Chileno, Groenlandia e isla de Crestas dentadas, Figura 255: la erosión Baffin en Canadá). retrógrada producida en las cabeceras de los circos glaciarios, dará como resultado crestas denta das en una alternancia de cols (“porte- GLACIARES ALPINOS, FORMAS zuelos”) y agujas y horns. EROSIONALES: agujas Circo, Figuras 254 y 256: son cuencas con formas de anfiteatros de paredes verticales o muy empinadas, con un piso ahuecado que termina en un escalón o umbral y se lo encuen- tra generalmente en las cabeceras de los valles glaciarios. cols arista Artesa glaciaria, Figura 255 y 256: la mayo- (arete) ría de las artesas fueron en un principio valles horn fluviales. Una artesa comienza normalmente a CIRCO partir del umbral del circo glaciario. El perfil longitudinal muestra un diseño accidentado crestas dentadas con escalones y el perfil transversal tiene nor- malmente forma de U o de catenaria. Valles colgantes, Figura 254: en contraste Figura 255. Perfil y dibujo en planta por curvas de con los valles fluviales, cuyos afluentes nor- formas de una cresta dentada. En el perfil se apre- malmente se unen en forma concordante a un cian agujas alternadas por col. mismo nivel, las artesas glaciarias principales normalmente tienen valles afluentes que se unen a la misma sin concordancia (los pisos FORMAS DEPOSICIONALES respectivos se encuentran a distinto nivel) y por ello se los denomina valles colgantes. Los depósitos glaciarios están caracteriza- dos por ser un agregado clástico no selecciona- do de elementos de dimensiones muy dispa- res, desde arcillas hasta bloques y carentes de estratificación. Este material sedimentario se denomina till que cuando está litificado se denomina tillita.

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Las formas deposicionales se denominan Morenas frontales o terminales, Figura 256 morenas y se las puede clasificar en: y 257: marcan el límite del frente de avance del hielo. Morenas de fondo, Figura 257 son aquellas Morenas de retroceso, Figura 256 y 257: son que corresponden a la acumulación dejada por las que marcan las sucesivas posiciones del el hielo al derretirse (ablación) a lo largo y frente del glaciar en su retiro hacia las cabece- ancho del valle que ocupó. ras, se disponen de igual forma que las morenas Morenas laterales, Figura 257: son las que terminales. Son antiguas morenas terminales. quedaron a lo largo del valle, en los flancos del Morenas centrales, Figura 257: formadas GEOMORFOLOGÍA mismo, resultante de los escombros desplaza- por la coalescencia de morenas laterales de un dos y acumulados por el hielo. tributario con el colector principal.

zona de alimentación zona de ablación rimaya

CIRCO seraks altura de nieves perennes

HIELO laguna frontal morena frontal

Figura 256. Perfil longitudinal de un glaciar de tipo alpino.

CIRCO morena laterales

morena centrales A laguna frontal

morena frontal hielo

B B A paredes estiradas

CIRCO morena basal o de fondo

Figura 257. Vista aérea y perfil transversal (AB) de un glaciar de tipo alpino. Se aprecian la posición de los distintos tipos de morenas.

Es común que un paisaje glaciar se desarro- costa patagónica chilena se desarrollan fiordos lle encima de un paisaje fluvial y viceversa por (término escandinavo) que son los valles gla- razones de cambios climáticos, en la Figura ciares cuando desembocan en el mar o cuerpos 258 se ejemplifica un caso. En ciertos sectores de agua. de planeta, como la costa escandinava o la

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cascada

GEOMORFOLOGÍA retirado el glaciar la sedimentación si el glaciar desemboca se desarrolla un fluvial rellena el Figura 258. Evolución de pai- ciclo fluvial en el mar la artesa valle glacial y la luego del retiro del hielo saje glaciar a uno fluvial. erosión obra un puede ser ocupada por Caso en que el glaciar desem- relieve fluvial. el mar (fiordo). boca en el mar (fiordo). Los fiordos son valles glaciares inundados por el mar.

CALOTAS DE HIELO, FORMAS del flujo del hielo. Algunos autores opinan que EROSIONALES son formas erosionales. Cadilitos: clastos alóctonos transportados Planicies glaciarias limadas o exaradas: es por el hielo (iceberg, témpanos) caídos en el el rasgo geomórfico más típico de la glaciación fondo de un cuerpo de agua, Figura 259. continental. Son superficies estria das, acanala- das y pulidas, normalmente de gran distribu- +++ granito +++ ción areal. nm témpano

FORMAS DEPOSICIONALES ++ cadilito +++ Morenas de fondo: tienen el mismo origen 1º 2º que las de glaciación alpina, pero con una dis- tribución areal mayor, no están encauzadas como aquellas. Son acumulaciones mantifor- Figura 259. Bloque granítico flotando sobre un tém- mes de material detrítico glaciario y pueden pano y luego caído del témpano en medio del océ- llegar a configurar una gran llanura denomi- ano (cadilito). Su presencia, clasto alóctono, puede nada llanura de till. indicar una zona englazada próxima. Morenas terminales o frontales o morenas de retroceso: al igual que las de origen alpi no, marcan el frente de avance del hielo. Son muy FORMAS GLACIFLUVIALES importantes para el glaciólogo o el geomorfó- logo pues marcan el alcance que tuvo el hielo Gran parte de los materiales adquiridos por y la historia de los avances y retrocesos glacia- el glaciar, son transportados y depositados por res. La materia orgánica que puede contener el los ríos que fluyen sobre, dentro, en los bordes, till al ser analizada para el método 14C puede más allá o debajo del glaciar; los depósitos de datar el evento o los eventos glaciares. Así se tal origen se denominan fluvioglaciares. determina que una glaciación avanza o retro- Pueden mantener algunas de las característi- cede a pulsos y no de forma continua. cas de los detritos glacia rios, pero el grado de Drumlins: son lomas alargadas de base selección y de redondeamiento de los clastos elíptica, formadas en el acarreo glaciario o till. es proporcional a la distancia que han sido Generalmente aparecen en grupos de lomadas transportados por el río. paralelas, indicando el eje mayor la dirección

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Eskers: son crestas sinuosas de arena y ser elíptica a casi circular. Ello no modifica grava, seleccionadas y algo estratificadas, se substancialmente la cantidad media de cree que representan rellenos de canales flu- calor que recibe la Tierra. Cuando la órbita viales, ya sea sobre, dentro o en la parte infe- es circular el calor del Sol es más parejo lo rior del gla ciar. Se los puede encontrar tam- largo de todo el año, mientras que cuando bién, raramente, en glaciación alpina. la órbita es elíptica hay veces que el Planeta Kame: lomas bajas y empinadas de hasta 50 está más cerca del Sol y recibe mayor radia- m de altura, constituidas por arena y gravas ción y hay veces que está más alejado sien-

mal seleccionadas y depositadas por el agua. do ésta menor produciéndose un contraste GEOMORFOLOGÍA Se forma en los bordes del glaciar. Normal- de insolación según la época del año, pero mente corresponden al relleno de grietas. A el promedio de calor es el mismo. veces forman conjuntos que se denominan El segundo efecto se trata de un ciclo del topografías de “altos y bajos”. orden de 40.000 años, al cabo de los cuales la inclinación del eje de la Tierra varía. En la actualidad la inclinación del eje de rotación FORMA DEPOSICIONALE de la Tierra respecto al plano de la órbita GLACILACUSTRE solar es de 23º40’ de tal manera que en diciembre el polo sur está más próximo al Varves: estos depósitos sedimentarios lacus- Sol de modo que tenemos el verano en el tres ocurren tanto en la glaciación alpina como hemisferio sur y el polo norte más alejado continental. Corresponden a un depósito sedi- del Sol de tal manera que tenemos invierno mentario constituido por una alternancia de en el hemisferio norte. A la inversa en julio capas (láminas) de areniscas finas (verano) y donde es el polo norte el que está más pró- pelitas (invierno). Cada dupla indica un año xima al Sol y por lo tanto es el verano del de sedimentación. De acuerdo al espesor de hemisferio norte y el invierno del hemisfe- las láminas se pueden deducir condiciones cli- rio sur. Esta inclinación del eje de giro de la máticas y de actividad solar. Tierra respecto a la eclíptica es la que define las estaciones climáticas del Planeta. La inclinación del eje de la Tierra varía LOS PERIODOS GLACIARES ( extraido entre 21,80º y 24,40º en el lapso de 40.000 de “Génesis”, J. Gribbin. Biblioteca años y cuanto mayor es la inclinación más Científica Salvat, 48, 1986). pronunciados son los cambios estacionales mencionados, de tal manera que los mile- Milutin Milancovic alrededor de la déca- nios con menor inclinación poseen una dis- da del 20 propuso ideas cosmológicas sobre tribución más pareja de la radiación solar. el origen de las glaciaciones. Ya a principios El tercer efecto se debe a que la Tierra se de siglo Alfred Wegener, al postular las tambalea en su giro sobre sí misma como ideas de la deriva continental, se refería a un trompo. El eje polar va dibujando una los cambios climáticos que producían las circunferencia en el cielo durante un perío- glaciaciones por los efectos en cambios en do de 26.000 años (movimiento de prece- la dinámica celeste del Planeta. sión). Esta oscilación es el resultado del Milancovic atribuyó los cambios climáti- efecto de gravitación que tienen principal- cos que producían las glaciaciones a tres mente el Sol y la Luna sobre el planeta y cambios cíclicos en el movimiento de la puede modificar la cantidad de calor que Tierra que se combinaban y generaban alte- llega a diferentes partes de la Tierra y en raciones en los efectos de la intensidad de la diversas épocas del año, aunque la insola- radiación solar que llega a distintas latitu- ción media anual del planeta no varía. des del Planeta en distintas épocas del año. La combinación de estos tres efectos origi- El primer efecto, no es el más importante, na un complejo de variaciones sobre el calor ocurre en períodos que van de 90.000 a de las estaciones de los hemisferios norte y 100.000 años, se debe a que la órbita pasa de sur, mientras que la cantidad de calor total

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permanece invariable. Ello explicaría el isótopo pesado del oxígeno del agua, hielo avance y retroceso de los hielos de acuerdo y atmósfera de cualquier época nos facilita con la actual distribución de los continentes. un termómetro natural. Dado que dichos Qué sería necesario que ocurra para isótopos (O18) son más pesados que los del entrar en una nueva época glaciar? La res- O16 las moléculas de agua que lo contienen puesta más evidente es la de tener veranos se evaporan con menos facilidad. La canti- fríos para que la nieve se mantenga a lo dad relativa de O18/O16 encontradas en largo del año. Una vez que se creen los cam- distintas capas de sedimentos o de hielo de

GEOMORFOLOGÍA pos de hielos ellos mismos, por su alta un glaciar nos dan una medida muy preci- reflectancia, aumentarían el albedo del sa de la temperatura de la Tierra. El oxíge- Planeta, reflejando una mayor proporción no de los sedimentos se encuentra princi- de los rayos solares, produciéndose un con- palmente en los carbonatos de organismos secuente enfriamiento que aumentaría la fósiles. Estos mismos carbonatos nos dan la masa helada. De acuerdo con el modelo de posibilidad de calcular la edad por el méto- Milankovic, las épocas glaciares solo pue- do del C14 hasta unos 100.000 años]. den desarrollarse cuando los movimientos Investigadores del Lamont Geological de la Tierra posibiliten veranos fríos, por Observatory de Nueva York publicaron en ejemplo en el hemisferio norte. En el sur el 1976 la evidencia principal que apoya las modelo se invierte, el polo está cubierto por ideas de Milankovic. Estudiaron capas sedi- un continente que a su vez está cubierto por mentarias del fondo oceánico que represen- una capa de hielo y además rodeado por tan unos 450.000 años, de las que se toma- mar. La nieve que cae sobre el mar se funde ron y analizaron muestras cada 10 cm que y, por lo tanto, la única forma de que la capa representan 3.000 años cada una. Con el de hielo se ensanche es que se den invier- análisis de los resultados construyeron una nos tan fríos que el mismo mar se congele. curva temperatura/años en la cual se ve Una vez congelado, incluso el calor del una precisa correspondencia con los ciclos verano ardiente puede ser reflejado por el previstos por Milankovic. De acuerdo con aumento del albedo del Planeta sin que se esta curva y teniendo en cuenta la evolu- funda totalmente. De tal manera que para ción de los ciclos se postula que debemos que se englace el hemisferio sur necesita- estar entrando en una etapa de enfriamien- mos inviernos muy fríos. Que es lo que pro- to planetario (ver diagrama) si ello todavía vocarían los ciclos de Milankovic, veranos no se verifica habría que evaluar la posible frescos en el norte e inviernos muy fríos en acción antrópica respecto al calentamiento el sur puesto que el verano del norte coinci- global actual. de con la misma órbita de la Tierra con el invierno en el sur. Las evidencias geológicas indican que El volumen de los hielos terrestres desde el Precámbrico superior (aprox. 700 Ma) hasta la actualidad ocurrieron a nivel ¿Cual era el volumen de los casquetes de planetario cuatro grandes glaciaciones. Esta hielo en el último máximo glaciar, hace unos fue en su momento la crítica más grande a 20.000 años? Milankovic , pero estudios posteriores a la Según nota editorial de la Revista Mundo década del 50 fueron apoyando las ideas y Científico (219:6, 2000) para estudiarlo,el méto- cálculos de este autor especialmente con el do más directo es reconstruir el nivel marino, estudio de los sedimentos del fondo oceáni- que evoluciona según el avance y retroceso de co y de los sedimentos contemporáneos de los glaciares. Pero los índices seguros y mante- las áreas continentales tanto en su conteni- nidos al amparo de las perturbaciones tectóni- do fósil, como, especialmente, en el estudio cas son raros. Basándose en nuevos datos pale- de las paleotemperaturas sobre la base de la ontológicos descubiertos en sedimentos aus- relación isotópica O18/O16 del agua, del tralianos estables y en las informaciones regis- hielo y de la atmósfera [la proporción del tradas en los corales de Barbados, un equipo

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de investigadores de Canberra ha estimado ACCIÓN GEOMÓRFICA MARINA que el nivel medio del mar de la época se situa- ba entre 130-135 metros por debajo del nivel En la acción geomórfica marina, los tres actual. Esto representa 52 millones de km3 de tipos de movimientos que efectúan el trabajo hielo más sobre tierra firme que hoy en día, gradacional son: las olas, las corrientes mari- cuyo volumen medio presente es de 32 millo- nas y las mareas, siendo estas últimas, en 3 nes de km . Tras 3.000 años de relativa estabili- general, de menor importancia. Las olas pue- dad, de -22.000 a -19.000 los océanos habrían den efectuar atric ción y abrasión del material

conocido una subida repentina que marcaría el detrítico. Las olas de tormentas pueden reali- GEOMORFOLOGÍA inicio de la fusión de los casquetes. En sólo 500 zar mucho más trabajo geomórfico en un corto años, el nivel medio habría ganado 15 metros tiempo que las olas comunes en muchos y los hielos habrían perdido el 10% de su volu- meses. Las corrientes son agentes erosivos de men (según K.Lambeck et al., Earth Planet, Sci. poca importancia, pero son agentes de trans- Lett., 180, 513, 2.000). porte efectivos. Los tsunamis (término de ori- gen Japonés) corresponden a una serie de olas que pueden desarrollar una velocidad de pro- SUELOS ESTRUCTURALES O pagación de hasta 900 km/h y dar varias vuel- POLIGONALES tas a la Tierra. Pueden tener una amplitud de hasta 70 metros. Son generadas principalmen- En regiones planas con derrubio glacial y te por terremotos submarinos que provocan por los efectos de repetidos congelamientos y los maremotos, otras veces por grandes des- descongelamientos del permafrost los clastos predimientos de materiales volcánicos que se glaciarios se reordenan formando una malla deslizan de zonas insulares y continentales en poligonal característica. Cuando el terreno va los cuerpos de aguas. tomando inclinación los polígonos se van alar- gando hasta convertirse en listones de piedra como indica la Figura 260. Los ríos de piedra PROCESOS DE EROSIÓN MARINA formados por detritos glaciarios angulosos con clastos de 25 a 50 cm de diámetro son for- Acción hidráulica: es el arrastre del material mas de acumulación no muy frecuentes en suelto por el agua en movimiento. El efecto terrenos con pendientes no muy pronunciadas compresivo realizado por el oleaje sobre las y con características climáticas similares a rocas, aprovechando diaclasas y fisuras, hace donde se forman los suelos poligonales, en el que los bloques se separen; el retroceso del pais se los puede encontrar en las Islas agua, está acompañado por una expansión Malvinas y en las partes altas de la Sierra de súbita del aire, que ayuda a disgregar aún más Tepuel en la Provincia del Chubut. a la roca. Corrasión: es el proceso más efectivo de la erosión marina, ocurre cuando las olas, arma- das con fragmentos de rocas (arena, grava, etc.), los arroja contra la costa utilizándolos a modo de herramientas, produciendo el efecto abrasivo. Corrosión: es el efecto químico disolvente del agua de mar carga da con sales en solución sobre las rocas.

FORMAS EROSIONALES Figura 260. Suelos poligonales (a) y de listones de piedra (b). Acantilados marinos: el límite de una costa, generalmente está marcado por una escarpa

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que resulta del trabajo de erosión de las olas. TIPOS DE COSTAS Se caracteriza por sus paredes casi verticales. Desde la base del acantilado hacia el mar, se Fundamentalmente nos referiremos a dos desarrolla una terraza por la acción erosiva de tipos de costas: las olas, que se denomina terraza de erosión de ola. Esta terraza puede terminar abrupta- Costas de emersión: corresponden a aque- mente o pasar gradual mente a una superficie llas cuyos caracteres son el resultado del des- plana, resultado de la erosión de las olas o censo relativo del nivel del mar. Es común en corrientes denominada plataforma de abra- este tipo de costas, la acumulación de sedi- GEOMORFOLOGÍA sión. mentos marinos no consolidados, las playas y las barras son típicas, Cuando las barras adquieren una elevación suficiente como para FORMAS DEPOSICIONALES sobresalir del nivel del agua en forma perma- nente, constituyen una restinga. Entre ésta y la Playas: la terraza de erosión puede estar línea de costa se origina una laguna litoral o cubierta por depósitos transitorios de arena y albufera que se comunica con el mar durante grava denominados playas. las altas mareas o en tormentas. Finalmente, con el retroceso del mar, la laguna litoral pier- Barras: este término presenta un significado de su conexión con el mismo., constituyéndo- genérico y son depósitos de arenas y gravas, se en una zona pantanos que son rellenados de forma estrecha y alargada, generalmente luego por sedimentos terrígenos y bordeados paralelos a la costa. Se forma en el fondo mari- por cordones litorales. no por acción de las olas y corrientes (se cono- cen corrientes profundas con una velocidad de Costas de inmersión: son aquellas cuyos 5 km/h). Según su forma y posición se les caracteres son el resulta do del ascenso relativo denomina espiga, ganchos o barras en media del nivel del mar y por consiguiente un avan- luna. Entre las barras y la tierra firme se puede ce de la línea de costa hacia el continente emer- formar una albufera o laguna litoral formada gido. Estos tipos de costas están caracterizados por el cierre de una entrante (caleta y/o por valles inundados, que darán como resulta- bahía) de la costa. La Figura 261 muestra la do, rías y fiordos, según la inmersión se halle formación de una albufera o laguna costanera afectando una morfología fluvial o glaciar res- por crecimiento de una barra. pectivamente; también son típicas las bahías profundas, acantilados elevados, etcétera.

El avance del mar, tierra adentro, elabora bahía una plataforma de abrasión, acumulándose el (albufera) material erodado en una plataforma de acu- mulación donde las olas y las corrientes son incapaces de remover todo el material deposi- tado limitándose su trabajo a la redistribución de los tamaños. En la Figura 262 se aprecian las geoformas de una costa acantilada con des- barra arrollo de la plataforma de erosión y la terraza sentido de la de acumulación de olas. corriente litoral

Figura 261. Formación de una albufera por creci- miento de una barra creada por la corriente litoral.

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Figura 262. Elementos geomórficos de una costa acantilada.

La Figura 263 muestra una costa acantilada en la parte izquierda de la figura. Al mismo en ascenso. La erosión marina aprovechando tiempo hay desarrollo de dos niveles de terra- el diaclasamiento de las rocas del acantilado zas marina, la superior de mayor desarrollo y genera primero un arco, luego continua la ero- la inferior próxima al nivel actual es posterior sión hasta que cede el techo del mismo y se a la formación del arco, indicadoras del anti- forma un pedestal como se observa, de un guo nivel del mar. estado anterior de esta evolución geomórfica,

terraza marina pedestal

arco

......

Figura 263. Costa acantilada con formación de arco y pedestal y niveles de terrazas marinas.

ATOLONES Posteriormente, otros autores explicaron otras alternativas como por ejemplo: que los Darwin entre 1831 y 1836 en su viaje con la corales formadores de atolones crecen desde embarcación Beagle, entre otras cosas explicó una profundidad de 50 m hasta el nivel de la la formación de los atolones (arrecifes de superficie sin necesidad del hundimiento del forma anular con una laguna en el medio), aparato volcánico; otra que dice que el mar como crecimientos arrecifales alrededor de descendió de nivel por englazamiento de los aparatos volcánicos emergentes de las aguas casquetes polares y las colonias coralinas del Pacífico ecuatorial, a medida que el volcán acompañaron el descenso, hasta que el enfria- se hundía por su propio peso el arrecife iba miento del agua frenó el crecimiento hasta el creciendo buscando las condiciones óptimas nuevo calentamiento que hizo volverlos a cre- de vida llegando a sobrepasar la parte cuspi- cer; otra explica que los corales crecen tanto dal del aparato volcánico que ya se encontraba hacia arriba como hacia los laterales quedando sumergido. deprimidos los centros por derrumbe.

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ACCIÓN GEOMÓRFICA EÓLICA dreikanter), como se aprecia en la Figura 264.

La erosión eólica es muy importante en las einkanter regio nes áridas donde hay escasa vegetación y donde el trabajo fluvial es mínimo; pero la acción del viento también puede ser signifi - cativa en otras regiones húmedas. El viento transporta el material por suspen- dreikanter sión, saltación y/o tracción. Debido a la menor GEOMORFOLOGÍA viscosidad del aire respecto del agua, acarrea partículas de menor tamaño y las deposita 1 cm más rápido con una mayor selección. También transporta en solución gaseosa que es el caso Figura 264. Ventifactos, einkanter y dreikanter. de la sal contenida en microgotas en el aire en las zonas marinas (éste último efecto se pone en evi dencia claramente en la oxidación de los Deflación: arrastre y levantamiento del materiales de hierro en zonas marinas). material suelto por el viento. Este efecto pro- La erosión eólica se manifiesta de tres mane- duce cuencas de deflación, o sea depresiones ras: debidas a la acción del viento, pudiendo llegar Abrasión o corrasión: acción natural del a tener dimensiones considerables, longitudes golpeteo de la arena levantada por el viento o del orden de 300 m a 50 km y hasta 100 m de sea es el desgaste de las superficies de las rocas profundidad, son comunes en nuestra por el impacto de los fragmentos. El efecto del Patagonia, por lo general tienen un arrumba- impacto produce el pulimento de los clastos y miento WE según la dirección de los vientos forma ventifactos o sea rodados facetados o fuertes que las generan. En la Figura 265 se ve tallados con una o más facetas (einkanter y la evolución de un bajo de deflación.

Niveles de terrazas de rodeados cubren sedimentitas finas y friables

sedimentitas finas y friables viento 2do nivel de terraza 1er nivel 1er nivel de terraza talud

I

El viento vuela el material fino y rodados del 1er comienza a producirse el bajo nivel de terraza viento viento talud 2do nivel

II III 2do nivel

Figura 265. Evolución en la formación de un bajo de deflación.

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El barniz del desierto en parte es el produc- to de la abrasión eólica, pero más comúnmen- te los revestimientos de óxidos de hierro y manganeso dan a las superficies de las rocas longitudinales una pátina tipo barniz. trasversales

FORMAS DEPOSICIONALES GEOMORFOLOGÍA Los materiales al ser depositados por el viento dan lugar a dos tipos principales de depósitos: acumulaciones de arena y depósi- tos de loess. Las primeras constituyen los médanos, o sea acumulaciones en forma de colinas bajas, con un perfil asimétrico, con la pendiente mayor (a menudo cóncava hacia arriba) a sotavento, la estrella pendiente menor (convexa hacia arriba) se sitúa a barlovento. El continuo arrastre de la arena de una falda a otra, produce el desplaza- Figura 266. Distintos tipos de médanos. Las flechas miento gradual de la duna en la dirección del indican el sentido de los vientos y el grosor de las viento. mismas indica el viento más frecuente e intenso. Los médanos o dunas se clasifican en: a) Barchans: médanos en forma de media luna con sus “cuernos” tendidos a sotavento, En la Figura 267 pertenece al esquema de un siendo ésta falda cóncava hacia arriba, y el barchan, uno de los médanos más comunes en lado de barlovento convexo hacia arriba, la las zonas desérticas. cara de desliza miento es transversal al vien- to, Figura 267. Tienden a disponerse en cade- sotavento A barlovento nas que se extienden en la dirección de los B vientos más efectivos. Los barchanes son dunas de rápido desplazamiento (decenas de perfil metros anuales) lo que las hace peligrosas Barchan para los países de rápida desetización como Mauritania. b) Transversales: Se forman cuando hay dis- ponible cantidades grandes de arena, en luga- A B res de poca vegetación. Pueden tener alturas de 200 m y longitudes de varias decenas de kilómetros. c) longitudinales: cuando hay dos vientos planta dominantes, en vez de uno solo, se forman bandas o dunas alargadas en forma paralela a Figura 267. Barchan o duna en media luna. Indica el la dirección media de los dos vientos. Forman sentido del viento predominante. crestas agudas con alineación paralela. Su lon- gitud aproximadamente seis veces su altura, Figura 266. El principal mecanismo de transporte de los granos por el viento es la saltación. En cada salto el grano es acelerado por el viento, cuan- do vuelve a caer rebota eyectando uno o varios granos nuevos, o queda atrapado en el lecho

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de arena. Tras numerosos saltos, los granos lle- regular. Estas óndulas se mueven en el sentido gan a la cima de la duna y se acumulan allí del viento y también asciende a lo largo de la hasta que quedan en una situación inestable. duna. También se las observa debajo del agua Luego, por pérdida del ángulo de reposo caen próxima a la línea de costa en las zonas de en avalancha hasta la base de la duna. El pro- playa donde el que provoca el fenómeno es la ceso continua y la duna a través de este meca- corriente marina. nismo se va desplazando y/o cambiando de Los depósitos de loess constituyen mantos geometría. En el lado expuesto al viento la acumulados sobre la topografía existente y no superficie de la acumulación de arena no es muestran formas de relieve características. GEOMORFOLOGÍA plana, sino que está ondulada de un modo

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NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y do en un orden definido y que los fósiles en sí ESTRATIGRAFÍA mismos eran una secuencia cambiante dada por las diversas clases de organismos hallados El término paleontología es compuesto y de en esa sucesión de rocas. origen griego y significa: palaios: antiguo, En 1760 el italiano Giovanni Arduino deter- onto: ser y logos: tratado, o sea que es el trata- minó que las rocas podían situarse en una do de los seres antiguos. Corresponde a la secuencia de edades que denominó Primaria a rama de las ciencias naturales encargada de la más antigua, Secundaria a las intermedias y reconstruir, mediante el auxilio de restos o ras- Terciaria a la más joven. En 1829 el francés tros fósiles, las caracterís ticas fisiológicas y Desnoyers propuso otra división más reciente, morfológicas de los organismos del pasado, Cuartaria. Los términos Terciario y Cuartario

sus relaciones con el medio que habitaron y las aún son de uso. De esta manera se fue estable- ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA leyes que rigie ron su existencia y desarrollo. ciendo el principio secuencial o de datación La Paleontología comprende tanto el estu- relativa (ya que el contendido fósil de un estra- dio de los fósiles vegetales (Paleobotánica), to indica que éste es más nuevo o más antiguo como el de los animales (Paleozoología). Se que otro estrato con otro contenido fósil, pero relaciona íntimamente con la Biología y la no indica cuanto tiempo). Geología. El término fue propuesto por Konrard von Gesner en 1558 ilustró una Charles Lyell en 1838. Sin embargo esta ciencia publicación donde comparaba un cangrejo se venía desarrollando desde antes, de tal actual con otro en estado fósil diciendo que era manera que había conocimientos previos al un cangrejo petrificado pero no llegando a respecto tal como el caso de fósil, (derivado de interpretar que esa forma petrificada tuvo la palabra latina fodere = escavar, ya que había vida antes de quedar petrificado. Posterior- que excavar para extraerlos) que se refería, en mente se los interpretó como organismos que ese entonces, a cualquier objeto que se extraía fueron sepultados por el diluvio universal, o excavando en los afloramientos rocosos tales sino se los interpretaba como “ caprichos de la como minerales, rocas y fósiles propiamente naturaleza”. dichos. Hubo de transcurrir mucho tiempo Una de las personas que dio la interpreta- para que se aplicara el término tal cual lo ción correcta de los fósiles fue el dinamarqués entendemos ahora ya que en esa época no se Niels Stensen (Steno) en 1667. Posteriormente interpretaban correctamente los hallazgos de se hicieron otros avances básicos conceptuales restos vivientes en el pasado. sobre los fósiles, cupo ello al francés El motivo principal del estudio paleontoló- Alexander Brongniart (1811), al italiano gico es que los fósiles constituyen un registro Giovanni Battista Brochi (1814) y al británico de la historia de la vida. Como ésta transcurre William Smith (1815) quienes fueron pioneros a través del tiempo, los fósiles nos indican la de la paleontología. Estos avances consistieron posición temporal del estrato donde se hallan. en establecer el principio de sucesión que dice Para poder llegar a esta conclusión previa- que en una secuencia sedimentaria aparecen mente el hombre debió de reconocer que las distintos fósiles y que vivieron en distintas rocas que contenían fósiles se habían deposita- épocas. El Conde de Buffon (Georges Louis

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Leclerc) en 1778 ya había anticipado esta idea. Diluvio de Noé había sido la última de El mismo Cuvier (creador de la anatomía com- ellas. Este concepto lo siguió el francés parada) junto con Brongniart en 1811 escribió barón George Cuvier (1769-1832) creador sobre este principio. Posteriormente, en 1825, de la anatomía comparada, que explicó que Cuvier, para explicar que muchos fósiles eran cuatro grandes catástrofes, de las cuales el más o menos similares a los animales actuales Diluvio fue la última, explicarían la existen- mientras que otros eran bastante distintos pos- cia de los fósiles en las capas sedimentarias. tuló tres hipótesis: A medida que avanzaban los estudios el número de estas catástrofes iba en aumen- 1) que los fósiles extraños a los organismos to, de tal manera que D’Orbigny (1802- conocidos quizás sigan viviendo en lugares 1857), discípulo de Cuvier, concluyó que inexplorados. para explicar la cantidad de niveles fosilífe- 2) esos fósiles podrían haber sufrido meta- ros ya encontrados eran necesarias unas 27 morfosis. catástrofes. Poco a poco se fue viendo que 3) se habrían extinguido. para explicar la gran cantidad de yacimien- tos fósiles encontrados no era necesario Cuvier optó por la tercera hipótesis, otros tener una visión catastrofista. Según naturalistas de la época optaron por otras. Sin Simpson no se conoce en el Planeta una embargo, a la luz del conocimiento actual las catástrofe en el sentido de Bonnet-Cuvier tres hipótesis de Cuvier eran correctas. Fue que haya hecho desaparecer totalmente la Darwin en 1859 quien resolvió el problema en vida. Si bien hoy en día predominan las su libro “El origen de las especies” ya que: ideas evolucionistas no se puede descartar NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA —Para el caso de la primera hipótesis, se la existencia de catástrofes acompañantes conocían fósiles tanto animales como vegeta- del fenómeno gradual. Es el caso propuesto les que más tarde se descubrieron vivos en en la década del 70 del siglo XX sobre la algún lugar remoto del planeta. desaparición de los dinosaurios (en reali- —Para el caso de la segunda hipótesis, con dad casi la mitad de las especies vivientes) el aumento de las colecciones y del conoci- en tiempos que hoy se conocen como límite miento se vio que es la hipótesis de la evolu- K-T (Cretácico-Terciario). ción que explica mejor la historia de la vida. —Para el caso de la tercera hipótesis, se piensa hoy en día que la mayor parte de las Hoy en día el tiempo geológico se subdivide especies que existieron en el planeta se extin- en categorías jerárquicas que de mayor a guieron. menor subordinación son:

Los Sumerios, pueblo ubicado en la Eón mesopotamia del Tigris y el Eufrates (Irak Era actual) registraron una gran inundación Período hacia el 2800 a de J.C., ello marcó su histo- Epoca ria en antes del Diluvio y después del Edad Diluvio. Este Diluvio quedó en la historia del pueblo Hebreo y quizás también en los Griegos y figura en el Génesis del antiguo Los Eones, Eras, Períodos y Epocas tienen Testamento con la historia de Noé y su nombre de aplicación universal, las edades tie- barca. Relatos bíblicos de este tipo hicieron nen nombres según las regiones y los propósi- pensar a científicos de una época en el tos. La siguiente Tabla 45 sintetiza la historia catastrofismo. Así el naturalista Suizo geológica: Charles Bonnet (1720-1793) pensaba que los fósiles eran restos vivientes que murieron en una catástrofe planetaria que sucedía periódicamente y consideraba que el

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Extinción en el Pérmico Arqueozoico (4600-2500 Ma) y Proterozoico (2500-570 Ma) guardando Precámbrico como Según nota editorial de la Revista Mundo un término informal aunque útil en muchas Científico (219: 9, 2000) hace 250 Ma, a finales ocasiones. del Pérmico y principios del Triásico, la Tierra conoció la mayor extinción en masa: Arqueozoico: Vida antigua desaparecieron cerca del 90% de las especies Proterozoico: término compuesto que signi- marinas y terrestres existentes en ese tiempo. fica “vida primitiva”. Al examinar las fascies de los estratos sedi- Fanerozoico: término compuesto que signi- mentarios en 7 puntos de la cuenca del fica “vida visible”, se refiere al lapso que se Karoo, en Sudáfrica, científicos norteameri- desarrolla a partir del Cámbrico, hace unos canos mostraron que la geometría de la red 570 Ma, y en cuyas rocas comienzan a prolife- fluvial cambió bruscamente a finales del rar los fósiles, hasta nuestros días. Pérmico, a causa de la desaparición de las Precámbrico: se refiere a todo lo anterior al plantas y pasó de un sistema de meandros a período inicial del Paleozoico. un sistema de ríos entrelazados. Las finas Era (del Latín: aera = duración), una de las lentes de limo dejaron paso a espesas capas grandes unidades geocronológicas. horizontales de areniscas, una transición que denota modificación en las condiciones de Paleozoico: término compuestos que signifi- sedimentación. Mientras las primeras son ca “vida animal antigua”. Denominado así en típicas de un lento proceso de derrubio y de 1838 por el clérigo geólogo británico Adam sedimentación de los ríos con meandros, las Sedgwick. segundas indican una potente corriente y Mesozoico: término compuestos que signifi- ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA velocidad de sedimentación elevada propia ca “vida animal intermedia”. Este término fue de los ríos menos sinuosos. Se sabe que estos creado en 1840 por el paleontólogo británico últimos fueron muy comunes hasta el John Phillips quien era sobrino de Williams Silúrico, hace 400 Ma, y que fueron reempla- Smith, fundador de la paleontología como zados progresivamente por los ríos con ciencia. meandros, a medida que la flora se desarro- Cenozoico: término compuesto que significa llaba y estabilizaba los suelos gracias a sus “vida animal reciente” creado por John sistemas de raíces. Su reaparición repentina Phillips en 1840. Subdividida en Terciario ( de con características regionales a finales del 65 Ma a 1,8 Ma) y Cuartario o Cuaternario (de Pérmico, luego de su desaparición y varios 1,8 Ma al presente). millones de años más tarde, apoya la tesis de una catástrofe generalizada y rápida a escala Estos tres últimos términos indican que las geológica (de P.D.Ward et al., Science, 289, eras se han definido principalmente en fun- 1740,2.000). ción de su paleobiología.

Períodos (corresponden a subdivisiones de las Eras): TERMINOLOGÍA DEL CUADRO ESTRATIGRÁFICO PERÍODOS DEL PALEOZOICO Eón (del Griego: eion = eternidad), unidad geocronológica mayor, involucra a las eras Cámbrico: Cambria = nombre romano del transcurridas durante los últimos 570 Ma de la país de Gales, término creado por Sedgwick en historia terrestre. Se lo denomina Fanerozoico. 1835. El tiempo que media entre los 570 y 4600 Ma Ordovícico: por Ordovices, tribu celta pre- (origen de la Tierra) generalmente ha sido romana, creado en 1879 por el paleontólogo denominado Precámbrico, pero actualmente británico Lapworth. Este término fue creado se prefiere reemplazarlo por el de los eones para reemplazar a lo que anteriormente se

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denominaba Silúrico inferior y Cámbrico TERCIARIO superior. Silúrico: por Silures, otra tribu galesa pre- Paleoceno: del Gr.: palaos = antiguo; kainos romana, creado en 1835 por el paleontólogo = reciente, o sea antiguo reciente. británico Roderick Murchison. Eoceno: del Gr.: eos = aurora; kainos = Devónico: de Devonshire, condado inglés, reciente, o sea principio del reciente. lo propusieron en 1839 Adam Sedgwick y Oligoceno: el Gr.: oligo = poco; kaino = Roderick Murchison. reciente, o sea poco reciente. Carbonífero: Por la abundancia de carbón Mioceno: del Gr.: meion = menos; kainos = en las rocas de dicho período en Europa. El reciente, o sea menos reciente. término fue propuesto por William Daniel Plioceno: del Gr.: pleion = más; kainos = Conybeare y William Phillips. En Estados reciente, o sea más reciente. Unidos de Norte América las rocas de esa edad también poseen carbón y a los estratos equivalentes al Carbonífero inferior europeo CUARTARIO O CUATERNARIO lo denominan Mississippiense de acuerdo con Alexander Winchell (1869); posteriormente Pleistoceno: del Gr. Plei = más, el más Henry Shaler Williams (1891) denominó reciente. Pennsylvaniense a las rocas del Carbonífero Holoceno: del Gr. holo = todo, kainos = superior. reciente, o sea eteramente reciente o simple- Pérmico: de Perm, localidad ubicada en mente la actualidad. Rusia al oeste de los Urales. Término propues-

NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA to por Murchison en 1841. Estos términos son meramente cronológicos, cuando se aplica a un grupo de rocas se usa los equivalentes cronoestratigráficos: PERÍODOS DEL MESOZOICO Eonotema (constituido por dos o más siste- Triásico: Período caracterizado en Alemania mas) por tres unidades. Término fundado en 1831 Sistema (constituido por dos o más series) por el naturalista alemán Friedrich von Serie (constituido por dos o más pisos) Alberti. Piso Jurásico: De los montes Jura, Alpes Franco- Suizo. Término propuesto por el naturalista Por ejemplo el Sistema Cámbrico compren- alemán Alexander von Humboldt en 1858. de todas las rocas formadas durante el período Previamente, en 1829, el naturalista francés Cámbrico; Serie Eocena comprende las rocas Alexander Brongniart usó los términos “ formadas en el Eoceno, etcétera. No obstante terrain jurasique”. estas equivalencias se usan indistintamente Cretácico: creta = calizas arcillosas ubicadas creando a veces confusión. tanto en la costa francesa como inglesa. El tér- El ordenamiento de las unidades litológicas mino fue propuesto por el naturalista francés en función del contenido fósil es la bioestrati- J.J. d’Omalius d’Halloy porque las rocas de grafía, disciplina donde la unidad básica es la esas edad incluían gran cantidad de creta. zona que es el estrato o conjunto de estratos caracterizados por ciertos taxones (o conjunto PERÍODOS DEL CENOZOICO de organismos con nombre propio) o por aso- ciación de taxones. Charles Lyell en 1833 inició las denomina- Ciertas subdivisiones de las épocas de la Era ciones de las épocas de la era Cenozoica usan- Cenozoica y de los períodos de las eras do prefijos de origen griego y como sufijo el Paleozoica y Mesozoica, a veces llamadas épo- término ceno que significa reciente. Esta termi- cas y otras veces llamadas edades, son hoy de nología sufrió muchas modificaciones, incluso uso regional más que universal ya que en provocadas por el mismo Lyell creando todo Europa pueden reci bir un nombre distinto al ello una nomenclatura confusa. de Norte América dado que los conteni dos

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paleontológicos de las rocas de esas edades de dichas regiones son distintos. Estos nombres Primera región Segunda Región regionales se les suele agregar como termina- ______ción el sufijo ense o iense. e Los principios y métodos fundamentales ______asociados a esta jerarquización son los de d e superposición y los de correlación. ______Principio de superposición: en una secuen- c c cia sedimentaria que no ha sufrido perturba- ______ciones tectónicas de importancia (estratos ver- a b ticales, replegados invertidos o sobrecorri- ______mientos) los estratos superiores se depositaron a más tarde, por lo tanto son más jóvenes. ______Principio de correlación: consiste en deter- ______minar si los estratos de una región son de la misma edad a los estratos de otra región. Por ejemplo la Figura 268 muestra un caso: Figura 269. En este caso la secuencia a, b, c, d, e no está completa en ninguna de las dos secuencias ya que el tiempo b falta en la primera y el tiempo d no Primera región Segunda región está representado en la segunda. La causa de ello ______pudo haber sido la erosión o la no depositación de ______estos estratos en sus respectivos tiempos. ¿Cómo e se resuelve por correlación este problema? El NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA ______método es comparar el contenido fósil de los estra- d tos de ambas regiones de tal manera que si la ______—————— ______mayoría de los fósiles de un estrato de un área son c correlación c comparables con los de un nivel de otra región es ______—————— muy probable que ambos estratos tengan la misma b edad, ello es así porque las comunidades orgáni- ______cas han estado constantemente cambiando (evolu- a ción) desde que apareció la vida en la Tierra. ______

Figura 268. Esquema de un caso de correlación Un problema que tiene este método es que la estratigráfica entre dos regiones. En esta correla- biota marina no se puede comparar con la con- ción la secuencia de más antigua a más jóvenes es tinental contemporánea, esta dificultad se pre- a, b, c, d, e. senta para aquellas rocas cuyas edades son menores de 400 Ma ya que antes todos los organismos eran marinos y prácticamente no Uno de los problemas que puede aparecer había vida en las áreas continentales. Este es el en estas correlaciones entre dos regiones dis- motivo porque se usan términos estratigráfi- tantes es la presencia en una de ellas de hiatus cos distintos para secuencias sedimentarias o sea un espacio de tiempo no representado marinas y continentales. litológicamente como se esquematiza en la Otro problema que se presenta en el método Figura 269: de correlación es de tipo biogeográfico o sea que las biotas tanto marinas como continenta- les difieren de un mar o continente a otro. Por ejemplo, aplicando el actualismo la biota con- tinental actual sudafricana es distinta a la biota continental actual sudamericana producida por fenómenos de aislamientos geográficos debido a la deriva continental. América del

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Sur fue un continente isla desde el Cretácico la palinología (Gr.= palyno = rociar, con hasta el Plioceno. Durante ese lapso la fauna polen). evolucionó en forma distinta a otras regiones Todos estos estudios avanzaron con el tiem- del planeta. A ello se agregan las barreras cli- po acumulando información de diversos tipos máticas. En estos casos se puede hacer uso de (biológica, evolución, ecológica, etc.) que per- otros métodos de datación como los radimétri- mitieron conocer mejor los procesos de fosili- cos (datación “ absoluta” ya que estos méto- zación desarrollando una disciplina denomi- dos nos dicen cuantos años más jóvenes o más nada tafonomía (Gr.= taphos = enterrar; nomo viejo son ciertos acontecimientos geológicos = ley) que estudia todos los fenómenos que le respecto de otros) o el paleomagnetismo. ocurren a un organismo desde que muere hasta que es enterrado y fosilizado. Intuitivamente se puede aceptar que de una FOSILIZACIÓN comunidad biológica determinada que vivió en el pasado muchos de sus caracteres se pier- Para que un organismo se llegue a fosilizar, den en el proceso de enterramiento y fosiliza- alguna parte de él o el resultado de alguna de ción, fases de la tafonomía. Existieron gran sus actividades deben subsistir a los efectos cantidad de especies que no pasaron al regis- destructivos tales como el ataque químico y/o tro fósil. A veces la información que no nos la erosión y además, deben de ser reconocibles brindan esas ausencias se pueden conseguir ya que los cambios geológicos que sufre los en otras zonas donde si quedaron fosilizadas sedimentos los pueden modificar mucho. Por en capas de esa edad o en estratos más recien- eso, lo que suele conservarse son las partes tes; por ejemplo los nematodos son hoy en día muy abundantes pero casi están ausentes en el NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA duras del organismo (endo y exoesqueletos, dientes, etc.). Solo hay pocas excepciones registro estratigráfico y seguramente fueron como el caso de los mamuts, en Siberia y abundantes en el pasado pero no se conserva- Alaska, donde se conservan por congelamien- ron con facilidad debido a que no poseen par- to hasta las partes blandas de estos mamíferos tes duras. No solamente suelen desaparecer hoy desaparecidos (solían ser estos restos un las partes blandas de los organismos sino que plato favorito de las cortes de los zares). Otro a veces se destruyen, por los efectos de la ero- caso de conservación perfecta es el de las resi- sión, también las partes duras, todo ello nas de ciertos árboles que han preservado borrando gran parte de la información biológi- insectos. ca del pasado. Las huellas fósiles son indicadoras de las Existen restos de madera de 10 Ma práctica- características del medio y de los organismos mente sin fosilizar (se la puede quemar o que las produjeron, entre ellas se pueden reco- tallar); ciertas moléculas orgánicas complejas nocer tubos, perforaciones e impresiones de como los aminoácidos, supuestamente inesta- gusanos. Los coprolitos, heces fósiles, son bles, se pueden llegar a conservar por unos comunes en ciertos lugares. 360 Ma. En la fosilización puede haber reem- Las pisadas de dinosaurios son famosas en plazos polimorfos como en el caso de ciertas ciertos lugares como en el valle de Connecticut conchillas de aragonita (rómbica) que con el en USA, a través de ellas se puede reconstruir tiempo pasa a la forma estable de calcita (tri-

el tamaño del organismo, si caminaba o corría gonal), ambas de CO3Ca. También el material y a que velocidad lo hacía. La importancia de original puede llegar a disolverse dejando un estas trazas, también llamadas icnitas (del Gr. molde vacío en la roca, si no lo ocupa otra sus- = ichnos = huella o pista), es que son testimo- tancia. nios de la actividad de los organismos, mien- La “petrificación” de madera supone el tras que el fósil común representa al organis- relleno por parte de sílice amorfa de los espa- mo ya muerto. cios dejados por la celulosa, luego el material Los fósiles vegetales son bastante comunes orgánico se descompone y desaparece que- como por ejemplo troncos, tallos y hojas pero dando conservada la morfología del leño; este

a partir de la década del 40 del siglo XX se reemplazo puede ser también de CO3Ca, en comenzó a estudiar el polen desarrollándose ambos casos se conserva la estructura celular

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en forma perfecta. Otro mecanismo natural de res donde el material de origen orgánico es fosilización es la retención, especialmente de reemplazado por pirita. insectos, por resinas de árboles. Estas resinas Uranitización: reemplazo del material orgá- con el tiempo se convierten en ámbar, son nico por óxidos de uranio. famosas las del Báltico, en nuestro país se las conoce en la zona del Valle Encantado en 3.- Carbonización: frecuente entre los vege- Neuquén y Río Negro. tales. El material celulósico de la madera se De tal manera que los organismos y sus ras- convierte en antracita (variedad del carbón tros pueden sufrir el proceso de fosilización natural) con pérdida de metano, agua y anhí- que es el conjunto de fenómenos físico-quími- drido carbóni co. cos que posibilitan su conservación. Este pro- ceso no siempre se da, especialmente los orga- 4.- Impresiones-improntas: cualquier nismos constituidos por partes blandas, ade- estructura orgánica apoyada o presionada más depende del lugar y modo de vida, condi- sobre material blando, deja una impresión que ciones de sepultamiento, características de los luego es conservada en el sedimento. Por sedimentos, etcétera. ejemplo las pisadas de dinosaurios en sedi- Entre los distintos mecanismos de fosiliza- mentos fluviales y lacustres no consolidados. ción que reconoce el hombre podemos citar: En el caso de los vegetales se denominan impronta a la impresión y es el mecanismo 1.- Momificación: el organismo es conserva- más frecuente de fosilización de dicho reino. do, aún, a veces, con sus partes blandas, por congelamiento, caso de los mamut de Siberia; 5.- Moldes: Los moldes externos son las impresiones de los caracteres exteriores de los

por aislamiento del ataque físico-químico del ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA medio, caso de insectos conservados en ámbar organismos. Los moldes internos son el pro- (resina de ciertos vegeta les); por deshidrata- ducto del relleno de los espacios interiores por ción en medios fríos y secos como el caso de material sedimentario más o menos fino. las momias indígenas americanas halladas en altitudes elevadas; etc... 6.- Rastros o huellas (icnitas): impresiones generadas por organismos en los sedimentos, 2.- Petrificación: es el más frecuente. Se pro- por ejemplo son muy típicas las de los tetrápo- duce un reem plazo físico y/o químico, por lo dos. general de las partes duras del organismo, por los efectos del relleno de cavidades, por 7.- Perforaciones: Orificios producidos por disolu ción seguida de recristalización de la ciertos invertebrados marinos en valvas de sustancia original o por el reemplazo molécu- moluscos y en maderas. la a molécula de la sustancia original por otra diferente. De acuerdo al último mecanismo se 8.- Coprolitos: Restos fosilizados de materia reconocen, entre otros, los siguientes tipos de excrementicia. petrificaciones: 9.- Seudo fósiles: estructuras de origen inor- Carbonatación: con presencia de calcita, gánico, fácilmente confundibles con orgánicas, aragonita o dolomita. por ejemplo las dendritas de mangane so o los Sulfatación: el material reemplazante es el conos en conos (ver el capítulo de estructuras sulfato, por lo general yeso. sedimentarias en la Parte II). Silicificación: el material reemplazante es sílice hidratada, o puede ser un silicato como 10.- Problemáticos: son rastros conservados el caso de la glauconi ta. en sedimentos de los cuales no es posible deci- Sulfuración: ocurre en ambientes reducto- dir el origen.

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Un fósil que tiene una gran distribución Linné (1707-1778) (Linnaeus, nombre latiniza- geográfi ca y ha vivido, bajo el punto de do o en forma más vulgar Linneo). Este natu- vista geológico, un corto tiem po, posee ralista clasificó así a todos los organismos importancia muy grande para el geólogo ya conocidos en su época; la estructura linneana que su reconocimiento en distintas capas es desde la categoría más alta o más extensa a sedimentarias en el mundo permite correla- la más baja o restringida: cionarlas. Un organismo con estas caracte- rísticas se denomina fósil guía. Reino Phylum Clase Alguno de los fenómenos que se reconocen Orden en la formación de un yacimiento fosilífero Familia son: Género Especie Biocenosis: es la asociación de vegetales y animales en un biotopo. Esta secuencia puede ser intercalada por Tanatocenosis: es la acumulación y reunión otros términos cuyos prefijos son super , sub e de cadáveres animales y vegetales. Representa infra. Linneo además propuso la denomina- un término medio de la biocenosis. ción binominal que es la utilizada actualmen- Tafocenosis: transporte y enterramiento de te, donde la primer palabra es el genero que se los restos orgánicos. A los elementos autócto- escribe la primer letra con mayúscula y la nos se les suman aquellos procedentes del segunda palabra es la especie que se escribe NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA transporte hidrodinámico. con minúsculas y ambas palabras se escriben con cursiva. Por ejemplo la especie humana pertenece, según esta clasificación, al Homo TAXONES O CATEGORÍA sapiens. Los grados superiores al Genero se escriben En el Planeta, en la actualidad, las formas de con una sola palabra y en plural, con inicial vida existentes posiblemente lleguen a un mayúscula y no en cursiva. Las Familias, número de 7 cifras. Hace unos 3.850 Ma su Subfamilias y Superfamilias si son animales diversificación era muy baja, pero a partir de terminan en idae y si son plantas en aceae, por los últimos 570 Ma, con el inicio del Período ejemplo la Familia del hombre es Hominidae. Cámbrico y en el ambiente marino, se produ- Los grupos superiores al de superfamilia lle- jo una “explosión” en la diversificación. El van nombres que no derivan del género ni registro paleontológico así lo indica pero ade- poseen terminaciones convencionales, son for- más este registro muestra que la mayoría de mas plurales latinizadas, por ejemplo en el las especies que existieron no poseen descen- caso nuestro pertenecemos al orden Primates, dientes actuales, mientras que otras que llega- clase Mammalia, filum Chordata y reino ron hasta la actualidad cambiaron tanto que Animalia. Estos últimos términos pueden tam- se las ubica como especies distintas. Es impo- bién ser usados en castellano, por ejemplo sible saber cuantas especies existieron durante Primates, Mamíferos, Cordados, Animal, res- este lapso de 3850 Ma, de tal manera que los pectivamente. Todos los nombres se tratan fósiles son una pequeña muestra de lo ocurri- como si estuviesen en latín a pesar de que pro- do aunque se siguen descubriendo nuevas vengan del griego o de otro idioma. Puede ser especies. agregado el nombre del subgénero (entre Esta complejidad de la biota para ser mejor paréntesis y con mayúsculas) y el de subespe- comprendida hizo necesario intentar clasifi- cie, así también como el nombre del autor y el carla. año en que se creó la especie. El sistema más usado por los naturalistas La abreviatura aff. indica una cierta insegu- (especialmente biólogos y paleontólogos) es el ridad en la determinación específica, pero con jerárquico propuesto por el sueco Karl von alguna afinidad con alguna especie conocida.

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Una mayor determinación se indica cf. (con- ¿Qué intervalo de temperatura conviene a fers, comparar con). la vida? El sistema linneano de clasificación es un sistema formal que organiza y denomina a los El metabolismo de la vida sólo es posible grupos de organismos. Los taxones han sufri- dentro de un intervalo restringido de tem- do a lo largo del tiempo una evolución que peratura. Los 37ºC del cuerpo humano opti- produjo importantes cambios morfológicos mizan las velocidades de reacciones quími- que genera problemas de clasificación solo cas y ello se debe en gran parte al agua resueltos por especialistas. líquida. Es ella la que se encarga, por medio La paleoecología estudia la interacción de de los líquidos biológicos, de transportar y los miembros de una comunidad con el medio. distribuir las substancias necesarias a los Esta orientación científica se subdivide en distintos órganos. ¿Es posible la vida sin autoecología que se ocupa de la relación entre agua líquida? Los exobiólogos no conocen una especie dada y su medio y la sinecología caso alguno. En las altas temperaturas el que estudia la interacción y asociación de récord de lo viviente supera el centenar de todas las faunas y floras que componen una grados, en el lado opuesto se conocen comunidad. Todos estos estudios se realizan a microorganismos que sobreviven los -12ºC través dela observación de los fósiles y su conservando a esa temperaturas el agua en medio ambiente. estado líquido por medio de anticongelan- Los paleoecólogos tienen el problema de no tes a base de azúcar y alcohol. disponer para sus estudios del conjunto com- pleto de organismos que vivieron en un Se reconocen, dentro de la variedad de biocenosis organismos, aquellos que son heterótrofos

mismo ambiente, o sea su (Gr. Bio ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA = vida, koinos = común). Los fósiles que (aquellos que no pueden sintetizar todos los encontramos juntos en un yacimiento paleon- nutrientes necesarios y deben obtener alguno tológico constituyen una tanatosenosis (Gr. de ellos a través de los organismos fotosinteti- Thanato = muerte, koinos = común). Con fre- zadores) y autótrofos (que fabrican toda su cuencia los fósiles que se encuentran juntos materia prima alimenticia de la fotosíntesis) (tanatosenosis) corresponden a una muestra (como rareza existen organismos autótrofos incompleta de lo que fue una biocenosis, a ello que no realizan fotosíntesis). hay que agregar que a veces los procesos geo- lógicos reúnen organismos de distintos De acuerdo con G.G.Simpson (1985) ambientes o sea plantas y animales que nunca desde hace 600-700 Ma, el flujo de alimen- vivieron juntos. El paleontólogo debe conocer tos y energía para cualquier comunidad bien estos problemas cuando saca sus deduc- siguió esta secuencia: ciones. Por ejemplo en un depósito sedimenta- 1) productores primarios (organismos rio se pueden encontrar fósiles mezclados per- fotosintetizadores)→ tenecientes a distintos ambientes tales como 2) herbívoros, que obtienen la mayor de alta marea, baja marea y submareal. parte de su alimento y energía de los pro- ductores primarios.→ La energía de un medio no se destruye. De 3) carnívoros, que la obtienen principal- acuerdo con el segundo principio de la ter- mente de los herbívoros.→ modinámica, la energía libre disponible 4) descomponedores que obtienen su ali- decrece continuamente a medida que una mento y energía de cualquiera de los otros población hace uso de ella, por lo tanto debe grupos y no suelen trasmitirlo directamen- haber una fuente continua de energía desde te a otros organismos. fuera del sistema. Esa fuente, en biología, en términos genéricos, es el Sol. Ello se inicia a Los phyla más importantes y representados través de los organismos fotosintetizadores (con distinta jerarquías) en la columna geoló- (principalmente las plantas verdes). gica, exceptuando el Reino Vegetal son:

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— Ph. Protozoa. Or. Foramineferida. Proterozoico con la aparición de eucariotas Superfam. Globigerinacea multicelulares, entre los que se hallan asocia- Subcl. Radiolaria. ciones como la de Ediacara, cosmopolita, sur- — Ph. Porifera (o espongiarios) gida a la finalización de una época glacial — Ph. Archaeocyatha (fósiles guías del acaecida hace unos 590 Ma. Son formas fósiles Cámbrico). de afinidades muy discutidas. — Ph.Cnidaria, (pólipos y medusas) Al término del proterozoico ya se conocen — Ph. Bryozoa. estructuras quitinoides y excepcionalmente — Ph. Brachiopoda. calcáreas, coincidentemente con una gran — Ph. Mollusca. Clase Pelecypoda extinción en masa que redujo la diversidad Clase Gastropoda biótica y produjo la extinción de la mayoría de Clase Cephalopoda Or. Nautilida los estromatolitos. Subcl. Ammonoidea (fósil guía del La transición al Fanerozoico significó un Mesozoico) cambio mayor en la composición biótica, debi- — Ph. Echinodermata do a factores ambientales, como pudo ser el — Ph. Arthropoda: Subph. Trilobitomorfa crecimiento de oxígeno en la atmósfera o una (fósil guía del Paleozoico). nueva configuración geográfica. Subph. Chelicerata Clase Crustacea Cámbrico Clase Myriapoda La vida se desarrolló aún totalmente en el Clase Insecta mar, caracterizándose por su gran diversidad — Ph. Annelidea y abundancia, proliferando y diversificándose Ph. Chordata la estructuras esqueletales inorgánicas junto a NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA — : Clase Graptolita (fósil guía del Ordovícico y Silúrico). la presencia de un elevado número de inverte- brados de relaciones filogenéticas poco conoci- das. Las formas bentónicas predominan sobre CARACTERISTICAS GENERALES DE LA las planctónicas y el 70% de las formas se com- CADENA DE LA VIDA ponen de trilobites. Una gran radiación epi- bentónica se produjo al comienzo del Arqueozoico (4.600 Ma-2.500 Ma) Cámbrico posiblemente debido a la explota- Registra los más antiguos episodios glacia- ción brusca de fuentes alimenticias poco usa- les identificados (de más de 2.000Ma). Se origi- das hasta entonces. Muchas formas desarro- nan la atmósfera y la hidrosfera, como tam- llan esqueletos rígidos (conchillas), pero la bién la vida. Al final del Arqueozoico aparecen mayoría se extinguió al final del período, microbiotas fotosintetizadoras (cianobacterias como los arqueociátidos (espongiarios). Ya o alga azul-verdosas) que liberan el oxígeno está presente la casi totalidad de los filos que se acumulará en la atmósfera, convirtién- actuales, incluyendo a los cordados, entre los dola de reductora a la oxidante actual. Los océ- cuales algunos podrían ser verdaderos verte- anos incrementan su salinidad. brados. Los organismos más antiguos se hallan en La flora estuvo representada por escasos estromatolitos sudafricanos y australianos de grupos de algas. 3.500-3.800 millones de años. En el Cámbrico Medio de la Columbia Británica (Canadá), la biota del Paso Burguess Proterozoico (2.500 Ma-570 Ma) revela la gran diversidad biótica de esos tiempos. A partir de los 2500 Ma se incrementa la acti- vidad biológica y se conocen microbiotas en Ordovícico numerosas localidades del mundo. A las for- Aumenta la diversidad biológica pero la mas procariotas primitivas se sumaron, hace vida sigue en el mar, aunque al final del perío- aproximadamente 1.300 Ma, por lo menos, las do ocurrió una importante crisis. En el norte eucariotas mostrando una creciente compleji- de África tiene lugar una intensa glaciación y dad estructural que culmina al final del en gran parte de la región sudamericana se

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observa un enfriamiento climático al cierre del Devónico período. Las áreas continentales se ampliaron y El plancton se caracterizó por la prolifera- muchas cuencas marinas desaparecen siendo ción de graptolites. Las ricas comunidades de reemplazadas por elevaciones montañosas. trilobites comenzaron a ser reemplazadas por Por primera vez se reconocen depósitos conti- los braquiópodos, ya muy diversificados. nentales cubriendo grandes extensiones de la Aparecen los primeros arrecifes importantes superficie terrestre, los que contienen muchas fanerozoicos, integrados por esponjas, briozo- faunas y floras fósiles. os, corales. Al final del Ordovícico aparecen Aparecen los goniatítidos (cefalópodos) y los cefalópodos nautiloideos. Los vertebrados hay gran diversificación de los peces, un adquieren importancia, conociéndose cono- grupo de los cuales, al final del período, origi- dontes y restos de peces agnatos. nó a los anfibios. En los ambientes continenta- El fitoplancton habría estado dominado por les se difundieron las plantas vasculares y apa- quitinosos y a los principales grupos de algas recieron los primeros bivalvos de aguas dul- cámbricas que continuaron en el Ordovícico, ces. Al final del Devónico una crisis originó se agregan otras pocas. una gran extinción. Es posible que haya existido vida en el La región gondwánica continuó internándo- ambiente continental, a juzgar por la presencia se en la región polar sur y sus aguas frías se de esporas conservadas en paleosuelos de diferenciaron de las templadas a cálidas de América del Norte. otras regiones del mundo. Al final del Ordovícico una gran crisis redu- En el ambiente marino se destacó la declina- jo la variedad en 20% lo que pudo estar asocia- ción de los trilobites, mientras que en el conti- nental, las “Viejas Areniscas rojas” del hemis-

do a la glaciación. ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA ferio norte incluyeron a muchos fósiles anima- Silúrico les y vegetales que muestran la riqueza bioló- Fue un momento de grandes transformacio- gica de esos tiempos. Un yacimiento famoso es nes paleogeográficas, con el cierre de impor- el de Rhynie (Devónico Inferior) en Escocia, tantes océanos, elevaciones montañosas y pre- con miriápodos, arácnidos y crustáceos. sencia de ambientes continentales con abun- Los equinodermos experimentan gran dantes estratos rojos y evaporitas. diversificación y los graptolites no superan el Gondwana continúa internándose en la final del Devónico Inferior. región polar sur, formándose glaciares en Los peces agnados (ostracodermos) sufrie- varias regiones y las aguas adyacentes se ron diferentes adaptaciones pero finalmente, enfriaban, mientras en otras partes del mundo se extinguieron debido a la competencia de los las aguas eran más cálidas o templadas. peces mandibulados (placodermos) que domi- La diversidad biótica fue moderada; los naron ampliamente. También existieron peces peces experimentaron una rápida evolución, cartilaginosos (elasmobranquios) y óseos, apareciendo las formas mandibuladas; los ambos originados de los placodermos. ambientes continentales comenzaron a ser En el Devónico Medio aparecen los peces invadidos por grupos de invertebrados y sereopterigios (coanados) y actenopterigios peces, probablemente favorecidos por el des- (espinosos). Los primeros fueron más impor- arrollo de las primeras plantas vasculares. tantes que los segundos y comprendieron for- Importantes innovaciones evolutivas tienen mas de agua dulce (crosopterigios) con aletas lugar entre los invertebrados (graptolitos, bra- pares, y peces con respiración pulmonar que quiópodos, moluscos, artrópodos). Entre los favorecerían la aparición, al final del Devónico, artrópodos se hallan los primeros invasores de los primeros tetrápodos (anfibios), aunque continentales (miriápodos y escorpiones). los típicos anfibios terrestres recién habrían En el Silúrico Temprano se conocen esporas aparecido en el Carbónico Temprano. de plantas terrestres en Brasil y Sud África, En el Devónico existió una exhuberante que corresponden a plantas vasculares. vegetación que, al final del período, incluyó a árboles de gran porte. Muchas de estas plantas

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fueron los antecesores de las plantas con semi- Pérmico llas, que aparecen al final del Devónico. Las Termina la integración de la Pangea y primeras fueron gimnospermas con aspecto durante el Pérmico Temprano aún continúa la de helechos, por lo que se las conocieron como diferenciación entre un área cálida, en gran pteridospermas, dominantes en el carbonífero. parte árida, distribuida a lo largo del paleoe- Al final del Devónico una gran crisis afectó cuador, con depositación de estratos rojos y tanto a invertebrados como vertebrados, no evaporitas, en la que viven anfibios y reptiles así a las floras. y otra área húmeda prolongada hasta el paleo- polo sur, en la que siguen ocurriendo episo- Carbonífero dios glaciales durante el Pérmico Temprano; Se constituye el gran supercontinente pero luego, el clima general se hizo más cálido Pangea debido al cierre de océanos y la eleva- y uniforme. ción de importantes cadenas montañosas. En A pesar de la riqueza biótica, al final del muchas regiones se formaron ricos yacimien- período hubo una profunda crisis. tos carboníferos favorecidos por una exube- Las asociaciones de invertebrados marinos rante vegetación. En la región austral culminó dominantes fueron muy semejantes a las del una intensa glaciación. Carbonífero Superior. Muchos organismos experimentaron radia- Entre los peces hubo algunos primitivos, ciones evolutivas, apareciendo los fusulínidos además de cartilaginosos y óseos. Los anfibios y los anfibios laberintodontes originaron a los característicos continuaron siendo los laberin- reptiles. todontes antracosaurios, mientras que los rep- Gran parte de Gondwana fue cubierto por tiles incluyeron a una gran variedad y un grupo de pelicosaurios habría dado origen a

NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA los hielos, principalmente durante el Carbo- nífero Temprano (Inferior); luego siguió un los Therapsida o “reptiles mamiferoides” de clima más templado que favoreció el desarro- los que posteriormente habrían surgido los llo de la flora y la existencia de los insectos y mamíferos. arácnidos. Las características florísticas del Carbonífero En los mares cálidos dominan los fusulíni- Tardío se prolongaron durante el Pérmico dos, esponjas, briozoos, corales, braquiópo- Temprano, si bien se observa un mayor des- dos, moluscos y equinodermos. En las aguas arrollo de las gimnospermas y las pteridosper- frías dominan los braquiópodos y bivalvos. mas. Los trilobites declinan, desaparecen los últi- Al final del Pérmico Temprano ocurrió un mos graptolites dendroideos y grandes pro- gran cambio florístico y la antigua flora paleo- gresos experimentaron los insectos. fítica fue reemplazada por otra mesofítica, en Los anfibios primitivos se adaptaron rápida- la que dominan las confierales y cicadales. La mente a las condiciones terrestres. Los antra- flora mesofítica continuó hasta el surgimiento cosaurios llegan a tener gran tamaño (hasta 4 de las angiospermas cretácicas. m de largo) y de ellos derivaron los reptiles al La finalización del Pérmico se caracterizó final del Carbonífero. por la crisis más importante del Fanerozoico, Un paso importante en la evolución de los que afectó más a los animales que a los vege- tetrápodos fue la aparición del huevo amniota. tales. La flora carbonífera se caracterizó por la proliferación de árboles de gran talla y frondo- Extinción del Pérmico (Mundo Científico, so follaje, el clima cálido de Laurasia favoreció 219, 9, 2000). la formación de importantes yacimientos car- boníferos. Existen líquenes, briofitas, helechos, Hace 250 Ma, a finales del Pérmico y progimnospermas y pteridospermas, además principios del Triásico, la Tierra conoció la de Lepidodendron y Sigillaria, con troncos de mayor extinción en masa: desaparecieron hasta 30 m de alto., solo igualados por los de la cerca del 90% de las especies marinas y articulada Calamites. terrestres. Al examinar las fascies de los estratos sedimentarios en 7 puntos de la

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cuenca del Karoo, en Sudáfrica, los científi- Jurásico cos norteamericanos P.Ward et al. Abundan en el mar los braquiópodos, cefa- Mostraron que la geometría de la red flu- lópodos ammoni tes, belemnites y ostras vial cambió bruscamente a finales del fósiles tales como Gryphaea. Hay peces Pérmico, a causa de la desaparición de las óseos, tiburones y dos grupos de reptiles plantas y pasó de un sistema de meandros marinos: los ictiosau ros y los plesiosaurios. a un sistema de ríos entrelazados. Las finas Grandes dinosaurios como el Brontosaurus lentes de limo dejaron paso a espesas capas comparten la tierra con mamíferos pequeños. horizontales de areniscas, una transición El Archaeopteryx, o pájaro ancestral, se des- que denota modificación en las condiciones arrolla en estos tiempos. de sedimentación. Mientras las primeras son típicas de un lento proceso de derrubio Cretácico y de sedimentación de los ríos con mean- En tierra aparecen plantas fanerógamas como dros, las segundas traducen una potente la magno lia. En el mar se forman los actuales corriente y una velocidad de sedimentación peces óseos junto con los erizos de mar y los elevada propia de los ríos de este segundo moluscos bivalvos. A fines del período des - tipo menos sinuosos. Se sabe que estos últi- aparecen súbitamente los dinosaurios gigantes, mos fueron muy comunes hasta el Silúrico, tales como el Stegosaurus, y los grandes ptero- hace 400 Ma, y que fueron reemplazados dáctilos voladores. Comienzan a aparecer nue- progresivamente por los ríos con meandros, vos tipos de mamíferos pequeños como el a medida que la flora se desarrollaba y esta- Phascolothe rium, parecido a la musaraña. bilizaba los suelos gracias a sus sistemas de raíces. Su reaparición repentina con caracte- Terciario ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA rísticas regionales a finales del Pérmico, Los mamíferos evolucionan rápidamente y luego su desaparición, varios millones de aparecen espe cies típicas tales como el lemúri- años más tarde, apoya la tesis de una catás- do, antepasado de los primates, el Phenacodus trofe generalizada y rápida a escala geológi- pentadáctilo y el Titanotherium encornado. ca (de P.D.Ward et al., Science, 289, Evolucionan los pájaros, incluso las especies 1740,2000). gigantes no voladoras como el Diatryma. Los peces, reptiles e invertebrados del Tercia rio se asemejan a los de hoy. Triásico Los reptiles mamiferoides tales como el Cuaternario Cynognathus, antepasado de los mamíferos, Al comienzo de este período predominan son reemplazados por animales pequeños, los grandes mamíferos como el mastodonte, antepasados de los dinosaurios, como el los félidos con dientes de sable y la ballena Ornothosuchus. Los musgos de tallo o licopo- azul. En el último millón de años el hielo cubre dios, las equisetáceas o “colas de caba llo” y los intermitentemente la mayor parte del hemisfe- helechos polipodios se vuelven raros siendo rio norte. Algunos animales emigran; otros sustituidos las cicadales, las ginkcoinas y las como el rinoceronte lanudo se adapta al frío. coníferas. En el mar aparecen nuevos grupos El hombre moderno reemplaza al Primitivo, de invertebrados. Son numerosos los cri - caracterizado por la utilización de herramien- noideos o lirios del mar y los corales en forma- tas de piedra y el descubrimiento del fuego. ciones arrecifa les. La Figura 270, muestra algunos fósiles representativos de la evolución y de utilidad para los palentólogos y geólogos para la data- ción y descripción del medioambiente donde vivían:

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Figura 270. Ejemplos de fósiles animales y vegeta- pelecípodo; 9.- braquiópodo, Lingula; 10.- microfó- les representativos de la columna geológica. siles, formas de polen; 11.- hoja de Gingo bilova del 1.- estromatolitos actuales de Australia; 2.- espon- Paleozoico superior hasta la actualidad; 12.- hoja jas de edad Triásica; 3.- corales de edad Triásica; de Glossopteris del Paleozoico Superior; 13.- 4.- estrellas de mar de edad Triásica; 5.- trilobite Lepidodendron.- 14.-microfósiles diatomeas y (Olenellus) del Cámbrico inferior, Paleozoico; 6.- radiolarios; 15.- microfósiles foraminíferos graptolite, colonia de Dictyonema, Paleozoico; 7.- (Fusulina y Globigerina). Las escalas no están amonite (Arnioceras) del Mesozoico; 8.- Bivalvo, representadas.

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LA EVOLUCIÓN DE LA VIDA ciales de las biotas por motivos que no tienen EN LA TIERRA relación con las luchas adaptativas en las épo- cas “normales” interpuestas entre dos de estos Los ingleses Darwin y Wallace se ilustraron episodios de extinción. en los pensamientos de Thomas Malthus sobre La otra es la idea central de Gould, que los efectos de la presión demográfica en los advierte que aún no está en absoluto determi- seres humanos, además tenían la evidencia del nada, de que las cadenas de acontecimientos registro geológico a través del tiempo donde históricos sean complejas ya que en ellas hay se apreciaban los cambios morfológicos en la fenómenos aleatorios y caóticos y son irrepeti- biota fósil de acuerdo con la estratigrafía. bles (abarcan multitud de objetos únicos que Ambos llegaron así a la conclusión de que interactúan en forma exclusiva) y en las cuales debido a la presión demográfica se producía la los modelos clásicos de predicción y replica- selección natural. La teoría de la evolución fue ción no pueden aplicarse. Gould cita al Abate propuesta a fines de la década del cincuenta Pierre-Simón Laplace, quién reflejando el del siglo XIX. En forma sucinta dice que el determinismo del siglo XVIII, afirmaba que mecanismo del cambio evolutivo es una podría especificar todos los estados futuros si “lucha” entre los organismos por el éxito conociera la posición y el movimiento de todas reproductivo, lo que lleva a una mejor adapta- las partículas del cosmos en un momento ción de las poblaciones a un entorno que sufre dado. Pero esto no sería así ya que la historia cambios (entre las tácticas para el éxito repro- incluye demasiado caos, o una dependencia ductor se incluye el apareamiento temprano y extremadamente sensible de diferencias más frecuente o una mejor cooperación de los minúsculas y no medibles en las condiciones iniciales, lo que conduce a resultados diver-

NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA progenitores en la crianza). Por lo tanto, según Gould, la selección natural es un principio de gentes sobre la base de disparidades mínimas adaptación local, no de progreso general. en el origen. Y la historia posee contingencias Los siguientes pensamientos de Gould se donde los resultados actuales se deben a lar- indican solo con la idea de mostrar al lector gas cadenas de estados precedentes imprede- parte de la complejidad de conceptos que cibles y no a la determinación inmediata por involucra la teoría de la evolución. Con ello no leyes eternas de la naturaleza. se quiere hacer un acabado estudio del proble- El hombre no apareció en la Tierra, según ma, sino mas bien inducir al lector a incursio- Gould (op.cit.) como predice la teoría de la nar en algunos aspectos de dichos pensamien- evolución, fundándose en axiomas de progre- tos que aún en la actualidad despiertan interés sos y de complejidad neural creciente; sino aunque fueran iniciados en la mitad del siglo que surgió en virtud de un resultado fortuito y XIX. contingente de miles de acontecimientos, Gould sostiene que la selección natural no es donde cada uno pudo haber sido diferente y la única causa del cambio evolutivo. Darwin haber llegado a otro ser sin conciencia. mismo insistió en la naturaleza multifactorial Para que el hombre haya llegado tuvieron del cambio evolutivo y alertó sobre la confian- que suceder, entre otras cosas: za exclusiva en la selección natural. —Que aparecieran los cordados en el Según Gould la selección natural no alcan- Cámbrico medio (hace unos 530 Ma., lo atesti- za a explicar el cambio evolutivo por dos razo- gua el fósil Pikaia de la fauna de Burgess nes: Shale). Una es que existen otras causas, sobre todo —Que un grupo de peces de aletas lobula- en el dominio de la organización biológica das hubiera desarrollado por evolución hue- donde en organismos simples, el cambio de sos de las aletas con un fuerte eje central capaz bases del ADN suele ser aleatorio, mientras de aguantar su peso en tierra e ir adaptándose que en los niveles superiores, de especies o a caminar para colonizar la tierra firme. faunas enteras, produce tendencias evolutivas —Que un meteorito grande hiciera impacto mediante la selección de especies de acuerdo hace 65 Ma. (límite entre el Cretácico y el con su tasa de natalidad y mortandad; además Terciario, o límite K-T) y sus efectos extinguie- las extinciones en masa barren partes substan- ran, entre otras especies, a los dinosaurios, lo

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cual permitió el desarrollo de los pequeños 1) La complejidad a lo largo de la historia mamíferos. biológica. —Que una pequeña estirpe de primates 2) Prolongados intervalos de relativa tran- hubiera alcanzado por evolución la postura quilidad separados por períodos cortos de erecta en las sabanas africanas, hace unos 2 ó 4 grandes cambios. millones de años. 3) El efecto de las condiciones externas en Estos simples ejemplos, según Gould, provocar cambios en la biota en épocas “nor- demostrarían que para entender la evolución males” (no teniendo en cuenta las extinciones de la vida, más allá de los principios de la teo- en masa de épocas críticas). ría evolutiva, debemos acudir al estudio pale- ontológico del modelo contingente de la histo- A ello se suman temas generales de caos y ria real: la única versión que cristalizó entre los contingencia. millones de alternativas plausibles. Esta visión La Tierra tiene una edad de 4.600 Ma y las de la vida no tiene nada que ver con la visión rocas más antiguas datan de 3.900 Ma. En una determinista habitual en ciencia y se aleja tam- fase muy temprana la superficie del planeta bién de las ideas arraigadas en el mundo occi- era fundida por los efectos de impacto de los dental donde el hombre constituye la expre- meteoritos que iban formando al planeta por sión más sublime de la vida. acreción (transformación parcial de la energía El camino de la vida incluye, sin duda, cinética de los planetesimales en calor) a ello muchas características predecibles a partir de sumada la actividad radioactiva de ciertos ele- las leyes de la naturaleza, pero estos aspectos mentos. Las rocas más antiguas no conservan son demasiado generales para proporcionar la fósiles, aunque algunos autores ven, en las proporciones de isótopos de carbono que con-

“exactitud” que buscamos a la hora de validar ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA los resultados de la evolución: rosas, personas, tienen, señales de producción orgánica. Las hongos, etcétera. Los organismos se adaptan a rocas más antiguas que se conocen con conte- las leyes físicas y se hallan regulados por ellas nido orgánico seguro (células procariotas de (p.e. por ley de la gravedad los mayores verte- bacterias y algas cianofitas) datan de 3.500 Ma brados en el mar son las ballenas superan a los de antigüedad y corresponde a estromatolitos más pesados animales de tierra como los ele- (tapices de sedimentos atrapados y compacta- fantes, en la actualidad y los dinosaurios en el dos por estas células en aguas marinas de poca pasado, que a su vez son mucho más corpu- profundidad) ubicados en África y Australia. lentos que las aves incluidos los pterosaurios El nacimiento de esta vida ocurrió a partir de del Mesozoico. los constituyentes químicos de la atmósfera y Existen, de acuerdo con Gould, reglas ecoló- del océano. gicas predecibles que rigen la estructuración Con posterioridad a este inicio procariota de una comunidad mediante los principios de (no poseen núcleo) surgieron organismos más flujo de energía y de termodinámica (más bio- complejos, primero las células eucariotas masa en las presas que en los depredadores). (células con núcleo, mitocondrias y otras Una vez iniciada, una tendencia evolutiva estructuras intracelulares), hace unos 2.000 local puede tener predecibilidad, p.e. “carrera Ma, luego animales pluricelulares hace unos de armamentos” en la que los depredadores y 600 Ma, con el pasaje de la mayor complejidad las presas pulen sus defensas y armas, tal desde los invertebrados hasta los vertebrados como la robustez creciente con el tiempo en los marinos y, por último, (teniendo en cuenta el cangrejos y del tamaño de las conchas de los criterio de la arquitectura neural), reptiles, gastrópodos que eran sus presas. Pero las mamíferos y humanos. Esta es la secuencia leyes de la naturaleza no nos dicen porqué hay clásica que suele también usar la denomina- gastrópodos y cangrejos y porque las formas ción “edad de los invertebrados”, “ edad de de vida más compleja sobre la Tierra son los los peces”, “edad de los reptiles”, “edad de los vertebrados. mamíferos” y “edad del hombre”. Gould utiliza tres características importan- El pensamiento de Gould se refiere a que tes del registro paleontológico para llegar a sus esta visión ascendente de la vida con el hom- conclusiones: bre en su culminación ha distorsionado la

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interpretación del desarrollo de la vida en el de la arquitectura animal ocurría en un corto planeta. En realidad la característica más período ubicado entre los 600 y 530 Ma o sea importante de la vida ha sido la estabilidad bac- en unos 70 Ma por medio de una secuencia de teriana desde el inicio hasta nuestros días. En etapas discontinuas y episódicas, no de acu- realidad estamos en la “edad de las bacterias “. mulación gradual. En este lapso se desarrolla El concepto sería que los primeros seres sur- la fauna de Ediacara (localidad australiana, gieron, por razones relacionadas con la quími- fauna hoy conocida en todos los continentes) ca del origen de la vida y con la física de la donde aparecen frondes, láminas y rodetes, autoorganización, como formas simples que estructuras muy planas y de numerosos seg- luego evolucionaron, pues no tenían otra mentos finos que se agrupan en forma de acol- oportunidad, a formas más complejas, donde chados (hoy en día es tema de discusión de de vez en cuando, surge por evolución, un que si esta fauna es precursora de las que organismo más complejo dado que la diversi- siguieron, a lo mejor fueron un experimento dad es la única dirección disponible. En este de vida animal distinto que fracasó, pues se desarrollo las adiciones son raras y episódicas. extinguieron antes de las faunas cámbricas). Ni siquiera constituyen una serie evolutiva. El Cámbrico empezó después, con una Forman una secuencia de taxones lejanamente pequeña fauna de conchillas y un conjunto de emparentados tal como: una célula eucariota, piezas de difícil interpretación. Luego, hace una medusa, un trilobite, un nautiloideo, un unos 530 Ma, se inició otra eclosión de vida (o euriptérido (molusco), un pez, un anfibio, un “pulso”), la famosa explosión del Cámbrico dinosaurio, un mamífero y un ser humano. medio; durante la misma aparecieron todos Esta secuencia no nos muestra el hilo conduc- los phyla modernos de vida animal, menos uno, los Briozoos. Este intervalo de floreci-

NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA tor de la historia de la vida. Debe pensarse, más que en una tendencia, en que un organis- miento filético abarcó 5 millones de años. Los mo ocasional se ubica en un vacío del espacio Briozoos aparecieron recién en el Ordovícico de complejidad y en donde durante todo ese pero este retraso bien pudiera deberse a nues- tiempo el modo bacteriano se ha mantenido en tro fracaso en el hallazgo de los mismos en el una posición constante. Las bacterias son las Cámbrico. verdaderas triunfadoras en la historia de la Luego siguieron, de acuerdo con Gould, vida ya que ocupan una gama de ambientes acontecimientos muy importantes como la más amplia, son adaptables, indestructibles y aparición de los dinosaurios y la conciencia muy variadas. humana. Pero, en el fondo, fueron variaciones Todavía se carece del apoyo paleontológico sobre temas establecidos durante la explosión suficiente como para formular generalizaciones. del Cámbrico. No podemos, pues, hablar de Resumiendo, de acuerdo con Gould, la vida tendencias predecibles e inexorables en la fue casi exclusivamente celular desde los 3.500 dirección del progreso y la complejidad al Ma hasta hace 600 Ma donde aparecen los pri- interpretar este cuadro: 3.000 Ma de unicelula- meros pluricelulares (algunas algas pluricelu- ridad, seguidos de 5 Ma de intensa creatividad lares se desarrollaron hace más de 1.000 Ma y luego 500 Ma de variaciones sobre pautas pero son del reino vegetal). En este dilatado anatómicas ya afincadas. período de vida unicelular solo se produce el No se sabe el porqué de la explosión del cambio de las células procariotas a las eucario- Cámbrico. Sin embargo los ecólogos tratan de tas. O sea que durante casi 3.000 Ma no apare- explicarla diciendo que tal explosión se debe a ce otro tipo de organización animal pluricelu- una ocupación inicial del “baúl” ecológico de lar lo cual induce a pensar que la complejidad nichos para organismos pluricelulares donde no es la motivación principal de la vida. cualquier experimento natural encontró su espa- Algunos explican este retraso por la falta de cio. Dicho baúl no se ha vaciado nunca; hasta las oxígeno en la atmósfera o al fracaso de la vida grandes extinciones en masa dejaron especies en unicelular en pasar algún umbral estructural cada función principal, y la ocupación del espa- que actuara de condición sin la cual no podía cio ecológico por parte de éstas cerró el paso a haber vida pluricelular. Pero lo más curioso es innovaciones fundamentales. Esta explicación que los estadios principales de la organización debe complementarse con otra basada en la

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genética y el desarrollo donde los primeros ani- La extinción de los dinosaurios en el males pluricelulares gozarían de una flexibili- Cretácico superior, concluye Gould, dejó a los dad para el cambio genético y la transformación mamíferos el dominio del mundo de los verte- embriológica que irían perdiendo a medida que brados. Los mamíferos aguantaron la extin- los organismos “se bloquearan” en un conjunto ción en masa gracias a su pequeño tamaño de patrones estables y prósperos. (que posibilita poblaciones mayores resisten- Tampoco, describe Gould, se sabe porqué se tes por ende a la extinción) y con menos espe- extinguieron la mayoría de los experimentos cialización ecológica o lo que es lo mismo más iniciales, mientras que algunos sobrevivieron lugares a donde refugiarse. para convertirse en nuestros tipos modernos. Uno se siente tentado de afirmar que los ven- cedores ganaron gracias a su mayor compleji- ¿CÓMO SE MIDE EL TIEMPO EN dad anatómica, mejor ajuste ecológico u otra GEOLOGÍA? (GEOCRONOLOGÍA) característica predecible de lucha darwinista. Pero no se aprecian rasgos distintivos que La medición del tiempo entre dos sucesos aúnen a los vencedores; pareciera que los naturales es de primordial importancia en las sobrevivientes lo fueron por el azar. ciencias de la naturaleza (Física, Química, Los cambios ambientales catastróficos que Biología, Geología, etcétera). En el caso de la provocan extinción en masa de un elevado por- Geología el orden de sucesos y el tiempo en centaje de especies pueden producir modifica- que se produjeron (edad) le otorga a esta cien- ciones en las condiciones de vida y hacer apare- cia el carácter histórico, como se vio en la pri- cer que el camino de la vida es errático. Estas mera parte.

extinciones en masa son comunes en el registro Sin entrar en disquisiciones físico- filosófi- ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA geológico, precisamente marcan los cambios de cas sobre lo que es el tiempo, se puede decir en períodos (Cámbrico-Ordovícico-Silúrico- forma simplificada que existen dos tipos de Devónico-Carbónico-etc). Hasta fines de la déca- edades para la estimación del tiempo en geo- da del 70 del siglo XX se pensaba que estas extin- logía o en Ciencias Naturales. ciones tardaban varios millones de años y podí- an así ser explicadas en forma gradualista, sien- A) Edades relativas do el fenómeno mera intensificación de los cam- B) Edades “absolutas” bios ordinarios. La nueva interpretación de las extinciones en masa es que son hitos decisivos A) Edades relativas en el camino de la vida que ejercían efectos radi- Estas edades nos dicen que un evento es calmente diferentes. Luis y Walter Alvarez pre- anterior a otro, pero no nos dicen cuantos sentaron en 1979 datos que indicaban que el años. Uno de los métodos de este tipo de eda- impacto de un meteorito (7 a 10 km de diámetro) des se deduce por medio de las leyes de la desencadenó la última gran extinción en el lími- estratigrafía como veremos a continuación: te Cretácico-Terciario (65 Ma). Los paleontólogos han detectado cinco principales extinciones en masa (final del Ordovícico, en el Devónico tar- LEYES FUNDAMENTALES DE LA dío, al final del Pérmico, al final del Triásico y al ESTRATIGRAFÍA final del Cretácico) y un número mayor de epi- sodios menores a lo largo de 530 Ma. Salvo el Desde antes de Cristo ya se conocían algunos último, no tenemos pruebas evidentes de que intentos para determinar las edades de las rocas. cada uno de esos eventos fuera determinado por Pero recién Niels Stensen (Steno, 1638-1687) un impacto meteorítico, pero sí queda estableci- haciendo estudios en rocas sedimentarias de los do que las extinciones en masa fueron más fre- valles de Italia postula las siguien tes leyes: cuentes, rápidas, aniquiladoras y diferentes en su efecto que lo imaginado hasta entonces por 1) Ley de superposición: en una sucesión de los paleontólogos. Esto impulsa a pensar que el estratos o capas sedimentarias, la de más arri- camino de la vida es más, algo contingente y ale- ba es la más joven (edad relativa puesto que atorio, que predecible y direccional. no dice cuanto más joven es).

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2) Ley de la horizontalidad original: en el Si bien la terraza 1 es más vieja que la 2 y momento de su formación los estratos tienen esta a su vez más que la 3 y que la 4, hay que su superficie horizontal. Si ahora no lo son es tener en cuenta, en este método, que pueden porque han sido perturbados. haber descensos de tipo epirogénicos que per- mitan que se labre una terraza más joven entre 3) Ley de continuidad original: en el tiempo la Nº 2 y la Nº 3. Los encargados de dilucidar de su formación un estrato es una hoja conti- estos problemas son los geólogos que a través nua y se adelgaza o sigue hasta la barrera del estudio geomorfológico de la cuenca del impuesta por la cuenca. río debe asegurar el orden de la secuencia de las terrazas. William Smith (1761-1839) fue el primer bioestra tígrafo. Hizo estudios con fósiles y observó que en distintos lugares el orden de CRITERIOS DE INTRUSIVIDAD los fósiles era el mismo y llegó a la siguiente conclusión: capas con el mismo contenido fosi- La roca ígnea que intruye a otra roca ígnea, lífero son de igual edad. De esta manera se metamórfica y/o sedimentaria representa un puede correlacionar de un continente a otro. evento (ígneo) posterior al de las rocas que Smith creó la bioestratigrafía o Paleontología fueron intruidas. Los ejemplos de intrusividad histórica. A partir de este criterio se crean los vistos en la segunda parte ilustran este caso y conceptos de zona fosilífera y el de fósil guía es un método clásico de la geología. (es aquel que tiene una gran distribución areal y corta distribución en el tiempo). Todos estos B) Edades absolutas

NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA conceptos concurren a establecer la edad rela- Este tipo de edades indican cuantos años un tiva de las rocas sedimentarias. evento es anterior a otro. Se debe tener en cuenta el error del método.

CRITERIOS GEOMORFOLÓGICOS MÉTODO TERMODINÁMICO Se pueden utilizar criterios geomorfológicos para la datación relativa de algún evento natu- Poco después de su formación, el planeta, ral, por ejemplo el estudio de las terrazas, según el pensamiento de los físicos, fue una Figura 271, tanto fluviales como marinas. masa fundida o parcialmente fundida, en la cual la superficie se enfrió más rápidamente. Lord Kelvin en 1862, por estudios termodiná- micos, calculó el tiempo de enfriamiento desde sus orígenes y llegó a un valor entre 20 y 400 millones de años, que en 1897 modificó a valores de 20 a 40 millones de años En esa época no se conocía la radioactividad y sus efectos energéticos. Figura 271. Terrazas fluviales la terraza 1 es la más antigua y es en ella donde esperamos encontrar restos o rastros de la civilización más antigua que MÉTODO DE LA SALINIDAD OCEÁNICA habitó el valle. Las civilizaciones más jóvenes habi- taron terrazas inferiores. La civilización más Jolly (1899) calcula también la edad de la reciente ocupa los niveles 5 o 6 dado que todos los Tierra entre 80 y 90 millones de años sobre la asentamientos se supone que se hacen lo más pró- base de la concentración del ClNa de los océa- ximo a la fuente de agua. La edad absoluta de las nos. Supuso que en sus orígenes los océanos terrazas se puede calcular por el método de 14C, eran de aguas dulces y además que el aporte cuando son menores de 50.000 años, en restos de salino de los ríos en el lavado continental era materia orgánica de los fogones. constante.

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MÉTODO DE LA VELOCIDAD DE llos más finos indicarían años más fríos. Los SEDIMENTACIÓN árboles en zonas tropicales no desarrollan ani- llos de crecimiento, dado que por razones cli- Goodchid (1898) mide los espesores de los máticas el mismo es continuo durante todo el sedimentos desde el Precámbrico hasta la año, por lo tanto en estas zonas el método no actualidad y por velocidad de sedimentación tiene aplicabilidad. llega a estimar una duración de 700.106 años desde el Paleozoico hasta la actualidad. Schucher, también por velocidad de sedi- MÉTODOS RADIOACTIVOS mentación calcula 500.106 años desde el Paleozoico hasta la actualidad, y dice que la Corresponden a los métodos más usados en era Paleozoica fue más larga que la Mesozoica geología. La existencia de isótopos radioacti- y esta a su vez más larga que la Cenozoica. vos fue descubierta en 1896 por Becquerel Los criterios del cálculo de edad según la cuando estaba experimentando con los Rx des- veloci dad de sedimentación son relativos pues cubiertos por Röentgen. Colocó varios crista- en un lugar puede haber mayor sedimentación les de uranio junto a placas fotográficas sepa- que en otro. radas parcialmente por láminas de cobre, todo envuelto en papel oscuro. El conjunto los exponía a la luz solar y esperaba que los Rx del RECUENTO DE VARVES sol imprimieran la película. Se sabía que las láminas de cobre detenían a los Rx. Como esos Los varves, como se vio en la segunda parte, días estuvieron nublados, guardó las muestras

son depósitos sedimentarios de origen glacila- en un cajón, y al revelarlas después aparecie- ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA custres que se depositan estacionalmente, una ron las manchas radioactivas. Cerca de allí tra- lámina en período máxima insolación (estival) bajaban los esposos Curie, y en 1898 experi- y otra en período de mínima insolación (inver- mentando con el uranio descubrieron el radio nal), de tal manera que ambas representan un (Ra). Vieron como estos cristales de Ra desapa- año. Estos estudios, que fueron iniciados en recían con el tiempo y al mismo tiempo descu- Suecia, no solo brindan información sobre la brieron que era mucho más activo que el ura- cantidad de años que duró la sedimentación nio (U). lacustre en un área englazada sino que tam- Rankama (fisicoquímico sueco) fue uno de bién por el espesor de las láminas, y con las los primeros que trabajó en el estudio de los consecuentes correlaciones con otras cuencas isótopos aplicados a la geología y dijo que “La lacustres de la región, se puede obtener infor- investigación de los fenómenos geológicos mación sobre la actividad solar ya que un realizados por medio de los isótopos es la mayor espesor de éstas podría estar indicando Geología isotópica”... una mayor actividad solar (mayor insolación, Se acepta por medio de la teoría atómica que estacional o anual). Un mayor detalle de la el átomo está formado por un núcleo y electro- génesis de los varves se puede ver en el capí- nes que giran en su alrededor. El núcleo está tulo de rocas sedimentarias. constituido por protones y neutrones que a su vez están constituidos por diversas partículas subatómicas. Las propiedades físicas del DENDROCRONOLOGÍA átomo están regidas por la masa que está concentra da en el núcleo (un electrón pesa Este método se refiere al recuento de los 1/1840 veces 1 pro tón). anillos de crecimiento en los troncos de los Un elemento atómico se caracteriza por árboles, donde cada anillo significa un año. tener el mismo número de protones pudiendo Con este método se puede calcular la edad de variar el número de neutrones. Los núcleos un bosque y en forma parecida al estudio de con el mismo número de protones y diferente los varves se puede sacar consideraciones de número de neutrones son los isótopos de ese tipo climáticas de acuerdo al espesor de los elemento (reciben ese nombre porque se ubi- anillos. Como regla general se tendría que ani- can en el mismo lugar en la tabla periódica).

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Por ejemplo el H posee dos isótopos, el que puede variar entre fracciones de segundos D=deuterio que contiene 1p + 1n y el Tr = tri- y miles de millones de años por ello se los uti- tio que contiene 1p +2n y es inestable (radioac- liza para el cálculo de edad de los minerales tivo). Todos los isótopos de un mismo elemen- y/o rocas, y se transmutan en otros elementos to tienen las mismas propiedades químicas ya denominados hijos. Este elemento hijo puede que poseen la misma configuración electróni- a su vez ser estable o inestable. ca pues esta está vinculada a la cantidad de La transmutación o desintegración de un protones en el núcleo; pero las propiedades elemento en otro se produce por la emisión de físicas son distintas ya que estas dependen de partículas α, ß y γ, también puede haber emi- la constitución del núcleo (p+n). En la natura- sión de neutrones y protones. La fisión espon- leza existen 92 elementos con una cantidad de tánea genera dos núcleos cuya suma de masas 2 o 3 isótopos de cantidad media. Hay elemen- es inferior a la del elemento original; la dife- tos con 8 isótopos. rencia de masa se transforma en energía que se disipa en el medio. El núcleo de un átomo está caracterizado por tres núme ros: estables Los nuclídeos Z= número atómico (1 a 92) = número de pro- pueden ser tones en el núcleo. naturales A= número másico (1 a 232) = peso atómico, n inestables + p. artificiales N= número neutrónico (0 a 140) = número de { {

NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA neutrones en el núcleo.

de tal manera que: A = Z + N SEPARACIÓN Y ESTUDIO DE LOS ISÓTOPOS Isótopos, como se mencionó, son aquellos átomos que ocupan el mismo lugar en la tabla En la separación y estudio de los isótopos periódica o sea que tienen igual número Z y existen fundamentalmente dos métodos: distinto N, de donde cambia A, mientras que nuclídeos son los distintos tipos de núcleos 1.-electrólisis que puede tener un mismo elemento. Químicos 2.-intercambio químico 3.-fotoquímico Los isótopos pueden ser estables o inesta- bles. Se considera estables a aquellos que tie- 1.-densidad nen una vida media muy prolongada, por 2.-centrifugación ejemplo a escala geológica, ya que con el tiem- Físicos 3.-evaporación po todos los átomos son inestables y se los uti- 4.-destilación liza para el estudio de la petrología. Los núcle- 5.-difusión térmica os inestables denominados radionuclídeos se 6.-electromagnético desintegran con el tiempo, con una vida media

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El instrumento más eficaz en la determinación de los isótopos es el espectrómetro de masa, Figura 272.

placas de amplificador E aceleración imanes gas ( v grande) 38 Ar registrador cámara de ionización Ar40

Figura 272. Esquema de un espectrómetro de masa donde se aprovecha la distinta inercia por efecto de masa para la separación de isótopos de un mismo elemento acelerados primero dentro de un campo eléc- trico y luego separados dentro de un campo magnético. 1.-Los iones que se generan en la cámara de ionización (p.e. Ar) son acelerados por una diferencia de potencial producida entre las dos placas de aceleración. El gas se ioniza por medio de un chorro de elec- trones que se hace pasar a través de él. El ión queda cargado (+) y es acelerado por las placas de acele- ración. 2.-Este chorro de iones pasa luego por un campo magnético que separa los iones de distinta masa atómi- ca. 3.-Los iones de distinta masa dentro del campo magnético sufren desviaciones en función directa del campo y las masas respecti vas. De esta manera se pueden separar por ejemplo los iones de 38Ar y 40Ar. Estos iones se recogen en un amplificador y las señales se mandan a un registrador gráfico. Todo este sis- ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA tema está en vacío. El40K se determina por vía química.

En el caso del hidrógeno se reconocen dos isótopos cuya abundancia es: 1H = núcleo constituido por 1 protón...... 99,98% 2D = Deuterio (con 1 neutrón y 1 protón).... 0,01% 3T = Tritio (con 2 neutrones y 1 protón)...... 0,01% inestable

Hoy en día se reconocen 18 tipos de molécu- núcleo. Desde 1930 se comprobó que no es tan las distintas de agua teniendo en cuenta los isó- así. Se supo que ciertos isótopos tienen mayor

topos del H y del O: H2O, D2O (agua pesada), afinidad con ciertas moléculas, de esta manera Tr 2O (agua superpesada), HDO, HTO, etc. que se produce un fraccio namiento isotópico físicamente poseen propiedades diferentes. natural. Esto permite hacer deducciones El agua de los pozos de petróleo tiene igual geoló gicas (la mayor abundancia de un isóto- composición en deuterio que el agua de mar, po determinado indica un origen dado). se registra además que a mayor profundidad por ejemplo: en los océanos hay menor concentración de 13 deuterio. El D se encuentra con mayor abun- —-En las calizas el C disminuye con la pro- dancia en la nieve y por lo tanto en los glacia - fundidad de forma ción. 13 res, de ahí que las plantas de agua pesada con- —-El C se fija en los compuestos oxidados, 12 centran el D de las aguas de deshielo (por el C en los reducidos. ejemplo en la Argentina la Planta de Agua —-En rocas ígneas a medida que aumenta el 18 pesada de Arroyito, en Neuquén, se extrae D contenido de SiO2 hay más O, esto vale tam- del agua del río Limay que en su mayor parte bién para los meteoritos. posee origen glacial). —-En rocas sedimentarias de origen marino 18 En un principio se supuso que las propieda- hay menor concentra ción de O que en las de des químicas de un elemento estaban en la origen continental. configuración electrónica y las físicas en el —-La Termometría geológica se puede rea-

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lizar sobre la base del contenido del isótopo 18 Pb/U

del oxígeno. Se estudia en el CO3Ca de las con- Pb/Pb chillas y la correlación es del tipo como mues- K/Ar tra el diagrama, Figura 273. Rb/Sr Tritio t0 etc.

Los métodos radioactivos de medición del tiempo geológico requieren la presencia de un elemento radioactivo primario dentro de un mineral que fue inalterado durante todo el tiempo que se desea medir. Como el elemento radioactivo primario está sometido a desinte- gración espontánea, origina un producto secundario que nos proporciona una indica- 180 ción del tiempo transcu rrido desde que el cris- tal se formó. Figura 273. Diagrama que muestra la curva de equi- Por ejemplo, en un anfíbol hay K, el K tiene 40 librio del 18O con la temperatura. un isótopo radioactivo que es el K, este se desintegra emitiendo una partícula gamma en 40 Ar, se sabe que esta transformación se hace a MÉTODOS GEOCRONOLÓGICOS una velocidad constante que conocemos

NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA RADIMÉTRICOS (constante de desintegración). Si se conoce por 40 análisis físicos y químicos la cantidad de K y 40 Son métodos mucho más precisos y fidedig- Ar que tiene ese anfíbol podemos calcular su nos. La velocidad de desintegración varía de edad. Por supuesto ese cristal de anfíbol no nuclídeo a nuclídeo y se la suele denominar tiene que estar alterado y no se tiene que haber vida media y es el tiempo que transcurre para escapado de su estructura (por calentamiento 40 que se desintegre la mitad de la cantidad ori- posterior) el gas Ar. ginal de ese radionuclídeo. Este fenómeno se lo utiliza para conocer la antigüedad de un Los métodos de datación radimétricos son mineral y/o roca Por ejemplo, en el momento de dos tipos: de formación de un mineral dentro de él hay a) métodos basados en la acumulación. un tipo de átomo A (padre) que se desintegra b) métodos de decaimiento o desintegra- 14 3 en otro tipo B (hijo) con un período de semide- ción (caso de C y Tr). sintegración de 1.000 años. Inicialmente en el mineral hay 100 átomos de tipo A y ninguno Los métodos basados en el decaimiento de tipo B, y además el sistema es cerrado, o sea residen en que los nuclídeos son producidos que no entra ni sale A y/o B del mineral. por radiaciones nucleares hasta llegar a un 14 Transcurridos 1.000 años, el mineral tendrá 50 equilibrio. Por ejemplo el C se forma en la átomos de tipo A y 50 átomos de tipo B. alta atmósfera por radiación cósmica. Este Pasados otros 1000 años el mineral contendrá método se aplica para sustancias de origen 75 átomos de B y 25 átomos de A y así sucesi- orgánico. vamente, de tal manera que es posible conocer El carbono existente en la atmósfera terres- 14 la edad del mineral midiendo la cantidad de tre está compuesto por tres isótopos ( C= 13 12 -14 elemento hijo y conociendo la velocidad de 99,9%, C = 1,1% y C =1,18.10 %). Este 14 desintegración del elemento padre. último se forma a partir de N. El nitrógeno- Los métodos que se basan sobre el estudio 14 está sometido continuamente al bombardeo de isótopos inestables o sea en la desintegra- de neutrones cósmicos y lo transforman en ción atómica son: carbono-14. Su período de desintegración es 14 Radiocarbono, C de 5.730 años. Si se supone constante la radia- Pb/α ción cósmica en los últimos 50.000 años, la tasa

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de producción de carbono-14 será constante. MÉTODO DEL PB/U Los seres vivos al respirar incorporan C a su organismo que deja de incorporarlo cuando Hay tres series de reacciones por desintegra- mueren. Cuando ello sucede el 14C que es ción: radiactivo comienza a desintegrarse disminu- yendo su proporción en el carbono total. Este método tiene problemas pues la radiación 238U → 8 4He (α) + 206Pb...... vida media = solar varia con el tiempo, parece ser que en 4.500 millones de años forma cíclica, generando épocas de mayor can- 14 tidad de C que otras. Las explosiones nucle- 235U → 7 4He (α) + 207Pb...... vida media = ares también fabrican éste elemento, por ello el 713 millones de años método no vale para épocas posteriores a 1945. Este método puede ser controlado midiendo la 232Th → 6 4He (α) + 208Pb ...... vida media = 14 concentración de C en los anillos de creci- 13.900 millones de años miento de los árboles, cada uno de un año de duración (dendrología). Con éste método tam- Los isótopos 206, 207 y 208 del Pb son esta- bién se pudo datar el sudario de Cristo de bles. Torino con una edad de 1.260 a 1.390 aC.

MÉTODO K/Ar ALGUNAS CONDICIONES QUE DEBEN TENERSE EN CUENTA SON: El método K-Ar se basa en el hecho de que

el potasio-40, cuyo periodo de semidesintegra- ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA 1) no debe de haber habido ganancias o pér- ción es de 1300 Ma, se desintegra en argón-40 didas de padre y/o hijo. que es un gas estable (el Ar al ser un gas se λ 2) la constante de desintegración ( ) debe escapa del mineral si está dentro del magma o ser bien conocida. sufre fuertes calentamientos por metamorfis- 3) la muestra tiene que ser bien representati- mo) por lo tanto si se miden las cantidades de va de lo que se quiere datar. elemento padre y de elemento hijo se puede 4) conocer los errores del método. determinar la edad del mineral después del último gran calentamiento o sea se determina Los resultados se expresan en años (a) o en cuanto tiempo hace que se solidificó el mineral 6 millones de años (10 a = Ma); y un Geocrón si su origen es magmático o cuanto tiempo 6 equivale a = 1000. 10 a = eón hace que sufrió el últimos gran calentamiento 14 El método del C se aplica en antropología (sin fusión) si el mineral se halla en una roca y arqueología, o sea para la parte superior del metamórfica (en un caso se data el magmatis- Pleistoceno y también puede ser usado en gla- mo y en el otro el metamorfismo). ciología. Un perfeccionamiento del método consiste en irradiar con neutrones a la roca que se quie- re datar en un reactor nuclear. Los neutrones al α MÉTODO Pb/ : chocar con el potasio-40 lo trasmutan a argón- 39 (el argón-40 no se ve afectado). La muestra Se calcula sobre circones y monacita minera- es fundida posteriormente en una cámara de les que poseen U y Th, conocido el isótopo del vacío desprendiéndose tanto el argón-40 como Pb proveniente del U y el Th se puede calcular el argón-39 (se toma al argón-39 como equiva- la edad. El Pb se mide por espectrografía, el U lente a la cantidad de potasio-40) y pueden ser α por su actividad (emisión ) de ahí el nombre medidos directamente. La relación entre del método. Es actualmente poco usado. ambos proporciona la edad de la roca. α Pb/ . K = t Los isótopos de K son el 39, 40 y 41.

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40 40 40 K→ Ca + ß (89,5%) radiación gamma—-→ Ar ral, al representar en un gráfico 87Sr/86Sr vs 87Rb/86Sr se tiene una curva que cuando todas 40 El Ca no se utiliza porque no se puede di - las muestras tienen la misma antigüedad es 40 stinguir por ahora del K radioquímico. El una recta que se llama isocrona. Las isocronas que se utiliza es: obtenidas de meteoritos condritos dan una edad de 4.498 Ma con un error de 15 Ma. El 40 40 K—————→- Ar + γ hecho de que las muestras procedan de varios meteoritos nos indica de que estos se formaron El K se mide químicamente y el Ar en el simultáneamente y corrobora la hipótesis de espectrómetro de masa. El método K/Ar es que la relación 87Sr/86Sr es constante en toda la uno de los más importantes, abarca edades nebulosa protosolar y que los isótopos primi- 6 entre 3.000 10 a 50.000 a. Se lo puede utilizar genios estaban homogéneamente repartidos. en cualquier roca (sedimentarias, ígneas, La pequeña diferencia del valor de la edad metamórficas, arcillas, evaporitas, rocas con calculada por el método Pb-Pb y el Rb-Sr se cemento que contengan K y con glauconita) debe a que las constantes de desintegración no Los minerales que se estudian en orden de son conocidas con suficiente precisión. mayor a menor calidad son: anfíboles, musco- De Rb existen los isótopos 85 y 87, este últi- vita, biotita, feldespatos. mo es radiogénico. Del Sr existen los isótopos 84, 86, 88 y 87 (proviene del 87Rb y es el que se usa para el cálculo de edad). MÉTODO Rb/Sr 87 87 t = Sr/ Rb . K 87

NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA El método del Rb-Sr se basa en que el Rb es un radioisótopo natural que se desintegra Hay dos maneras de calcular la edad: 87 en Sr con un semiperíodo de desintegración 87 87 de 48.800 Ma. Si una roca en el momento de su a) medir cuanto Rb y Sr hay, pero este 87 formación no contuviese Sr, para conocer su método no nos permite saber si la edad es edad bastaría con medir los elementos padre e buena. hijo; ello no es conducente porque no se puede b) Por medio de isocronas. En distintas mues- asegurar que no existía en el momento original tras de un mismo cuerpo se hacen los cálculos 87 Sr. Pero dado que existe un isótopo estable isotópicos. Si las tres o más muestras tienen la 86 del Sr ( Sr) se puede superar el problema. El misma edad están sobre una misma recta (iso- procedimiento consiste por ejemplo en tomar crona). La pendiente a de la recta por una cons- varias muestras de rocas de un plutón y anali- tante nos da la edad. Si la curva corta ordenada 87 86 87 zar el contenido de Sr, Sr y Rb. Como cada el valor 0,700 nos dice que la roca estudiada es muestra contiene diferentes minerales, o al ígnea pura. Las rocas sedimentarias o metamór- menos diferentes cantidades del mismo mine- ficas cortan en otros valores, Figura 274.

87/ 87 86 /86 Sr. Sr.

6 a

t=500.10 metamorfitas

1,000 ígneas α 0,700 0,700

87 Rb/ 87 Sr 87 Rb/ 87 Sr

Figura 274. Curvas isocronas del método Rb/Sr.

372 NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:10 Página 373

En el segundo diagrama las dos rocas tienen previamente con ácido fluorhídrico para mag- la misma edad pero orígenes distintos. Este nificar dichas estructuras y se las cuenta por método es bueno para edades más antiguas que unidad de superficie al microscopio. el Jurásico debido a la vida media tan grande Posteriormente la muestra se la expone en un que tiene el 87Sr. Se lo utiliza para rocas ígneas, reactor y se la bombardea con neutrones en sedi mentarias con cemento glauconítico e illita. una cantidad conocida, se la vuelve a tratar Recientemente se pudo hacer otra calibra- con ácido y se cuenta el número de huellas ción del método comparando con la relación nuevas en la misma área. Las trazas nuevas 234U-230Th en corales. En el momento de forma- son el resultado de la fisión inducida por los ción del coral su contenido en 234U es conoci- neutrones e indican la cantidad de uranio que do, a partir de ese momento empieza a formar- hay en la muestra. De la proporción de trazas se el 230Th.Comparando el contenido de 14C y originales a trazas nuevas se puede calcular la el de 230Th se puede determinar la edad del edad del mineral debido a que se conoce la coral. Ello permite comparar ambos métodos. cantidad de uranio de la muestra y la veloci- Así se llegó a la conclusión de que es necesario dad de desintegración del uranio que es cono- aumentar la antigüedad de las muestras tasa- cida. Uno de los problemas que puede tener el das con 14C a medida que aumenta su antigüe- método es si el mineral datado tuvo un reca- dad, existiendo una discrepancia de 3.000 años lentamiento que “borró” parte de las trazas, en en muestras de 20.000 años. Ello hace que se ese caso la edad que se mide es intermedia deban revisar los datos sobre la edad de la últi- entre el origen del mineral y el momento del ma glaciación que en vez de haber ocurrido recalentamiento, por lo tanto esa edad no hace 17.000 años, ocurrió hace 20.000 años. sirve. El método funciona bien para minerales

como: mica, apatita, hornblenda, tectitas ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA (vidrio de impacto meteorítico), obsidianas, TRITIO vidrio hecho por el hombre, etcétera.

Es el isótopo radioactivo del H y se produce en la alta atmósfera y entra en las lluvias EDAD DE LA TIERRA pasando a la hidrosfera. Su vida media es de 12,5 años y mide edades menores de 100 años. Debido a que la vida media de muchos de los Se lo utiliza en hidrología como trazador, por radioisótopos es tan larga (desde que se forma- ejemplo las aguas de un glaciar que se insumen ron no han terminado de desintegrarse total- en el terreno y desaguan en formas subterráne- mente), ello permite medir la edad de la Tierra. as en el colector principal, agregando agua enri- Para corroborar esta idea se usó la hipótesis de quecida en moléculas con Tr en el lugar del des- que debió de haber isótopos radioactivos de hielo se puede hacer un seguimiento de dicha vida media menor, los cuales ya desaparecieron. agua marcada por medio de simples detectores Parece que un isótopo de este tipo fue el 236U de radioactividad. Otra utilidad, por ejemplo, es que hoy en día no se encuentra en nuestro pla- calcular la edad de un vino para ver si hay adul- neta. El 236U se generó artificialmente en labora- teración respecto al año de la cosecha. torio y se le midió una vida media de 24.106 años. Su desaparición sería una prueba de que la Tierra tiene más de 1000.106 años (edad míni- TRAZAS DE FISIÓN ma) tiempo necesario como para no poderlo detectar suponiendo que en un principio hubo Método de datación desarrollado en la déca- cantidades iguales de 238U y 236U. La presencia da de 1980. Con aumentos x1.000 o 1.100 se en el planeta de 235U, 238U y 232Th indica que buscan estructuras provocadas por la radioac- posee una edad menor de 10.000.106 años (edad tividad en minerales portadores de Th, U o K. máxima) ya que de haber tenido esa edad estos Los isótopos radioactivops de estos elementos isótopos hubieran desaparecido por desintegra- cuando se fisionan naturalemente emiten ción espontánea. radiación que genera finos tubos (trazas) en la Para estimar la edad de la Tierra es preciso estructura del mineral. El mineral se lo lava conocer su origen. La hipótesis más aceptada

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA 373 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:10 Página 374

sobre la génesis del Sistema Solar es: en deter- nado y se pudieron medir edades en minerales, minadas zonas de una galaxia se producen para ello se usaron circones. Los australianos, acumulaciones o nubes de polvo y gas. Las en circones de las rocas del monte Narryer, nubes se condensan, por efecto de la grave- Australia occidental, calcularon una edad de dad, cuando estas alcanzan una masa y densi- 4000 Ma, lo que demostraría que ya existía una dad suficientemente elevada. Estas continúan corteza continental en aquella época. contrayéndose rápidamente hasta que en su centro se alcanza temperaturas y densidades muy elevadas que inician la fusión entre los OTRAS UTILIDADES DE LOS ISÓTOPOS núcleos atómicos más livianos. La fusión pro- duce energía en cantidad suficiente como para Otra utilidad de los isótopos fue la de permi- detener la condensación provocada por la acti- tir dar una hipótesis satisfactoria a la desapari- vidad gravitatoria. En ese momento nació una ción de los dinosaurios en el límite Cretácico- estrella. En torno a estas quedan gran cantidad Terciario (límite K-T) hace 65 millones de años. de fragmentos; algunos de ellos se van agru- Ello se debió al impacto de un meteorito de pando por atracción gravitacional hasta varios kilómetros de diámetro (asteroide o adquirir el tamaño de planeta. Este es el origen cometa) a más de 10 km/s. El impacto liberó de los planetas próximos al Sol, como la Tierra. una gran cantidad de energía que generó gran- Los fragmentos que no se agruparon quedaron des desastres naturales haciendo desaparecer la vagando en el espacio del Sistema Solar cons- mitad de las especies vivientes. El cuerpo celes- tituyendo los meteoritos cuando son atraídos te se desintegró y en parte se pulverizó gene- por el campo gravitacional del planeta. rando una delgada capa sedimentaria enrique- cida en iridio en una proporción muy superior

NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA Y NOCIONES DE PALEONTOLOGÍA Los procesos exógenos que actuaron por largo tiempo destruyeron los restos de las rocas pri- a la que habitualmente se encuentra en las rocas migenias que originalmente formaron la Tierra, terrestres. Esa proporción es similar a la que se por lo cual no podemos medir directamente su encuentra en algunos condritos carbonáceos. edad. Para evitar este problema calculamos la La hipótesis mejorará cuando se pueda deter- edad de los meteoritos, que de acuerdo a lo minar el tiempo en que se produjo tal depósito, expuesto anteriormente sí corresponden a frag- si duró una decena de años o varios miles. En el mentos de la época del origen del Sistema Solar. último caso cabría otra hipótesis como es la que En la nebulosa inicial la distribución de los isó- sostiene que la extinción se debió a un intenso topos era homogénea (hay varias pruebas que lo vulcanismo. confirman). Por lo tanto en el momento que se Los isótopos como relojes también fueron formó el Sistema Solar las proporciones que se usados en el calculo de la edad del hombre pri- encontraban los diferentes isótopos, con algunas mitivo. En 1969 Leakey, en Kenya, en las lade- excepciones, era la misma en todo él (planetas, ras de un volcán junto al lago Turcana, encontró asteroides, meteoritos). los restos de dos cráneos dentro de cenizas vol- De entre los meteoritos resultan interesantes cánicas que al ser datadas por el método K/Ar las condritas carbonáceas que están formadas arrojaron una edad de 2,6 Ma. Al ser revisada por cóndrulos (gotas fundidas que se forman esta datación arrojó un nuevo valor de 1,9 Ma. en las primeras colisiones que dieron origen a Estudios y hallazgos posteriores dieron una los planetas) y por consiguiente poseían la edad de 2,6 Ma y nuevas correcciones arrojaron composición isotópica de aquella época. nuevas cifras de 1,9 Ma. Estas discrepancias con Además no sufrieron un calentamiento poste- el método K/Ar hicieron que se realizaran cál- rior muy fuerte como para fundirlos. El méto- culos con el método de traza fisión en los circo- do usado para su cálculo de edad es con isóto- nes de las cenizas. Los valores así obtenidos pos de vida media muy larga tal el caso Pb-Pb varían entre 2,4 y 2,6 millones de años. y del Rb/Sr que dan una antigüedad al Los restos humanoides de Piltdown, en Sistema Solar de 4.500 millones de años. Sussex, Gran Bretaña, en 1912, fueron estudia- 14 Las rocas más antiguas encontradas en el dos por el método del C que permitió confir- Planeta tienen una edad de 3.600 Ma. Desde la mar el fraude. Este método es aplicable para década de 1980 el método Pb-Pb fue perfeccio- edades menores de 50.000 años.

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19 GEOLOGÍA ECONÓMICA GEOLOGÍA ECONÓMICA GEOLOGÍA Antes de que los metales puedan concen- tiempo geológico (sin tener en cuenta los isó- trarse para formar un yacimiento de interés topos del plomo y otros elementos que se for- económico, deben atravesar varios procesos. man de la desintegración radiactiva de ele- El agua, el magma y otros fluidos, así como los mentos padres, principalmente U, K y Th). fenómenos atmosféricos, intervienen en la for- Esta cantidad invariable de metales, de mación de los yacimientos. acuerdo con Brimhall, 1991, se distribuye en Los viejos mineros sabían de donde sacar el dos geosferas o sistemas fisicoquímicos. La oro. Lavaban los sedimentos de los ríos y, ade- geosfera externa es una capa delgada de apro- más, sabían que aguas arriba estaba la roca ximadamente 100 km de espesor que incluye a madre de donde provenía el oro. Estas eran la astenosfera, la litosfera, la hidrosfera, la vetas de cuarzo con oro diseminado las cuales atmósfera y la biosfera, en la que se mueven eran o no explotables y ahí se terminaba la las placas continentales y oceánicas. La geoes- sabiduría. fera interna se halla constituida por el manto y Hoy se sabe que los metales de interés son el núcleo. parte integrante de los materiales que consti- Los elementos químicos metálicos y no tuyeron la formación del planeta y que su evo- metálicos se han trasladado de un lugar a otro lución dinámica interna y externa (endógena y por medio de complejos mecanismos fisico- exógena) a través de distintos procesos provo- químicos entre las dos geosferas a lo largo de có la acumulación de los metales con interés la historia geológica. para el hombre (yacimientos). Estos elementos Una reconstrucción resumida de cómo se fueron transportados por fluidos, y cambios formaron los yacimientos indica que la proto- físicos y químicos provocaron su precipita- tierra tenia una composición semejante a la de ción. Estudiando los fluidos y los sistemas tec- un meteorito primitivo, estos meteoritos se tónicos que han cambiado la Tierra a lo largo fueron acrecionando, primero lentamente y del tiempo, los investigadores van compren- luego más rápidamente a medida que aumen- diendo la génesis de los yacimientos. taba el campo gravitatorio de lo que iba a ser En el caso mencionado del oro y de otros el planeta. Pasada cierta masa crítica la tierra elementos los procesos exógenos, luego, pue- comenzó a diferenciarse en capas concéntricas, den redistribuir y concentrar aún más a estos cada una compuesta por metales distintos. El metales o agregados de distintos metales. En hierro se hundía y se fundía para formar el este último caso son de fundamental impor- núcleo metálico junto a otros elementos side- tancia los conocimientos sobre la sedimenta- rófilos (Ni, Co, Au, Pt). Mientras que el manto ción, comportamientos hidrodinámicos de los primitivo se empobrecía en esos elementos, minerales y caracteres geomórficos y litológi- relativamente se iba enriqueciendo en elemen- cos del terreno para una mejor comprensión tos litófilos (Si, Al, Mg, Ca, Na, K) cada uno de del fenómeno de formación de un yacimiento ellos se combinó con oxígeno (elemento más exógeno. abundante) para formar los silicatos del manto Toda esta síntesis del conocimiento parte de y de la corteza. la base de que la totalidad de los metales en la Los elementos que más abundan en la corte- Tierra ha permanecido constante a lo largo del za, después de los litófilos, son los metales cal-

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cófilos (como el Cu o el Zn, junto con elemen- turas entre las altas presiones que reinan en la tos volátiles como el Cl y el S)- Estos elemen- profundidad y la baja presión de la superficie tos, en procesos que duran millones de años, hace que los fluidos (magma, agua o anhídri- ascienden hacia la superficie por medio del do carbónico) asciendan cargados con elemen- magma, que es un fluido menos denso que las tos químicos de interés en solución y/o sus- rocas que constituyen el manto. Así los meta- pensión. La importancia del agua es muy les van llegando a través del vulcanismo y grande pues ésta en estado supercrítico (a plutonismo, integrando las primitivas rocas altas presiones y temperatura de 275ºC) posee sedimentarias (se supone que había una características solventes muy fuertes. Estos atmósfera e hidrosfera primitiva) y metamórfi- fluidos reaccionan con los minerales de las cas (al acumularse los primitivos sedimentos) rocas de caja modificándose mutuamente. Al GEOLOGÍA ECONÓMICA GEOLOGÍA para formar la primitiva corteza. cambiar la composición del fluido transporta- Este proceso dura miles de millones de años. dor de metales va cambiando su carácter sol- Repetidas veces se reciclan estos materiales vente y disminuye su capacidad de transpor- por medio del funcionamiento de la tectónica tar metales. Al mismo tiempo, en el ascenso, de placas provocando ello, a través de subme- ha ido disminuyendo la temperatura. En suce- canismos (magmatismo, hidrotermalismo, sivas reacciones oxi-reducción e hidrólisis, metamorfismo, ciclo exógeno, etc.), las concen- mecanismos químicos comunes, se produce la traciones metálicas. precipitación de sulfuros metálicos. En presencia de azufre los metales precipi- Posteriormente la biosfera se puede servir de tan en forma de sulfuros. Estos sulfuros son estos minerales y en su acción bioquímica densos respecto de los otros minerales que lo metabólica puede producir también la precipi- rodean y ello facilita su recuperación indus- tación de minerales de interés. Estos mecanis- trial. Sin una cantidad suficiente de azufre los mos descriptos en forma simplificada forman metales pasan a las estructuras de otros mine- los denominados yacimientos endógenos. rales dispersándose en partes por millón o aún Posteriormente, en condiciones normales, el menos, y ello no hace rentable su explotación. interaccionar de la hidrosfera y la atmósfera El conocimiento que se tiene sobre la génesis sobre la litosfera (ambiente sedimentario de los yacimientos parte de los estudios que se donde actúan los procesos geomórficos) gene- realizan en las minas que son los laboratorios ran nuevos mecanismos tanto físicos como naturales de concentración de minerales de químicos sobre las rocas que llevan a la con- mena. El geólogo debe de conocer las caracte- centración de minerales de interés producien- rísticas petrográficas y estructurales de los do los denominados yacimientos exógenos. lugares donde ocurren los depósitos minerales Todos estos procesos gastan parte de la ener- de interés. Estos depósitos suelen formarse en gía interna del planeta, proceso irreversible rocas sedimentarias o ígneas originadas bajo el que juega en contra del principio del actualis- agua o en áreas continentales cerca de la mo que dice que el presente es la llave del superficie. A veces en la proximidad de la pasado dado que a medida que se va gastando superficie ocurren ciertos fenómenos con fuer- la energía se va terminando la mineralogéne- te gradiente fisicoquímico dado que la superfi- sis y con ella, la formación de nuevos yaci- cie terrestre es la interfase entre la atmósfera, mientos de interés económico. litosfera e hidrosfera- Dado el fuerte gradiente Para comprender las pautas geoquímicas térmico que ahí ocurre precipitan los minera- globales, muy complejas, de los múltiples les de interés tanto al enfriarse el magma como tipos de yacimientos minerales, se deben clasi- las soluciones hidrotermales. ficar los yacimientos según: En grandes profundidades, donde reinan las altas presiones y las rocas poseen condiciones a) el metal predominante, plásticas, no suelen ocurrir fracturas, mientras b) la clase de ambiente donde se depositaron que en la corteza las fracturas suelen ser fre- c) la edad del yacimiento. cuentes, principalmente por causas tectónicas, ya que las rocas se comportan como materiales En todo ello se debe de tratar de tener en frágiles. La comunicación a través de las frac- cuenta el análisis tectónico de la región que

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nos ayudará a comprender el mecanismo de a) Yacimientos endógenos las vías de ascenso de los fluidos mineralizan- b) Yacimientos exogénos tes. En este sentido Brimhall (1991) propone 5 eras tectónicas cada una caracterizada por su Los yacimientos endógenos se generan en el mecanismo de transporte y su grupo de yaci- interior de la corteza terrestre (en rocas ígneas mientos de minerales: y metamórficas). Los yacimientos exógenos se generan sobre a) Arqueozoico primitivo, 3.800 a 3.000 Ma la superficie terrestre en la interacción entre la b) Arqueozoico tardío 3.000 a 2.500 Ma atmósfera y la hidrosfera sobre la litosfera. En c) Proterozoico primitivo 2.500 a 1.700 Ma general están asociados a rocas sedimentarias. d) Proterozoico medio y tardío, 1.700 a 700 Ma e) Fanerozoico, 700 Ma al presente. Mena: es el material rocoso del cual se ECONÓMICA GEOLOGÍA extrae el mineral de valor económico. Desde su formación hasta su modificación en la superficie terrestre, los yacimientos La mena se compone de mineral de mena o minerales son inestables. Esta inestabilidad mineral económico y mineral de ganga o está dada desde el punto de vista geológico, mineral no económico. por la inestabilidad tectónica del planeta, y Ley: es el contenido de metal en la mena o todo lo que ello implica desde el punto de de mineral de mena en la mena. Algunas for- vista químico y físico. Ya que repetidas veces mas de expresar su contenido es gr/Tm (gra- una masa litológica mineralizada puede ser mos por tonelada), ppm (parte por millón, desmembrada y/o transportada por causas equivale a 1g por tonelada), % en peso (peso tectónicas a distintas posiciones en el espacio y de mineral expresado en forma porcentual res- en el tiempo y con características litológicas pecto a toda la roca que hay que remover para distintas. Estas características naturales son un su explotación), etc. factor de complicación en la comprensión aca- El concepto de mena es relativo porque bada de la formación y clasificación de los depende del mercado, su ubicación y de la yacimientos de elementos metálicos. logística disponible (un yacimiento de dia- No obstante el conocimiento cada vez es mantes en la Luna no es lo mismo que el mayor sobre el complejo transporte de los mismo yacimiento ubicado en la Provincia de metales hasta sus lugares de precipitación, Buenos Aires). haciéndose cada vez más evidente el delicado equilibrio que se necesita para la conservación de las menas. ESTUDIOS DE YACIMIENTOS La Geología Económica trata sobre las con- centraciones de minerales de interés económi- En el estudio de la valoración de un even- co para el Hombre. Dentro de ella se intenta tual yacimiento se realiza un cúmulo de traba- determinar dónde se encuentran estos minera- jos, algunos de ellos son: les, como llegaron ahí (génesis) para intentar — recopilación de la información geológica obtener un modelo de yacimiento y cual será previa al inicio de los estudios. su costo de extracción. —confección de mapas geológicos en distin- tas escalas (permiten ubicar en el espacio y en Yacimiento: es una acumulación o depósito el tiempo a un yacimiento). Un mapa a escala natural de rocas y/o minerales útiles al hom- 1:5.000 da información semiregional de dónde bre que puede ser explotado con beneficio. se encuentra el yacimiento, mientras que un Universalmente se los suele clasificar en: mapa a escala 1:100 ubica con mayor precisión la veta a explotar. a) Yacimientos metalíferos —estudios geofísicos: sísmica, gravimetría, b) Yacimientos no metalíferos geoeléctrica, etc. (estos estudios pueden mos- trar anomalías que indiquen la eventual pre- Otra clasificación, de tipo genética, se refiere sencia de un yacimiento o ayuden a delimitar- al ambiente de formación: lo).

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—fotointerpretación de la zona con minera- YACIMIENTOS ENDÓGENOS lización (permite realizar mapas a escala regio- nal) Los minerales, en estas condiciones, son —estudio de las estructuras geológicas (el depositados por soluciones líquidas o gaseo- conocimiento de estructuras como pliegues, sas por descenso de la Tº y/o P. Se considera a fallas, diaclasas, diapiros, etc, permite ver o la temperatura como la variable más impor- deducir la distribución del yacimiento) tante. Para conocer la temperatura de forma- —estudios petrográficos (es importante ción se utilizan los termómetros geológicos: conocer la petrografía en la que se halla ubica- do el yacimiento) a) Polimorfismo del cuarzo y de otros mine- —estudios mineralógicos, etcétera (indican el rales. GEOLOGÍA ECONÓMICA GEOLOGÍA o los minerales de interés económico y los b) Mediciones directas en lavas fluyentes. minerales acompañantes que pueden señalar la c) Exsoluciones (2 minerales se exsuelven a presencia de minerales de interés económico) una temperatura definida, se separan, como hemos visto en la segunda parte en el caso de Algunos de los elementos de interés econó- las pertitas) mico abundan en la corteza terrestre de la d) Crepitación de las inclusiones líquidas. siguiente manera: Cuando una muestra rocosa o mineral es calentada pasa por una temperatura en la cual Cu...... 0,007% en peso las inclusiones fluidas comienzan a reventar y Sn ...... 0,004 a hacer ruido (crepitar), en ese momento se Pb ...... 0,0016 asume que esa es la temperatura de formación U...... 0,0004 de la inclusión y por lo tanto del mineral. Ag...... 0,00001 Au...... 0,0000005 Sobre la base de estas consideraciones los yacimientos endógenos se los puede clasificar De estos valores, por su baja concentración, en: se deduce que la naturaleza se encarga, por distintos mecanismos, de concentrarlos —-epitermales o de baja temperatura cada haciéndolos económicamente explotables. uno de estos grupos posee una mineralogía que le es característica (feldespatos, calcedo- nia, siderita). YACIMIENTOS EXÓGENOS —-mesotermales o de mediana temperatura (calcopirita, galena, blenda). Se los llama también yacimientos sedimen- —-hipotermales o de alta temperatura que tarios. Se clasifican en: se denomina paragénesis (magnetita, pirroti- na, turmalina, topacio, casiterita, granate, —-yacimientos residuales: Sn, Au, bauxita, piroxeno y anfíboles). lateritas, Mn, Fe, etcétera. —-yacimientos detríticos: arcillas, arenas, La mayoría de los yacimientos metalíferos

gravas, depósitos de placer de Au, Pt, SnO2 se producen de la interacción entre rocas ígne- (casiterita), diamantes, circón, granate, etcétera. as jóvenes con volúmenes grandes de agua. —-yacimientos químico-orgánicos: carbona- Georgius Agrícola en 1556 escribió en su libro tos: calizas, dolomías; sílice: diatomitas; hie- “De re metallica” que las industrias metalúrgi- rro: siderita, óxidos e hidróxidos de hierro; cas requieren habilidad y trabajo para la explo- alúmina: bauxita, lateritas; fosfatos: fosforita, ración de metales. apatita; evaporitas: sal, sulfatos, carbonatos, Los yacimientos se asocian fundamental- boratos; carbones, hidrocarburos: petróleo y mente con las zonas de subducción, por ejem- gas. plo el “Arco de Fuego del Pacífico”. Los yaci- mientos de cobre de América occidental son todos de la misma clase “cobres porfíricos”. Se formaron al emerger masas intrusivas graníti-

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cas producidas en la zona de Wadati-Benioff y 1) YACIMIENTOS ÍGNEOS, vinculadas a efusiones andesíticas. El escape MAGMÁTICOS O PRIMARIOS de volátiles de los granitos mineralizan las rocas de caja con cobre, oro y molibdeno. Son A.-Ortomagmáticos: son aquellos que preci- yacimientos de baja ley, menos de 1% de Cu pitan directamente de la cristalización de un pero que ocupan grandes volúmenes y en magma.p.e. los yacimientos de cromita en donde se encuentran las reservas mundiales Bushveld en Africa del Sur, donde el mineral de Cu. En las islas del Japón se han encontra- se halla ubicado en forma de cumulatos en do dos tipos de estos yacimientos, el tipo anortositas y gabros. Otro ejemplo es el hierro Kuroko con sulfuros de Pb, Zn, Cu y Ag, gene- (magnetita) en gabros de Kiruna en Suecia. rados por efusiones submarinas ácidas; los de Los diamantes se suponen que provienen de tipo Besshi son de sulfuros de Fe y Cu, origi- magmas básicos ricos en carbono. Aparecen en ECONÓMICA GEOLOGÍA nados por vulcanismo submarino de rocas las kimberlitas de Sud Africa (rocas UB bre- basálticas y temporalmente anteriores al tipo chosas). Son chimeneas de 600 m de diámetro Kuroko. En ambos casos se ubican en la parte por 1000 m de profundidad. Los diamantes se anterior del arco. Un tercer tipo de yacimien- pueden formar por intrusión explosiva del tos es el Troodos relacionados con dorsales magma UB al cortar capas de pizarras carbo- menores donde se emiten basaltos en mares nosas. Hoy en día se cree que son transporta- continentales tipo Mar del Japón. dos por “hot point” o sea que tienen un origen En el mar Rojo hay depósitos de sal muera profundo (mantélico). En la Figura 275 se de origen hidrotermal exhalados por fisura aprecia un esquema en el cual la intrusión de submarinas a lo largo de la dorsal. Estas sal- una plutonita genera hornéeles en la roca de mueras tienen asociados sulfuros de zinc, caja, pero además produce la emisión de cuer- plomo y cobre de interés económico. pos pegmatíticos que pueden tener interés Desde hace tiempo los geólogos saben que económico (cuarzo, feldespatos, micas, berilo, las aguas hidrotermales circulatorias, o jugos, etcétera). En la misma figura, pero no señala- como los llamaba Agrícola, son capaces de do, por razones gravimétricas los fluidos líqui- extraer por lixiviación metales en grandes dos y gaseosos se acumulan en el techo del extensiones de rocas y depositarlos en forma plutón, dentro y fuera del plutón, donde se de yacimientos. puede producir la concentraciónde minerales de interés al hombre como: molibdenita, esta- ño, sulfuros, oro, etcétera.

OTRA MANERA DE CLASIFICAR A LOS superficie YACIMIENTOS ENDÓGENOS ES POR EL PROCESO GEOLÓGICO:

1) Igneos, magmáticos o primarios + A.-Ortomagmáticos...... 700 a 1.500ºC + + pegmatitas B.-Pegmatíticos-pneumatolíticos.aprox. + granito + 575ºC + + + hornfels + + C.-Pirometasomáticos...... 500-800º D.-Hidrotermales: Figura 275. Esquema de la intrusión de una plutoni- a) hipotermales ta (granito) en su roca de caja. b) mesotermales c) epitermales B.-Pegmatíticos o pneumatolíticos: a medi- 2) Metamórficos...... aprox. 400 a 200ºC da que evoluciona la cristalización, los voláti- les pueden arrastrar y concentrar cationes de interés económico. Los fluidos finales de la cristalización magmática intruyen tanto al plu- tón como a su roca de caja dando lugar a las pegmatitas. Los fluidos (agua, F, B, S) trans-

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portan cationes que luego precipitan. Los mesotermales: cuarzo aurífero de Bendigo minerales formadores de pegmatitas son: fel- (Australia) en crestas anticlinales. Filones de despato, cuarzo, micas, espodumeno, ambli- Sn en Bolivia y Malasia. Pirita de Río Tinto en gonita, lepidolita, berilo, circón, monacita, tan- España.

talita-columbita (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6, apatita, fluorita, turmalina, topacio, pechblenda. epitermales: venas de telururos de Au y Ag en Cripple Creek, Colorado, USA. C.-Pirometasomáticos: estos mismos flui- dos pueden interaccionar sobre la caja gene- rando yacimientos de este tipo también llama- 2) YACIMIENTOS METAMÓRFICOS dos de contacto. Se producen reemplazos de la GEOLOGÍA ECONÓMICA GEOLOGÍA roca de caja. Se desarrollan en los contactos de Los procesos metamórficos y migmáticos los plutones con calizas (estas son muy reacti- pueden dar lugar a yacimientos de: vas a los fluidos magmáticos) generándose fenómenos metasomáticos, Figura 276. Se for- sillimanita

man asociaciones de: magnetita, hematita, Silicatos de Al (SiAl2O5) cianita pirita, calcopirita, bornita, blenda, galena, casi- { andalucita terita, wolframita, scheelita, molibdenita, oro, granates, wollastonita, epidoto, etc. La roca se denomina skarn. tremolita-actinolita superficie asbestos serpentina + + + { crisolita granito + + + + + + + mineralización + + —-talco, corindón, rubí (Al2O3), zafiros + + (Al2O3), granates, grafito, serpentina, vermicu- Figura 276. Esquema de una zona mineralizada en el lita (variedad de clorita, se usa como aislante), contacto de un granito y una caliza. pizarras, mármoles.

D.-Hidrotermales: finalmente los volátiles, ENRIQUECIMIENTO SUPERGÉNICO especialmente el agua, se escapan por fisuras generando los depósitos hidrotermales. Enriquecimiento supergénicos, Figura 277, Corresponden a la etapa final de los depósitos son los cambios que se producen en un depósi- de tipo magmático. La clasificación que se to metalífero vetiforme por meteorización, hace sobre la base de temperatura de forma- principalmente los efectos del agua de la napa: ción define las paragénesis propias de cada Este fenómeno posee como referencia la una de ellas. napa freática que actúa sobre el depósito y lo puede enriquecer. Los cambios que se produ- hipotermales: Sn, W, Au (Ontario, Canadá) cen en una veta por la acción de las aguas des- Pb, Zn (Broken Hill, Australia). cendentes se denomina enriquecimiento supergénico.

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zona meteorizada (Sombrero de hierro)

cuprita Veta de Cu malaquita zona lixiviada Cu nativo zona oxidada b omita-calcosina- (nivel freático) pririta-cove llina zona enriquecida calcopy py bornita mineral primario GEOLOGÍA ECONÓMICA GEOLOGÍA

Figura 277. Veta con mineralización de cobre, con las modificaciones supergénicas producidas por el nivel freático.

El hidrato de metano invernadero ¿Contribuye hoy en día este gas al calentamiento global? ¿Lo hará en el futu- El hielo inflamable es hielo con hidrato de ro? Son preguntas que aún no tienen una res- metano que se forma en el fondo marino. puesta segura pero se debe seguir investi- Suess et al. (2000) trabajando en el buque gando por los motivos expuestos. oceanográfico Sonne de la Universidad de Según Suess et al., (2000) los primeros yaci- Albrechts de Kiel, Alemania descubrieron en mientos de hidrato de metano se encontraron el Pacífico norte, mezclado con barro a 785 m en el permafrost de Siberia y Norteamérica y de profundidad, una substancia blanca efer- se lo llamó gas de los pantanos. En la década vescente que se volatilizaba. Era el hidrato de de 1970 investigadores del Lamont-Doherty metano, compuesto por gas metano atrapado encontraron en los barros del fondo los pri- por hielo de agua llamado también hidrome- meros depósitos marinos a la altura de la tano. costa de Carolina del Norte. El metano deri- Estos hidratos son estables a temperaturas va de la descomposición de la materia orgá- próximas al congelamiento del agua y a altas nica microbiana depositada junto a los sedi- presiones producidas por el peso de una mentos y se comprobó que el gas contiene columna de 500 m de agua. A profundidades abundancia de C12 que lo distingue del meta- menores el metano burbujea y se escapa. no de las fumarolas de origen volcánico que Hasta 1970 no se conocía la existencia de posee C13. La descomposición de la materia este compuesto. En la década de 1990 se esta- orgánica microbiana genera metano que va bleció su presencia en todo el planeta espe- ascendiendo por el barro del fondo del mar, cialmente en las áreas pericontinentales. Su la descompresión que ello involucra produce existencia duplica todas las reservas de el enfriamiento del agua del fondo marino y petróleo y carbón juntas conocidas en todo el la congela quedando el metano atrapado en Planeta. Debido al precio bajo del petróleo la estructura del hielo. La fusión de esta capa aún no se han desarrollado las técnicas para congelada no solo libera metano sino tam-

su explotación en forma eficiente, de llegar a bién SH2, NH3 y la oxidación de estos com- subir el precio del barril por encima de un puestos genera CO2, sulfatos y nitratos que valor crítico probablemente comencemos a actúan como nutrientes bacterianos. Estas consumir esta fuente de energía. bacterias luego alimentan a bivalvos y gusa- Estos hidratos tienen sus problemas ya que nos. La oxidación del metano genera bicarbo-

la fuga de metano es peligrosa para el medio nato que a su vez forma CO3Ca (rocas cali- ambiente pues acentuaría en efecto inverna- zas). Aún no se sabe cuanto de este CO2 se dero. En presencia de oxígeno libre el C de la integra a la atmósfera pero un terremoto u molécula de metano desprende los 4 H y se otro fenómeno natural puede liberar grandes

forma CO2, el gas más eficiente para el efecto cantidades de metano a la atmósfera con el

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correspondiente aumento de efecto inverna- profundidades de 30 metros que se explican dero. como formados por explosiones de metano. El último avance glaciar terminó hace unos No se sabe si estas explosiones fueron simul- 16000 años, en adelante comenzó el calenta- táneas o si ocurrieron en un corto lapso pero miento que generó el retiro de los hielos que las evidencias geológicas indican que más o produjo liberación de metano ya que parte menos ocurrieron al final de la última glacia- del hielo se apoyaba en el fondo oceánico y ción hace unos 15000 años. fue dejándolo de presionar generándose con- Se descubrió también que, de acuerdo con diciones de escape de este gas. La fusión de 1 el registro fósil, el metano liberado a fines m3 de hidrometano libera 164 m3 de metano del Paleoceno (55 Ma) afectó al clima mun-

GEOLOGÍA ECONÓMICA GEOLOGÍA una parte del cual llega a la atmósfera. dial. De acuerdo con el registro fósil la tem- Algunos investigadores opinan que una libe- peratura del mar y de los continentes habría ración rápida del metano provocaría grandes aumentado bruscamente. Este fenómeno cambios en el clima, esto podría haber ocu- produjo la extinción de numerosas especies rrido hace unos 15000 años produciendo un unicelulares del fondo marino y hubo un calentamiento con el consecuente retiro de aumento de C12 en las conchillas de los los hielos. En el fondo del Mar de Barents se microfósiles que subsistieron al calenta- observan cráteres de 700 m de diámetro con miento.

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20 TEORÍAS OROGÉNICAS TEORÍAS OROGÉNICAS Existen muchas teorías orogénicas, algunas del 30 se pensó que la Tierra estaba en expan- sólo tienen interés histórico, otras están de sión en acuerdo con las ideas astronómicas de moda y algunas otras vuelven a estarlo. Esto la época (expansión del Universo). El astróno- es así porque para una teoría unicausal es mo sudafricano Halm justificaba así el aleja- necesario agrupar un gran número de fenóme- miento entre sí de los continentes y la exten- nos distintos en el espacio y en el tiempo. sión de las cuencas oceánicas. De tal manera Muchas veces las teorías no están bien funda- que para esos pensadores este sería el meca- mentadas ya que no está bien hecha la síntesis nismo físico que haría derivar a los continen- de los hechos geológicos. tes. En 1955 el geofísico húngaro Egyed trató de demostrar dicha expansión usando como De acuerdo con C.F. von Weizsäcker referencia el nivel de los océanos, asumiendo —-Primero se deben de reconocer las que el volumen de la masa de agua es constan- formas (morfología). te. Hizo estudios sobre mapas paleogeográfi- —-Segundo se deben de establecer las cos de distintos períodos geológicos donde se secuencias de formas, o sea, ordenarlas aprecia, en promedio desde el Cámbrico hasta según su origen. la actualidad, un retiro de los mares respecto —-Finalmente se trata de determinar las de las áreas continentales. Al mismo tiempo se fuerzas que originan las formas. determinaron, dentro de cada período geoló- gico, oscilaciones muy importantes de dicho Las primeras ideas básicas que desarrolló el nivel (períodos geocráticos y talasocráticos), hombre para comprender la tectónica planeta- que demostraron que además hay otros fenó- ria son: menos naturales que pueden provocar los Contraccionismo. Postula una reducción avances y retrocesos marinos tales como las del volumen de la Tierra en función de su glaciaciones, la expansión del fondo oceánico enfriamiento. El francés Elie de Beaumont en o la subducción de las placas. 1829 y posteriormente el físico Kelvin habían Otro criterio usado por Egyed es el que la propuesto que la contracción del planeta era duración del día va aumentando gradualmen- por enfriamiento y que producía en la superfi- te a lo largo del tiempo geológico, o sea que la cie el “arrugamiento” que representan las cor- velocidad de rotación de la Tierra va disminu- dilleras. La objeción a esta idea es que no es yendo gradualmente (unos 2 segundos cada posible demostrar el enfriamiento ya que aún 100.000 años). Este alargamiento ocurriría por el planeta puede estar calentándose por efec- el efecto del roce de las mareas sobre el fondo tos de la radioactividad o estar en equilibrio marino. Estudiando los corales (se desarrollan térmico, además, el contraccionismo no expli- en aguas tropicales y subtropicales) es posible ca las grandes regiones afectadas por tensio- medir el retardo dado que la secreción de car- nes como es el caso de la expansión del fondo bonato de calcio que realizan éstos en su creci- oceánico y, por otro lado, en el desarrollo de miento es máxima con la mayor insolación y los sedimentos no se refleja ninguna tenden- es nula de noche de tal manera que por año se cia, desde el precámbrico, que indique tal cosa. generarían 365 líneas de crecimiento y su espe- Expansionismo. A mediados de la década sor varían con las estaciones de acuerdo a la

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insolación media. Además, en los días nubla- consideraba que las cordilleras son el resulta- dos no se generan y ello queda registrado de do de una tectónica primaria que provoca tal manera que los corales desarrollan menos grandes abombamientos (geotumores) sobre de 365 líneas de crecimiento anuales. En los cuyos flancos por deslizamiento gravitatorio corales muy bien conservados del Devónico se desarrolla una tectónica secundaria. medio se determinaron unas 400 líneas de cre- A esta teoría Haarman en 1930 le dio el nom- cimiento por año, indicando ello el acorta- bre de “Oszillation theorie” y en su momento miento del día, o sea que en un año (giro com- no tuvo éxito. Las undaciones son propagacio- pleto de la Tierra alrededor del Sol) del nes ondulatorias corticales, provocadas por Paleozoico había más días que en la actuali- cambios físico-químicos en el manto donde se dad, o sea que la Tierra giraba más rápido separan materiales menos densos que flotan y TEORÍAS OROGÉNICAS sobre si misma. estos movimientos ascendentes generarían los Si la Tierra tenía la mitad del diámetro geotumores. Un mecanismo similar había pro- actual en la que se formó una corteza de apro- puesto Wegmann en 1932 para explicar la oro- ximadamente 30 km de espesor, al aumentar el génesis por medio del ascenso de domos mig- diámetro dicha corteza se rompería en distin- matíticos. Se agrega a ella los pensamientos de tos fragmentos que serían los continentes. Si el Bellussov y de van Bammelen. Las descripcio- diámetro de la Tierra se multiplica por 2 la nes de este último autor son especialmente superficie se multiplica por 4 y este sería el gráficas, la síntesis de su pensamiento dice tamaño de los continentes actuales. Como el que el abombamiento inicial estaría ligado a aumento de radio produce un aumento de una masa magmática (astenolito) de composi- volumen, con la consecuente disminución de ción Siálica que flota sobre el Sima. Esta masa densidad media de la Tierra que es 5,5 g/cm3 Siálica se abombaría provocando una serie de la densidad media antes de comenzar la desliza mientos gravitatorio de la superestruc- expansión debió ser de 44 g/cm3, lo que es tura. En términos generales, estos autores pen- difícil de explicar e invalida esta teoría. saban que la superficie de la Tierra, por causas En la orogénesis el bloque cortical sobre o endógenas, se mueve como si fuera una onda contra el cual se aplastan las rocas que se en donde hay ascensos y descensos corticales deforman para elevarse y generar cordones de los terrenos (undaciones), Figura 278. montañosos recibe el nombre de antepaís. Las deformaciones (plegamientos y fallamientos) Existen dos sedimentaciones que son que generan una cordillera no se producen en características de ambientes tectónicos dis- una única vez o un solo pulso, sino que la oro- tintos, una correspondiente a facies flysch genia ocurre en varias etapas o pulsos que que es indicadora de ambientes marino tec- definen un período orogénico o tectónico. tónicamente inestables (geosinclinales o Las teorías que tratan de explicar el origen cuencas de sedimentación) y otra la facies de las montañas se las puede agrupar en dos molasa indicadora de ambiente continental categorías: las teo rías verticalistas y las teorí- tectónicamente estable (cratones). as horizontalistas. Las primeras, que descono- La facies flysch está compuesta por rit- cen casi por completo el fenómeno de los mitas constituidas por una espesa sucesión sobrecorri mientos, pone el acento en los movi- de lutitas y grauvacas, de varios miles de mientos verticales, aceptando que los movi- metros de espesor, generadas normalmente mientos horizontales son solo consecuencias por corrientes de turbidez. de ellos. Las teorías horizontalistas consideran La facies molassa corresponde a una a los movimientos horizontales como funda- sucesión, de miles de metros de espesor, de mentales, siendo las respuestas verticales solo areniscas feldespáticas gruesas (arcósicas) consecuencias. friables y porosas, con intercalaciones de conglomerados. El cemento es carbonático Teorías verticalísticas. Muchas de ellas son y el tamaño de grano disminuye hacia arri- antiguas. El concepto de deslizamiento gravi- ba. Son depósitos formados al pié de una tatorio hace que por lo menos partes de estas montaña “recién” elevada (sedimentos post ideas sean consideradas. Haarmann (1930) orogénicos) y suceden al flysch.

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geotumor de + zocalo cristalino + + + + + + ó ++ 1 2

Figura 278. Dos mecanismos de deslizamiento con plegamiento de capas sedimentarias provocado por las oscilaciones de la corteza. La cubierta sedimentaria, cuando la pendiente es suficiente, se desliza produ- ciéndose su plegamiento. Este fenómeno puede ocurrir por el desarrollo de geotumores o por efecto de TEORÍAS OROGÉNICAS fracturas regionales como indica el esquema (2).

Estas estructuras pueden aparecer tanto en paleomagnetismo y las dataciones isotópicas facies flysch como molásica. que corroboran las ideas de Wegener: 1) la A escala mayor el abombamiento primiti- posición de los polos magnéticos parece haber vo, denomi nado nudación (término de cambiado respecto de las masas continentales Haarmann) puede conducir al deslizamiento en su situa ción actual y 2) la posición de los de continentes enteros, explicando también la paleopolos marcadas en los distintos continen- formación de los grandes cinturones orogéni- tes no es la misma para una misma edad lo cos, lo cual nos lleva a una teoría movilística. cual significa que los continentes se desplaza- De esta manera el Océano Atlántico corres- ron en la horizontal. ponde a una “mega nudación” sobre cuyos Existen dos grandes grupos de teorías flancos América deriva hacia el oeste explican- horizonta listas: las teorías movilísticas que do así la formación de la Cordillera de los consideran la movilidad tangencial de los con- Andes. Estas ideas plantean nuevos proble- tinentes como el primer fenómeno autónomo, mas ya que de acuerdo a este esquema ¿Áfri- del que derivan los otros, y las teorías convec- ca, cae hacia el este?, en ese caso, ¿donde está cionistas que explican el movimiento de los la cordillera correspondiente del este de continentes por medio de corrientes convecti- Africa? o ¿no cae hacia el este y queda estáti- vas dentro del manto. ca? El rift o cordillera centro-atlántica sería Teorías movilísticas: según Wegener, en provocada por este mecanismo. función de la rotación de la Tierra, los conti- nentes, que en un principio formaban una masa única, se rompen y derivan con una TEORÍAS HORIZONTALISTAS componente hacia el oeste y otra hacia el ecua- dor. De la primera componente resulta el cin- Estas teorías se basan en distintos hechos: turón orogénico peripacífico, de la segunda Se trata esencialmente del acortamiento que componente se desarrolla el cinturón orogéni- resulta de la formación de las cordilleras. El co ubicado entre Eurasia y África. estudio geológico conduce a la noción de movi- Teorías conveccionistas: son posteriores a lidad horizontal de las masas continentales. Wegener y se fundan en argumentos geológi- En otras épocas se trató de demostrar que cos y geofísicos, p.e. anomalías gravimétricas las masas continentales tienen movilidad pro- estudiadas por los holandeses Veining- pia. Wegener (1880-1930) propuso esto y dio Meinesz y Umgrove en las islas del Sonda, las evidencias científicas, paleoclimáticas, donde hay un mayor espesor de Sial debajo paleontológicas, geológicas, etcétera, como del arco externo y una disminución de este veremos más adelante, pero no pudo explicar espesor debajo del arco interno que es volcáni- satisfactoriamente la causa o el mecanismo co considerando que hay un movimiento de que provocaba tales desplazamientos. A esta materia de arriba hacia abajo del arco interno información se agregan hoy en día las de al arco externo, Figura 279 y 280.

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arco fosa nm

δ=1 δ=2,7 TEORÍAS OROGÉNICAS

Figura 279. Esquema de la fosa tectónica y el arco de isla.

sial

sima según Umgrove que midió el efecto arco externo gravimétrico provocado por el hundimiento del arco interno sial en el sisma.

ajuste isostático Figura 280. Modelo de corteza de acuerdo a los estudios gravimétricos realizados por Umgrove.

La teoría de las placas es una síntesis de las Argumentos experimentales. Griggs en dos. En este último caso tanto las ideas hori- 1939 experimentó con rodillos, Figura 281, y zontalistas como verticalistas no son excluyen- produjo los siguientes experimentos, en una tes ya que las corrientes convectivas (movi- caja con glicerina cubierta con una mezcla de mientos verticales de ascenso y descenso mue- aceite y virutas, esto último repre sentando la ven por arrastre a los continentes (movimien- corteza, y uno o dos rodillos girando como tos horizontales). indican las figuras.

corillera corillera simétrica asimétrica

Figura 281. Experiencias de Griggs con rodillos sobre la deformación de la corteza.

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Estas ideas son uno de los pilares de la tec- entrega energía al medio. tónica de placas, el otro pilar es el movilismo. Resumiendo, el pensamiento moderno Hipótesis de las corrientes convectivas. Este sobre la génesis de las montañas se puede es el mecanismo más probable que actúa tanto expresar de la siguiente manera: en el núcleo externo como en el manto y su Por los efectos de la subducción se genera manifestación en la superficie del planeta sería un choque entre dos placas que provoca una el desplazamiento de los continentes y el de la deformación intensa de las rocas que produce expansión del fondo oceánico. Es un mecanis- el engrosamiento de la corteza. A medida que mo termodinámico que se genera espontánea- aumenta la compresión esta deformación se va mente al tratar de igualar la temperatura del haciendo más gruesa. Este amontonamiento TEORÍAS OROGÉNICAS sistema. La parte interna del planeta es más de rocas deformadas a medida que crece caliente y la externa es más fría, las corrientes aumenta, por compensación isostática, sus raí- convectivas se desarrollan tratando de homo- ces. De donde una cordillera vive ya que crece, geneizar térmicamente el sistema. El diseño de se ensancha y evoluciona durante varias dece- estas células es complicado y aún no está bien nas de millones de años. conocido. Los desplazamientos de materia son Este mecanismo de formación de las monta- del orden de los centímetros por año. Uno de ñas está bien establecido, pero las causas de su los primeros naturalistas en proponer este destrucción no son tan claras. El pensamiento mecanismo fue Holmes en la década de 1930. clásico al respecto es que la erosión y el ascen- Es el mecanismo más eficiente de pérdida de so concomitante isostático de las raíces son el energía interna planetaria. principal mecanismo de destrucción. ¿De donde proviene esta energía que se disi- La idea clásica es que la erosión es la única pa por medio de este mecanismo? Por un lado causa de la desaparición de los relieves. Hoy es parte del calor residual, otra la radioactivi- en día se piensa que además existen estira- dad, pero van Bammelen propuso que la tem- mientos en las raíces del orógeno que hacen peratura y presión en profundidad libera ener- que la estructura se hunda. Este mecanismo es gía interatómica ya que en cada cambio de fase un proceso tectónico muy eficaz ya que en una el mineral estable a mayor presión posee decena de millones de años lleva el relieve a mayor energía interna que los minerales que nivel de una llanura, en las Figuras 282 se sin- están en niveles superiores, de tal manera que tetizan los dos mecanismos de destrucción de un mineral al ascender y cambiar de fase las montañas.

DESTRUCCIÓN DE UNA CADENA MONTAÑOSA

relieve 0m

δ peso del relieve 10 km 1 empuje de Arquinedes

70 km (isostasía) δ2

δ2>δ1

Esquema de la corteza. En el área oceánica el espesor es de unos 10 km y en los continentes es de unos 70 km. Las flechas indican los esfuerzos que actúan.

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Fundamentalmente existen dos hipótesis: —Se producen grandes volúmenes de sedi- 1) La erosión del relieve se combina con el mentos. ascenso isostático de las raíces profundas. —El proceso es lento. 2) El peso de la cordillera, una vez detenidos 1ra. hipótesis los esfuerzos compresionales, produce exten- erosión sión en sus raíces y tiende a rebajar el relieve. TEORÍAS OROGÉNICAS

ascenso isostático 2da. hipótesis tensión fallas de peso alivio empuje

IIº Iº Figura 282. Esquema de la corteza terrestre y los dos mecanismos de destrucción de las montañas que el hombre propone. El proceso 2) es el más efectivo, de todas maneras actúan juntos los dos mecanismos.

En los últimos años se desarrolló la tectóni- vas, que pueden producir en las partes super- ca de placas, paradigma actual de la geología, ficiales rígidas del planeta esfuerzos tensiona- que intenta dar una explicación tectónica a les y compresionales que generen la formación nivel global y en la que encaja bien la síntesis de estructuras geológicas (deriva de los conti- de hechos geológicos. Sin afirmar que esta teo- nentes, orogénesis, cuencas, fallamientos, ple- ría sea la definitiva hace caduca a la mayoría gamientos, etcétera). Su comprensión induce a de las teorías anteriores, de las que quedarían pensar en la importancia de los movimientos en pié solo algunos aspectos. horizontales en los primeros 100 km (litosfera) Los planetas (los cuerpos celestes en gene- de espesor de la Tierra, pero siempre atento a ral) poseen formas esferoidales generadas por que el sistema está dentro de un campo gravi- causas gravitatorias. Por lo tanto los movi- tatorio que es el que controla, entre otras cosas, mientos verticales son los responsables de la forma del Planeta. La corrientes convecti- estas formas. Combinados los movimientos vas, que son las que mueven las placas y más gravitatorios con la fuerza centrífuga, genera- allá de los distintos diseños propuestos, son da por el giro del cuerpo, se pueden producir desplazamientos verticales de materia ascen- esfuerzos resultantes que modifiquen la forma dente caliente y descendente fría que vinculan del cuerpo (p.e. en la Tierra el eje polar posee la parte inferior del manto (2.900 km de pro- aproximadamente 21 km menos que el ecuato- fundidad) con su parte superior (aproximada- rial por los efectos de la fuerza centrífuga mente 100 km de profundidad) produciendo ecuatorial. Los asteroides por lo general pose- transporte de energía hacia la parte superior en formas irregulares, distintas a las esferoida- que es frágil y se fractura y se desplaza (deri- les. Ello se debería a que no poseen masa críti- va continental) o dicho de otra manera es un ca suficiente como para que su propia grave- mecanismo, el más eficiente de enfriamiento dad y el inicio de actividad geológica los del Planeta en el que se produce trabajo y deforme hacia formas esferoidales. dicho trabajo pone en movimiento los distin- Sin embargo existen mecanismos internos tos procesos que actúan en la corteza como se del planeta, como son las corrientes convecti- mencionó más arriba.

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GEOSINCLINALES Sedimentos

La mayor parte de las cordilleras, previo a su levantamiento, pasaron por el estado de fosa marina. Estas ideas si bien se generaron a mediados del 1800, estaban en auge hacia la década de 1960, hoy en día estas ideas se han abandonado. El término geosinclinal fue creado por el norteamericano Dana (1873) pero el concepto había sido desarrollado por su compatriota Figura 283. Geosinclinal y el esquema transversal TEORÍAS OROGÉNICAS James Hall (1859) a quién le llamó la atención previo a la deformación de la pila sedimentaria. el grueso espesor de los sedimentos en algu- nas zonas del planeta (13.000 m en los Los geosinclinales se generan en los cinturo- Apalaches, 20.000 m en las Rocallosas) ocurri- nes móviles y son cuencas sedimentarias alar- dos en algunas decenas de millones de años. gadas con gran hundimiento prolongado. El peso de estos sedimentos no sería lo sufi- Algunos se forman en los márgenes de arcos de ciente como para hundir la cuenca (subsiden- islas de origen volcánico en cuyo caso se relle- cia) o sea que debió de haber causas orogéni- nan con sedimentos epiclásticos como por cas, compresión lateral, o succión del SIAL por material vulcanógeno. En estas cuencas alarga- efectos de convección del magma, de acuerdo das se suelen desarrollar en forma abundante con Griggs. La Figura 283 muestra un geosicli- facies flysch (ritmitas: secuencias espesas de nal en planta representado por curvas de nivel lutitas-grauvacas). En las partes más profundas y el corte transversal previo a la deformación se desarrolla metamorfismo regional de diver- por compresión. sos grados y en ciertos casos aparecen lavas básicas eruptadas en el inicio del geosinclinal con desarrollo de “pilow lavas” a las que se aso- cia, por los efectos del hidrotermalismo conse- cuente que libera sílice a la masa ácuea, una biota de radiolarios que al morir forman depó- sitos de radiolaritas junto a las “rocas verdes eruptivas”. También en las partes profundas puede desarrollarse magmatismo granítico. Los geosinclinales se forman en los bordes

6000 de las zonas estables denominadas cratones 5500 5000 por el alemán Stille o plataformas según los 4500 4000 rusos Peyve y Sinitzyn. Es el concepto anterior 3500 al de cuencas sedimentarias generado por la 300 km teoría de la tectónica de placas. Se distinguen, de acuerdo con Stille, los eugeosinclinales, caracterizados por la pre- sencia de rocas verdes eruptivas, también lla- madas ofiolitas, de los miogeosinclinales sin rocas verdes eruptivas. Los prefijos de origen griego eu y mio indican un estado alto o bajo respectivamente referente a la actividad ígnea. Los eugeosiclinales y los miogeosinclinales, Figura 284, pueden ser adyacentes y estos últi- mos suelen ubicarse próximos al antepaís.

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geoanticlinal miogeosinclinal eugeosinclinal + + + + + + + + + antepaís + + + + + + + + + + + + ofiolitas rocas verdes eruptivas

TEORÍAS OROGÉNICAS Figura 284. Esquema de mio y eugeosiclinal asociados.

Si bien a la luz de la tectónica de placas esta Montadert, del Instituto Francés de Petrografía, terminología queda en desuso su conocimien- vio que la parte superior de la corteza conti- to hace comprender mejor la evolución de nental en los márgenes se había fracturado en muchos tipos de cuencas sedimentarias. hemigrabens que generaban una serie de cuen- Se sabe que el peso de los sedimentos no es cas bordeadas por fallas lístricas o en forma de suficiente como para provocar en la corteza un cuchara con el máximo de inclinación ubicado hundimiento que genere una cuenca sedimen- en la parte superior. Sugirió que la corteza con- taria. En 1971 estudiosos de la cuenca del este tinental en el margen se ensanchó al fracturar- de USA determinaron que en un principio se se hasta un máximo del 20%. McKenzie, en hundía rápidamente y luego lo hacía lentamen- Turquía occidental, desarrolló un modelo de la te. Sleep de la Universidad de Stanford, señaló expansión de la corteza que explica el hundi- que el fenómeno de hundimiento era muy pare- miento con la presencia de las fallas lístricas en cido al de una dorsal centrooceánica. los márgenes, Figura 285.

ríos ríos + nm + + + + + + + sedimentos sin + sedimentos + deformación + + plegados + + + + + + + + + + ++ + + + 1ro. Estiramiento (tensión) 2do. Acortamiento y plegamiento (fallas normales) (fallas inversas)

Figura 285. Mecanismo de formación de una cuenca sedimentaria. Primero se produce una extensión en la corteza y se generan fallas gravitacionales, luego sobreviene una compresión donde se produce el ple- gamiento y deformación de los materiales sedimentarios que rellenaron la cuenca. Este acortamiento se produce por reactivación inversa de las fallas lístricas.

El hundimiento para formar cuencas sedi- superficie materiales más calientes. Este adel- mentarias en el interior de los continentes es gazamiento va generando las cuencas que más difícil de explicar ya que no hay una fuen- luego son rellenadas por sedimentos, en gene- te térmica próxima como en los márgenes. La ral de baja profundidad. mayoría de las cuencas interiores tienen una La orogenia suele ir acompañada por mag- historia geológica larga y no pueden atribuirse matismo, claramente se aprecia en el arco de a un único proceso térmico. “fuego” del pacífico, que se produce por efec- El proceso térmico se debería al adelgaza- tos descompresivos en el manto superior miento de la corteza por fenómenos tensiona- (generando basaltos y gabros) y en la parte les producidos por las corrientes convectivas inferior de la corteza siálica (generando rocas del manto, que pondrían más próximos a la graníticas y andesíticas). La presencia del

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magmatismo, especialmente el producido de mática inicial, basaltos y rocas ultra básicas la fusión parcial de la corteza, facilita la inten- (peridotitas), le sigue la fase sintectónica sidad del plegamiento. Estos tipos de magma- donde se forman principalmente rocas graníti- tismos se los consideran efectos y no causas de cas (granitos, granodioritas y tonalitas) y final- la deformación. Suele haber un orden, al prin- mente la fase postectónica de intrusiones bato- cipio se forman, en la denominada fase mag- líticas y vulcanismo no muy importante. TEORÍAS OROGÉNICAS

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21 CONCEPTOS SOBRE TECTÓNICA DE PLACAS

LOS CONTINENTES Y LOS OCÉANOS Los océanos cubren las dos terceras partes de la superficie terrestre. Las unidades morfo- En forma sintética los principales elementos lógicas principales, Figura 286, son: geológicos que constituyen los continentes 1) Plataforma continental: borde continen- son: tal (10% de la superficie de la Tierra), posee una débil pendiente (1m/km) y es de suave 1) Escudos o cratones: son masas rocosas relieve. Posee abundantes sedimentos terríge- estables más antiguas que 600 Ma, en general nos y gran importancia económica, Figura 286.

intensamente plegadas, metamorfizadas y 2) Talud continental: zona de transición DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS granitizadas que constituyen los núcleos de entre el continente y el océano de pendiente los continen tes. muy fuerte (30 al 40%), aunque lo normal es 2) Plataformas: son sectores en los cuales los del 5%. Está cubierta por sedimentos no con- escudos están cubiertos por sedimentos, esen- solidados. Suele estar atravesado por cañones cialmente marinos, antiguos, que han perma- submarinos con conos de deyección al pie de necido horizontales, sin deformación. la pendiente, donde se desarrollan las turbidi- Esta acumulación puede llegar a los 10 o 15 tas, Figura 286. km de espesor. El mar ha sido poco profundo. 3) Llanura abisal: extensión llana a unos Estas unidades subsidentes se denomi nan 5000 m de profundidad recubierta por una aulacógenos. Por ejemplo la plataforma Rusa. fina capa de sedimentos. 3) Cordilleras: los sedimentos plegados, 4) Dorsales oceánicas: cordillera centro-oce- metamorfizados y granitizados se elevan en ánica a nivel planetario de 60.000 km de exten- cordones. Estos grandes relie ves provienen de sión. Posee poca sedimen tación, están consti- los efectos (fallas y plegamientos y magmatis- tuídas esencialmente por rocas basálticas, mo) provocados por los esfuerzos tangenciales gabros y peridotitas generadas durante la (choques de placas) que afectan a la corteza expansión del fondo oceánico por fusión par- terrestre. cial del manto superior.

miogeosinclinal continente sedimentación delfaica

talud

llanura plataforma abisal

corriente de Figura 286. Block digrama que indica las turbidez partes principales de un borde continental (sedimentos no activo. finos)

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Los continentes representan solo el 0,4% de que antes del diluvio las tierras se debían de la masa de la Tierra y la corteza tiene una com- encontrar juntas y pensaba que la separación posición muy distinta al resto del Planeta. En de América de Africa se generó por el hundi- ella se ha concentrado una cantidad anómala- miento de la Atlántida de Platón. mente grande de determinados elementos Sobre la Atlántida se han escrito diversas entre los más notables están los isótopos opinio nes respecto de su ubicación. Una es la radioactivos del U, Th y K. mencionada más arriba pero otra estima que Por medio de las dataciones radimétricas se fue el territorio ocupado por la Civilización ha demostrado que los continentes deben de Minoica. Diversos autores piensan que esta haber crecido en forma más o menos continua civilización, que desapareció de golpe, se ubi- durante los tiempos geológicos siendo el resul- caba en la isla de Creta y eran navegantes que tado de muchos episodios aislados de diferen- viajaban por todo el Mediterráneo con una ciación quími ca. econo mía floreciente. ¿La corteza proviene del manto? ¿a que Próximo a la isla de Creta, frente a Grecia se velocidad se formó? Como la mayor parte de ubica el volcán Santorín, isla del Egeo. De los materiales en juego están fuera de nuestro acuerdo con los datos de Asimov (El cerebro alcance, para conocer esto se utilizan elemen- de Broca, p.177) en esta isla, también denomi- tos trazas indicadores del fraccionamiento y nada Thera (del Gr.=monstruo) ocurrió una diferencia ción química. gran erupción en el año 1456 AC que destruyó

CONCEPTOS SOBRE TECTÓNICA DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS probablemente a la Civilización Minoi ca. Esta Algunos de estos elementos son: erupción produjo también serias consecuen- cias en Egipto ubicado a unas 300 millas al sur. Rb87——-Sr87 + e-....=48,8.109 años La fecha de la erupción se obtuvo por datación K40———Ca40 + e-....= 1,47.109 años radimétrica por el método del C14 de un árbol K40———Ar40...... =11,8.109 años calcinado (1456 ± 43 a AC). La cantidad de U238——-Pb206 +8a+8e-=4468.109 años polvo volcánico pudo provocar la oscuridad U235——-Pb207 +7a+4e-=0,7038.109años durante tres días y esto junto con el tsunami, Th232——Pb208 +6a+4e-=14008.109años generado por los terremotos consecuentes, Sm147——Nd143 +a...... = 106.109años pudo haber provocado la bifurcación del Mar Rojo que generó y permitió el éxodo de los Debido a que el tamaño de estos iones es israelitas de Egipto, el hambre y las plagas muy grande respecto de elementos mayorita- bíblicas. Se estima que la explosión de la isla rios del manto (Mg, Al, Si, Fe) tienen propen- desprendió una energía equivalente a 150 sión a producir reemplazos en las estructuras bombas de hidrógeno. Estos maremotos, se de los silicatos de la corteza. Estas estructuras piensa que destruyeron los puertos y embarca- minerales son más abiertas, debido a la menor ciones de los Minoicos, provocando el desastre P de formación, que aquellas del manto por del cual no se pudieron reponer más. ello estos cationes grandes se incorporan más En 1858 Antonio Pellegrini publica por pri- fácilmente a minerales corticales que aquellos mera vez el concepto de deriva. Este autor per- formados en el manto. tenecía a la escuela catastrofista y pensaba que cuando la masa en fusión de la Tierra se enfrió y cristalizó, los continentes estaban unidos y BREVE HISTORIA SOBRE EL recién después del diluvio grandes catástrofes PENSAMIENTO DE LA DERIVA separaron los continentes y cita como prueba CONTINENTAL la coincidencias geográficas de las costas de América del Sur y Africa. Desde antiguo se postularon ideas sobre las En 1874 Lovisato (Lombardo) manifestó que coincidencias geográficas entre América del América del Sud y Africa pueden ser dos Sur y Africa. pedazos de un antiguo continente que comen- El moralista francés Francois Placet publicó zó a separase a fines del Terciario. en 1666 un folleto denominado “La corrupción En 1879 Fisher, siguiendo las ideas del her- del pequeño y gran mundo” en donde dice mano de Darwin sobre el desprendimiento de

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la Luna del Océano Pacífico, indicó que conse- el océano Atlántico, y la otra es horizontalista cuencia de ello fue el desplazamiento de los que dice que dicho océano se generó por el continentes. Propuso la hipótesis de que el desplazamiento lateral de ambos continentes interior del Planeta, relativamente fluido, que antes se hallaban unidos. debía estar afectado por corrien tes convectivas Suess cuenta en su famoso libro “La faz de la que se alzaban debajo de los océanos y se hun - Tierra” que la similitud de plantas y animales dían debajo de los continentes. fósiles encontra dos en distintos continentes Taylor en 1910, norteamericano, publicó una eran pruebas de antiguas uniones a través de teoría de la deriva, se refirió a las cadenas los océanos actuales. Llamó Gondwana montañosas de Eurasia, seguramente influen- (región oriental de la India que significa tierra ciado por Suess en su obra “La faz de la y donde hay una fauna fósil típica) al antiguo Tierra”. continente integrado por Africa central y sur, Wegener (berlinés, 1880-1930 ) con el meteo- Madagascar y la India; luego incorporó a rólogo W. Köppen en 1912 propuso la idea de Australia a este continente. En la época de la deriva de los continentes y en 1915 publicó Suess se pensaba que la Tierra había sido una “El origen de los continentes y los océanos” , “bola de fuego” que se enfriaba y en su enfria- en 1924 publica “El clima en el transcurso del miento se contraía produciendo en la superfi- tiempo geológico”. Estudió meteorología y cie arrugamientos (cordilleras). Estas ideas astronomía, murió en una expedición en Wegener las refutó diciendo que no se requería ninguna contracción para explicar los plega-

Groenlan dia en 1930. DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS Wegener seguía las ideas de su maestro el mientos de las rocas para formar las montañas, austríaco Suess que a fines del siglo XIX supo- sosteniendo que el borde frontal de un conti- nía que la Tierra había sido una masa en fusión nente que avanzaba encontraría resistencia y que se hallaba en proceso de solidificación y debido a ello se comprimiría y replegaría. El contracción y en donde los materiales menos avance de América hacia el oeste generó la densos, por gravitación, flotaban sobre los más Cordillera de los Andes. Además Wegener densos. Los materiales más livianos estaban sugirió que la india migró hacia el N y chocó formados por rocas ígneas, metamórficas y contra Asia generando en el impacto los mon- sedimentos que constituían el SIAL y por tes Himalayas. debajo estaba el SIMA constituido por rocas Suess creó el término eustático (ascensos y basálticas. Las montañas se originaban por la descensos relativos del nivel del mar produci- contra cción de la Tierra. Esta contracción dos por variaciones del volumen de las cuen- generaba los océanos, mientras que los conti- cas oceánicas o el volumen global de las aguas. nentes eran rígidos constituyendo bloques no Estas variaciones pueden deberse a intensa fracturados denominados “horst”. Con el sedimentación en el fondo del mar, a hundi- pasar del tiempo ciertas zonas continentales se mientos o elevaciones del fondo marino por hundían y otras submarinas podían ascender. causas tectónicas y/o a fusión o crecimiento Previo a las ideas de Wegener los paleontó- de los glaciares causados por cambios climáti- logos que ya conocían la existencia de fósiles cos. Estas variaciones provocan las ingresiones terrestres en continentes tan alejados como o regresiones para los grandes movimientos Sudamérica y Africa, los justificaban con la mundiales de ascenso y descenso del mar que existencia temporaria de continentes islas que se inferían, en los distintos continentes, por los periódicamente ascendían o descendían res- registros dejados por las transgresiones y pecto del nivel del mar y por donde habían regresiones marinas. También atribuía las pasado reptiles no nadadores y las semillas de regresiones al hundimiento de las cuencas oce- ciertas plantas continentales. Wegener inter- ánicas y las transgresiones al llenado parcial pretó la observación paleontológica como que de esas cuencas por sedimentos continentales. en un momento hubo un supercontinente que Wegener, sobre estas bases y pensando un luego se desmembró y derivó. Ambas son teo- poco distinto, propone la hipótesis de la deri- rías completamente diferentes una, la paleon- va continental (dice, uno de sus discípulos, tológica, es verticalista donde desaparece por que Wegener creó su teoría observando en hundimiento un continente tan amplio como Groenlandia como se rompían y separaban los

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témpanos en el mar). A partir de 1910 comen- m y menos 4800 m respectivamente). Esto es zó a desarrollar sus ideas y las expuso en compatible con la idea de dos capas separadas Frankfort en enero de 1912 y recién en 1924 su de la corteza, el SIAL y el SIMA y ello encua- libro “El origen de los continentes” fue tradu- dra dentro del concepto de isostasia. cido al inglés, francés, ruso y español. Isostasia: se comenzó a sospechar de este Keidel, geólogo alemán contratado por el fenómeno a mitad del siglo XIX por las deter- Gobierno Argentino para dirigir la Dirección minaciones gravimétricas hechas con péndulo Nacional de Geología y Minería, entre 1910 y en el Himalaya y luego en los Andes peruanos, 1912, propuso las primeras analogías geológi- donde se vio que la plomada se desviaba cas de ciertas partes de las sierras de Buenos menos de lo calculado en la atracción de la Aires con Africa del Sur diciendo que en el pri- masa montañosa en contraste con las mitivo continente, las sierras de Buenos Aires, determina ciones en llanura. estaban unidas con las montañas del Cabo. Airy, debido a esto, propuso el mecanismo Wegener cita a su amigo Keidel en la obra. de compensación isostática que dice que las La teoría está basada en datos geofísicos, montañas poseen raices siálicas proporciona- geoló gicos y biológicos y postula que en un les a su altura, mientras que en las áreas llanas proceso comenzado en el mesozoico y que se apoyan sobre raices poco profundas. Como continúa hoy en día, un supercontinente, consecuencia postuló que a medida que las Pangea, se habría quebrado y que sus partes se montañas se erodaban la base siáli ca se eleva-

CONCEPTOS SOBRE TECTÓNICA DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS alejarían unas de otras. ría. Mientras que la acumulación de sedimen- En esa época se creía que el SIAL cubría tos en las cuencas provocaría su hundimiento. todo el Globo pudiendo ser más delgado en El ascenso de Escandinavia después de la gla- los océanos y más espeso en los continentes. ciación sería prueba de ello. En cambio Wegener piensa que es más discon- Con el concepto de isostasia Wegener refutó tinuo y que el fondo de los océanos está cons- el pensamiento de los paleontólogos de los tituido por SIMA, el cual sería plástico. Las continentes islas ya que una masa siálica por láminas de SIAL de unos 100 km de espesor, su densidad no puede hundirse en una masa estarían obligadas a flotar sobre el SIMA por simática de mayor densidad. Los estudios gravedad (contras te de densidad). modernos sobre sísmica le dan razón a La idea de Wegener es que las láminas de Wegener. SIAL no solo están separadas y flotan sobre el Wegener sostenía que si bien los bloques se SIMA sino que también se desplazan lateral- podían desplazar verticalmente por isostasia mente. Este fenómeno habría comenzado a sobre el SIMA plástico, también podían mover- fines de la era paleozoica. se horizontalmente. La prueba de los movi - mientos horizontales eran los efectos de la com- presión horizontal en los estratos que formaban ARGUMENTOS DE WEGENER montañas (Alpes, Himalaya, Andes, etc.). En la década de 1920 los datos petrológicos Topográficos: el análisis topográfico estadís- y gravimétricos sugerían que el fondo oceáni- tico de la superficie de la Tierra revela dos co basáltico estaba apoyado sobre algo más niveles dominantes correspondientes a los denso (peridotitas = ol + px; dunitas = ol o continentes y a los suelos oceánicos (más 100 eclogitas = gr + px) Figura 287.

continente océano nm + + + SIAL + + ++ + SIMA conrard Mohorovicic ? MANTO

Figura 287. Esquema de la corteza terrestre. Por contraste de densidad el SIAL se encuentra por encima del SIMA y éste sobre el Manto superior.

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Argumentos geológicos: la orogenia continentes los que se desplazaron. La última Sudafricana parece continuarse con la de fue la interpretación aceptada por Wegener. Buenos Aires. El basamento Sudafricano se Se estima ya en esa época que el desplaza- correlaciona con el Brasilero. El Sistema de miento de los continentes era del orden de los Karoo (Paleozoico superior) se correlaciona 6 a 12 cm/año. con el brasilero de Santa Caterina (tillitas) y de Estas ideas de Wegener fueron muy critica- la Provincia de Buenos Aires, etcétera. das por los físicos de entonces, especialmente Argumentos paleontológicos y biológicos: los de habla inglesa (Washington, Coleman, a principio de siglo se pensaba que existieron Chamberlain, Jeffreys) quienes sostenían que puentes de tierra transoceánicos hundidos en la Tierra era rígida como una piedra. el mar después del Cretácico. No obstante Defensores de estas ideas de Wegener fueron Wegener pensaba que la unión biológica fue Daly (USA), Holmes (inglés) y especialmente rota por la deriva continental. De las dos el naturalista sudafricano Du Toit que conti- maneras se justificaba la presencia en ambos nuó agregando pruebas geológicas y paleonto- continentes (Africa y Sudamérica) del peque- lógicas a la teoría. ño reptil Mesosaurus y la flora del El sudafricano Du Toit se puede decir que Glossopteris muy difundida a fines del paleo- fue el mejor defensor de Wegener. En 1937 zoico, pero confinada a los continentes austra- escribió el libro “Nuestros continentes viaje- les. La distribución de marsupiales y vermes ros” (Our wandering continents, Edimburgo). A la PANGEA de Wegener la dividió en dos

se presentaba también como otra prueba de DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS antiguas conexiones terrestres. grandes continentes, uno al norte llamado Argumentos paleoclimáticos: las eviden- LAURASIA y otro al sur llamado GONDWA- cias más importantes son las tillitas que des- NA, de historias independientes ya que esta- cansan sobre pavimentos estriados que indi- ban separados, por lo menos desde el can glaciación. Los carbones son buenos indi - Paleozoico superior por el MAR DE TETHIS cadores de clima húmedo pero no son buenos el cual perduró hasta que Africa y la India indicadores de temperatura. Los depósitos avanzaron hacia LAURASIA en el Terciario. evaporíticos así como las areniscas desérticas Du Toit reconstruyó Gondwana con mayor (red sandstone) indican aridez. Los limos car- precisión y para él la tectónica de las Sierras bonáticos y arenas (la solubilidad del carbo- Australes de la Provincia de Buenos Aires, la nato aumenta con el descenso de la temperatu- de la ciudad del Cabo y la de Australia son ra) y los depósitos de calizas indican probable- pruebas de un geosinclinal paleozoico al que mente condiciones tropicales a subtropicales. denominó SAMFRAU (contracción de La ausencia de anillos en trocos fósiles indi- Sudamérica, Sudáfrica y Australia). La separa - can climas tropicales. Los grandes repti les ción completa del Gondwana se logró en el indican climas cálidos. Las tillitas representan Cretácico y Terciario. Este autor visitó Brasil, climas englazados. Los depósitos de tillita del Uruguay y la Argentina en 1923. Dwyka en Sudáfrica aparecen también en La prueba más convincente de la unión Sudamérica, Australia y en la India para una directa de los continentes es la distribución de misma edad (Carbónico-Pérmico). la glaciación del Paleozoico superior, Figuras Sorprende que no se mencione en esa época 288 y 289. El mapa muestra la distribución de los arrecifes de corales que son indicadores de los depósitos y formas dejadas por esta glacia- aguas cálidas y poco profundas. ción y puede verse que gran parte de la zona Utilizando estos criterios resulta claro que englazada hace 300 Ma hoy en dia se encuen- entre el Carbónico y el presente el clima de tran en zonas subtropicales y tropicales, mien- Sudáfrica y Sudamérica ha pasado de frío a tras que zonas no englazadas de esa edad en el templado y luego a tropical, criterios que apo- Hemisferio N hoy en día se hallan en zonas yan la posibilidad de que los polos geográficos árticas y subárticas. La teoría de la deriva con- se hayan desplazado a lo largo del tiempo o tinental da una buena explicación del porqué. que estos hayan estado fijos y hayan sido los

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ecEcuauadordor

Figura 288. Distribución de la masa de hielo de acuerdo con Wegener durante el Paleozoico superior. Las flechas indican el sentido del flujo de los glaciares.

se conocía pero no la causa. Wegener no pudo dar una explicación satisfactoria al respecto.

CONCEPTOS SOBRE TECTÓNICA DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS Solamente sospechó que los continentes se ale- jan de los polos hacia el ecuador y esbozó la idea de “fuerza de fuga de los polos” diciendo: como la Tierra gira alrededor de su eje se pro- duce una fuerza centrífuga de rotación que desvía a la atracción de la gravedad haciendo que esta no se dirija hacia el centro del planeta sino que sufra una desviación hacia el ecua- dor, aunque solo muy débilmente. Por lo tanto los continentes que flotan sobre la Tierra se desplazan hacia el ecuador. Los físicos hicie- ron los cálculos correspondientes y vieron que era un efecto insuficiente (varios millones de veces menor que la fuerza de gravedad). Jeffrey fue el principal crítico. Figura 289. Reconstrucción de Wegener de los terrenos englazados en el Paleozoico superior, pre- El mecanismo de convección del manto fue vio a la deriva de los continentes. propuesto por Holmes en 1929 y en su momento no se le dio importancia. Posteriormente se realizó la reconstrucción Otro fenómeno explicado por Wegener fue tipo rompecabezas por medio de programas el de los geosinclinales, cuencas sedimentarias de computación de las áreas continentales alargadas pegadas a los continentes que se hasta 1.000 m de profundidad de Sudamérica fueron hundiendo gradualmente por el peso y África. El encaje es asombroso. de los sedimentos que llegaban del área conti- Además se vio por medio de dataciones radi- nental vecina, espesores de hasta 10.000 m, y métricas tanto en África como en Sudamérica luego la acumulación fue revertida y esos sedi- que había dos poblaciones de edad, 2.000 y 600 mentos marinos hoy se hallan conformando, Ma de años coincidentes en ambos continen- por ejemplo, las altas cumbres de los Andes. tes, previo a la separación del Gondwana que El problema que planteaban estas ideas era: comenzó a fines del Paleozoico superior. ¿que fuerzas movían los continentes? El efecto

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DESPUÉS DE LA SEGUNDA GUERRA equipos de trabajo que iban a corroborar el MUNDIAL modelo. En 1974 se hizo la primer perforación de océano profundo realizada por el Glomar Hasta la Segunda Guerra Mundial se cono- Challenger a una profundidad de 3.000 m se per- cía poco el fondo submarino; esto cambió a foraron 600 m de basaltos del fondo oceánico. partir de 1950. En las dorsales centro oceánicas la secuen- En 1962 Harry Hess, de la Universidad de cia clásica de rocas es: la parte más profunda Princenton, genera el concepto de expansión está constituida por rocas como las harzburgi- del fondo oceánico, en 1963 lo desarrollan tas (peridotita con ortopiroxeno) y serpentini- Fred Vine y Drummond Matthews, de la tas, le sigue una capa intermedia de gabro ver- Universidad de Cambridge, H.Hess durante la doso, finalmente sigue la capa superior forma- 2da. Guerra Mundial era comandante de un da por diques laminares basálticos. Más arriba buque de transporte y observó, con el SONAR donde la temperatura del agua es baja (2ºC) se (derivada de la frase “sound navigation ran- encuentran las lavas almohadilladas de basal- ging”) de la nave, montañas en el fondo del tos. Asociadas a las pillow lavas pueden haber Pacífico. Esa observación que ya se tenía sobre fumarolas que exhalan compuestos de sulfu- el fondo del Atlántico por las empresas que ros y alrededor de los cuales puede haber una tendían los cables, le hizo pensar en la expan- biota adaptada a esas presiones. El macizo de sión del fondo marino, donde las dorsales de Troodos en la isla de Chipre muestra este tipo de secuencia ígnea ofiolítica o de rocas verdes

las zonas centrales de los océanos son lugares DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS donde las rocas fundidas procedentes del eruptivas. manto ascienden y se derraman a ambos lados Hubo una gran oposición a estas “nuevas” de la fisura generando más fondo oceánico en ideas tales como las de Meyerhoff de USA y forma simétrica respecto del eje de la dorsal. Beloussov de Rusia. Pero ahora el concepto es Ambas placas se desplazan hasta chocar con aceptado por la generalidad de los naturalis- otras y se hunden por debajo. Siguiendo a tas, pasando a ser el paradigma de la geología. Hess, Fred Vine de la Universidad de ¿Cuales son las fuerzas que mueven a las Cambridge en 1963, demostró el mecanismo placas? Hoy en día se cree que es la convección de la extensión del fondo oceánico por medio térmica. Estas células generan zonas ascen- de la inversión de la polaridad magnética que dentes de materiales del manto y zonas des- quedaba registrada en el basalto del fondo en cendentes, las primeras generan tensiones con forma simétrica respecto del eje de la dorsal. emisiones lávicas formadoras del fondo oceá- Este trabajo fue el que volcó a los geofísicos a nico y las descendentes producen el choque de las ideas de la deriva continental de Wegener. placas donde una se mete por debajo de la otra La gran dificultad de los geólogos para lle- generando las cordilleras y los arcos de islas. gar a esta conclusión era sencilla, las eviden- Las placas que se formaron son chicas y cias del crecimiento del fondo oceánico esta- grandes, ello sugiere que las celdas convecti- ban a varios miles de metros de profundidad vas del manto deben de ser asimétricas. del nivel de mar. Las variaciones de la intensidad del campo En 1965 T. Wilson fue el primero en combi- gravitatorio pueden dar indicación de la den- nar las hipótesis de la deriva de los continen- sidad de los fluidos convectivos; las áreas con tes de Wegener y la extensión del fondo oceá- topografías poco usuales que pueden coronar nico en un único concepto basado en zonas corrientes convectivas ascendentes y descen- móviles y placas rígidas. En 1967 científicos dentes, y las anomalías geoquímicas en rocas del Observatorio Geológico Lamont- Doherty volcánicas que puedan indicar variaciones en generaron pruebas sobre la expansión del el grado de mezcla de los materiales del manto fondo oceánico. También en 1967 los científi- son todas observaciones que pueden ayudar a cos McKenzie, Parker, y en 1968 Morgan y el mejorar el conocimiento sobre la teoría. francés Le Pichon por medio de la geofísica El gran avance tecnológico se produjo des- marina y la sismología concretan lo que se pués de la Segunda Guerra Mundial. No obs- pasó a denominar tectónica de placas. tante en la década del 20 los franceses desarro- Siguiendo estas ideas se fueron agregando llaron el sonar (reflexión acústica) que poste-

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riormente, con un error de 1 m en 5.000 m, per- núcleo no pueden formar un imán permanen- mitió obtener el mapa topográfico del fondo te dada la elevada temperatura reinante ahí: y marino mundial. siendo la parte externa del núcleo líquida, Por medio de ondas sísmicas artificiales se según lo revelan las ondas sísmicas. De hecho estudió la estructura cortical suboceánica. sólo los 50 km más externos del planeta pose- Otro método para estudiar la estructura cor- en temperaturas suficientemente bajas como tical oceánica es la gravimetría. para que el hierro sea magnético. Otro método es la medición del escape de El paleomagnetismo se basa en la suposi- calor de la Tierra por el fondo marino (flujo de ción de que el magnetismo que se mide en calor terrestre) por medio de sondas. Se vio ciertos tipos de rocas refleja fielmente la direc- con sorpresa que el flujo térmico medio era ción del campo magnético terrestre en épocas similar al de las áreas continentales y que geológicas pasadas. aumentaba en las dorsales y disminuía en las En 1952 Irving de la Universidad de fosas. Cambridge estudió muestras de las areniscas Todas estas mediciones hoy en día son reali- de Torridonia en Escocia de 700 a 800 Ma de zadas por medio satelital, especialmente con el edad y otro grupo de la Universidad de uso del posicionamiento geográfico. Manchester formado por Blackett y Clegg Estos avances técnicos llevaron a conocer estudiaron las areniscas triásicas de Cheshire cada vez con mayor precisión la topografía de 180 Ma y observaron que las direcciones de

CONCEPTOS SOBRE TECTÓNICA DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS submarina. Así se reconocieron en los fondos magnetización eran muy distintas de las del oceánicos grandes cordilleras, fosas, llanuras y campo magnético actual incluso la declinación volcanes de cumbres planas (guyot). Se deter- magnética. Ello los indujo a pensar que en esas minó que la corteza oceánica tiene menos de épocas las islas Británicas se ubicaban en una 10 km de espesor y no posee una capa graníti- posición distinta a la actual, o que el polo mag- ca. O sea se determinó que el fondo oceánico nético se había desplazado sustancialmente. es basáltico con una muy tenue capa de sedi- Estos estudios se extendieron por todo el mentos encima. mundo. Finalmente haciendo girar lo suficien- La estructura interna de la Tierra se estudia te los continentes hasta que los vectores apun- por métodos sísmicos. Estos estudios nos taran al polo se observó que estos encastraban dicen que está constituida fundamentalmente perfectamente como predecía la teoría de la por tres partes: el núcleo de 3.400 Km de espe- deriva de Wegener. sor (cuya parte interna es sólida y se denomi- Un campo magnético puede generarse tanto na nucléolo con un radio de 1.200 km, la parte por un imán permanente formado por minera- externa fluida de 2.200 Km de espesor) y luego les ferromagnéticos como por una corriente sigue el manto de 2.900 Km de espesor por eléctrica. En éste último caso se requiere un encima la corteza con espesores variables conductor y la parte externa del núcleo posee entre 5 y 70 kilómetros. estas características, además se debe generar una corriente eléctrica que provoque diferen- cias de potencial entre una y otra zona lo que MAGNETISMO TERRESTRE provocaría la corriente y esta corriente genera- ría el campo magnético, o sea que el núcleo La Tierra es un imán permanente, se sabe externo funcionaría como una dínamo. Las que entre los metales corrientes sólo el hierro y corrientes convectivas que se desarrollarían en el níquel pueden ser imanes permanentes esa zona serían las que ponen en funciona- (materiales ferromagnéticos); como el núcleo miento la dínamo. está constituido por estos elementos parece ser La historia magnética del Planeta se puede obvio el magnetismo terrestre. Este parecer conocer por el magnetismo residual de las choca con otro razonamiento ya que toda rocas (rocas portadoras de Fe como los basal- substancia ferromagnética pierde el magnetis- tos). Cuando extruye una lava lo hace a una mo al ser calentada por encima de cierta tem- temperatura superior al punto de Curie, luego peratura (punto de Curie, 770º para el Fe y cuando la lava se enfría, pasa por el punto de 358º para el Ni) por lo tanto el Fe y el Ni del Curie y su momento magnético queda orienta-

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do según el campo magnético terrestre en el los tiempos geológicos. Esto fue hecho datan- momento de la extrusión y así queda “fosiliza- do las rocas basálticas analizadas por el méto- do” el paleomagnetismo. Investigadores de do radimétri co K/Ar. muchos paises se dedicaron a medirlo en los En 1917, el francés Langevin hace vibrar años 40 (Köenigsberger de Alemania, Nagata cristales que emiten ondas ultrasónicas. El del Japón y Thellier de Francia entre otros). De fenómeno lo aplicó inmediatamente a la gue- esta manera se desarrolló el paleomagnetismo. rra antisubmarina debido a la excelente refle- El estudio del paleomagnetismo ha sido xión subácuea de este sonido de onda corta. muy activo tanto en Francia como en Japón, Durante la Segunda Guerra Mundial el méto- Brunhes y Matuyama fueron pioneros. El fran- do fue perfeccionado y se lo denominó cés Brunhes, en 1906, descubrió que algunas SONAR, luego se lo usó con mucha eficiencia rocas estaban magnetizadas en sentido opues- para determinar profundidades. Con la técni- to al campo magnético actual y propuso la ca de ecosonda se comenzó a conocer con posibilidad de que en la época de formación mayor detalle el fondo marino y se determinó de esas rocas la polaridad terrestre estaba que el relieve oceánico se puede dividir en: invertida. El japonés Matuyama, en la década del 20, estudió las rocas de Japón y Corea y a) Márgenes continentales, plataformas descubrió que muchas de esas rocas tenían continentales, laderas, talud y fosas. polaridad inversa y determinó que durante el b) Suelo de la cuencas oceánicas, suelo abi- sal, elevaciones del suelo submarino.

Pleistoceno la polaridad era inversa. DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS Posteriormente, otros investigadores, en la c) Cadenas montañosas o dorsales centro década del 50, determinaron hechos similares oceánicas en Islandia, Francia, Gran Bretaña, EEUU y Rusia y con toda esta información se comenzó Por medio de la sísmica se iba determinan- hacer la magnetoestratigrafía de los últimos do la estructura interna del Planeta. Uno de los millones de años. aportes más grandes fue el descubrimiento de El estudio del paleomagnetismo de rocas la Discontinuidad de Mohorovicic (35 km basálticas fue de fundamental importancia en debajo de los continentes y 5 km por debajo el problema de la deriva. Los británicos del fondo oceánico). Por debajo de la corteza Runcorn, Creer e Irvine estudiaron el paleo- se encuentra el manto constituido por perido- magnetismo en rocas de distintas edades de titas (ol + px), en zonas de mayor presión Europa y demostraron que antes del Terciario puede haber eclogitas (gr + px). superior el Polo Norte se había desplazado en Con el mejoramiento de la tecnología se forma regular en el tiempo, que desde una siguieron haciendo descubrimientos tanto en posición cercana a Hawaii en el Precámbrico la sísmica, como en el magnetismo, el estudio migró hacia el NO, pasando entre Japón y del flujo de calor, la petrología, la paleontolo- Kamchatca a fines del Paleozoico, para llegar a gía, etcétera. través de Siberia hasta la actual posición. Se conocieron los guyot (volcanes submari- Quedaba la duda de que era lo que se movía, nos de cumbres aplanadas por erosión), las ¿el Polo Magnético o los continentes? Luego cordilleras oceánicas con alta sismicidad y alto continuaron los estu dios en Norteamérica y nivel de flujo calórico y vulcanismo. observaron desplazamientos similares, la El norteamericano Hess en 1962 lanzó la única explicación era que ambos continentes hipótesis llamada la expansión oceánica. La en esas épocas estuvieran juntos, ya que al idea de Hess era que una corriente ascendente desplazarlos y juntarlos, los vectores magnéti- del manto inyecta en la corteza terrestre mate- cos apuntaban para el mismo paleopolo. rial nuevo en la zona de la dorsal oceánica, Estos geofísicos cambiaron la opinión que Figura 290. Este material se desplaza a la tenían y comenzaron a revitalizar la teoría de misma velocidad que el manto. De esta mane- Wegener. Luego repitieron la experiencia para ra también se transportan los continentes los continentes del Hemisferio Sur. Al mismo como si el mecanismo fuera una cinta tiempo redescubrieron la inversión de los transportadora. Estas corrientes tienen su ori- polos magnéticos repeti das veces a lo largo de gen en la astenosfera cuyos materiales se com-

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portan en forma plástica ante la deformación constituyen el accidente orográfico más gran- geológica. Estos movimientos también expli- de del mundo con 60.000 km de cordilleras can las dorsales oceá nicas que luego fueron submarinas. conocidas en todos los océanos. Estas dorsales forsa (reabsorción) dorsal (generación)

Figura 290. Esquema donde se muestra por efectos de las corrientes convectivas las zona de compresión (fosa, reabsorción de material cortical) y tensión (dorsal, generación de magma e inyección de material nuevo, basalto) en la corteza terrestre.

GRAVIMETRÍA CONCEPTOS SOBRE TECTÓNICA DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS arco fosa Paralelamente a los estudios paleomagnéti- nm

cos el holandés Vening Meinesz realizó estu- δ=1 dios de gravimetría de precisión desde un sub- marino (para evitar el ascenso y descenso del δ=2,7 oleaje) en la costa de Indonesia. Determinó una notable anomalía gravimétrica en la zona de las fosas que bordean estos archipiélagos hasta Japón, Figura 291. Para explicar esta Figura 291. Esquema de una costa de arco de islas anomalía desarrolló una teoría que explica las donde se representa la fosa, fuera de escala, pro- fosas basado en las corrientes convectivas del ducida por el hundimiento de la placa oceánica. manto. Meinesz determinó una anomalía muy baja en la zona de las fosas, aparentemente ello era lógico ya que las fosas estaban rellenas de TERREMOTOS agua (d=1) y no de rocas (d=2,7), además no había que olvidar el principio de la isostasia Para que se produzca un terremoto además que dice que debajo de la montaña el material de fragilidad de las rocas debe haber fuerte debe ser liviano para poder sostener la flotabi- tensión. Por el estudio de las ondas sísmicas se lidad de la montaña sobre el material más puede calcular la dirección de la tensión que denso del manto. Aplicando el mismo princi- provoca la fractura de los focos. pio, en las fosas debería haber material denso La placa descendente se hunde por su pro- para producir la depresión pero no era así; por pio peso. Si la resistencia que encuentra es lo tanto se planteaba: ¿Que es lo que mantiene pequeña en ella actuará una fuerza de tracción deprimida una fosa? o tensión. La distribución de los epicentros sís- La manera de explicarlo es que en la fosa micos en el planeta se aprecia en la Figura 292. hay material que desciende (subducción, ello Los terremotos de baja profundidad (meno- también justifica el menor flujo de calor) mien- res de 60 km) son más espectaculares porque tras que en las dorsales hay material que sale la cantidad de energía liberada es mucho (ello se justifica por el mayor flujo de calor). mayor y por lo tanto el impacto en los huma- nos es mayor. Se usan para medir las intensidades dos

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escalas: la de Richter y la de Gutenberg de subducción. En las dorsales se producen En la de Richter cuando la escala aumenta terremotos de baja intensidad. una unidad, la cantidad de energía sísmica Por el estudio de las ondas sísmicas se aumenta 30 veces. puede calcular la dirección del fallamiento, la magnitud del rechazo y el tamaño de la falla. El terremoto de San Francisco en 1906 Los grandes terremotos pueden provocar fue de 8,25. levantamientos de varios metros en los terre- El terremoto de Kanto en Japón en 1923 nos afectados. fue de 8,2. En 1930 el japonés Wadati y poco después el El terremoto de Chile en 1962 fue de 8,4. norteamericano Benioff determinan el plano El terremoto de Sumatra de fines de inclinado donde se producen terremotos en las diciembre de 2004 fue de 9,1. fosas del Japón y en la costa pacífica surameri- cana. A este plano se lo conoce como zona de No hay registros de terremotos con una Wadati-Benioff. Es una zona de espesor redu- intensidad mayor a 9,1 debido, probable- cido donde se sitúan los focos sísmicos cerca mente, a que una masa rocosa no puede acu- de las fosas oceánicas con una inclinación, mular mayor energía elástica sin antes libe- variable según los lugares, entre 10º y 75º y rarla. Un terremoto de escala 8 es equivalen- que se extiende hasta 600-700 km de profundi- te a 10.000 bombas atómicas similares a la de dad en el manto. Este plano marca la subduc- ción o hundimiento de una parte de la litosfe-

Hiroshima. DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS Son grandes terremotos aquellos que supe- ra oceánica por debajo de la litosfera continen- ran la magnitud 7,5. Estos en general son de tal. La Figura 292 muestra la distribución poca profundidad y se producen en las zonas mundial de los epicentros sísmicos.

Figura 292. Distribución planetaria de los epicentros de los terremotos. Principalmente se hallan ubicados en los bordes de placas.

MECANISMO dorsal de las inversiones magnéticas, propo- niendo para ello la siguiente explicación: En 1963 Vine y Mathews de la Universidad A medida que fluye el magma basáltico, de Cambridge realizaron estudios paleomag- desde el eje de la dorsal, se va magnetizando néticos en la zona de la dorsal atlántica, con el según el polo del momento a medida que la apoyo de dataciones radimétricas (Ar/K) temperatura de la lava pasa en su descenso determinaron la simetría a ambos lados de la por el denominado punto de Curie (tempera-

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tura por debajo de la cual los spines de los elec- continua a lo largo del tiempo geológico, quedan trones principalmente del hierro quedan orien- registradas en las rocas basálticas y en forma tados de acuerdo al campo magnético del simétrica a ambos lados de la dorsal las épocas momento), de esta manera va quedando “fosili- del magnetismo normal e inverso en forma alter- zada” la polaridad magnética terrestre (versa y na (estos magnetismos son inversos 180º). Esta reversa) Figura 293. Como la emisión lávica es información es datada por medios isotó picos.

1 2 3 etc.

normal invertida normal

normal

invertida

Figura 293. Mecanismo de creación del fondo oceánico por efectos tensionales producidos por las corrientes convectivas (en este caso divergentes). A medida que el material lávico extruye, a medida que se enfría, el spin de los electrones se orientan con el campo magnético del momento grabándolo, como

CONCEPTOS SOBRE TECTÓNICA DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS indica la figura superior, en forma simétrica respecto de la dorsal. En este caso quedan en la memoria de la roca grabadas las inversiones polares.

Otros autores demostraron lo mismo en terrestre está dividida en placas móviles. otras cordi lleras oceánicas. Este mecanismo se le ocurrió al advertir que La inversión de la polaridad del campo los movimientos de la corteza se concentraban magnético terrestre pudo y puede tener impli- en gran medida en tres tipos de estructuras cancias genéticas en la vida ya que por ciertos donde abundan los movimientos sísmicos y la lapsos el campo magnético del Planeta se actividad volcánica: anula, entre una y otra inversión, y la radia- ción cósmica ingresa en forma más efectiva 1) Cadenas de montañas incluyendo los porque en dichos lapsos el campo magnético arcos de islas. no actúa como filtro. 2) Cordilleras centro oceánicas. En 1965, Tuzo Wilson de la Universidad de 3) Fallas principales con grandes desplaza- Toronto, mejoró el conocimiento sobre el meca- mientos horizontales (transcurrentes). nismo de creación del fondo oceánico por medio Donde cada uno de estos tipos de estructu- de las fallas de transformación , Figura 294 y ras se transforma el uno en otro lo llamó punto propuso el mecanismo general denominado tec- de transformación y el mecanismo es genera- tónica de placas, el cual expli ca que la corteza do por fallas de transformación:

FALLAS TRANSFORMANTES

tipos de arcos tipo general

cordillera a d centrooceánica arcos de islas d a o montañas d a

a d

Figura 294. Fallas transformantes de acuerdo con T. Wilson.

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El año 1966 fue el de la ruptura, gran parte Desde hace tiempo se sabe que la actividad de los detractores de la deriva se volcaron a tectóni ca dentro de la litosfera se limita a estre- ella, especialmente la gente del Observatorio chas zonas de activi dad sísmica y volcánica, Lamont en USA. de las cuales la más notable es el Arco de Los avances fueron los siguientes: Fuego del Pacífico. Estas zonas están relacio- —-Por estudios de microfósiles (foraminífe- nadas con los bordes de las 6 placas mayores y ros) y de dataciones K/Ar en los basaltos se las 12 menores (ver en el planisferio la distri- determinó que la edad aumenta sistemática- bución y forma de las placas). mente con la distancia al eje de la cordillera centroceánica y de esta manera fue posible Los bordes de las placas son de tres tipos, medir una velocidad de extensión del fondo Figura 295: oceánico de 2cm/año. —-Los sedimentos más antiguos encontra- 1) Constructivos: cuando crean nueva corte- dos en el fondo de los océanos son del Jurásico za mediante surgencia del material del manto y medio y superior (180 Ma). son caracterizados por las dorsales oceánicas. —-La idea germinal de la tectónica de pla- cas se debe a Tuzo Wilson. Su desarrollo y for- 2) Destructivos: cuando la corteza se consume mulación se debió a los físicos Jason Morgan, al ser impelida hacia abajo de los arcos de islas o Mc Kenzie y Le Pichon en 1967. Estos físicos de fosas oceánicas o cadenas de montañas. La litosfera fría descendente penetra en la astenosfe-

desarrolla ron modelos matemáticos basados DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS en postulados, algunos de los cuales son: La ra, en ciertos casos, hasta la profundidad de 700 corteza terrestre y el manto superior hasta una km. El plano de hundimiento se denomina zona profundidad de aproximadamente 100 km de Wadati-Benioff que representa la subducción posee suficiente rigidez en el sentido de poder (p.e. la costa sudamericana pacífica). Pueden transmitir ondas sísmicas transversales. A esta ocurrir choques de placas (el choque entre la capa se la denominó litosfera. Los terremotos India y Asia generó los montes Himalaya). se confinan a la litosfera, ésta se apoya sobre Puede ocurrir obducción cuando la placa monta una capa de rocas más débi les y caliente que se a la corteza (los montes Jura en los Alpes). denomina astenosfera, la escasa resistencia de esta capa a los esfuerzos cortantes (sisa) se 3) Conservadores: cuando no se crea ni se debe con toda probabilidad al hecho de que las destruye corteza y las placas se deslizan lateral- rocas ahí están próximas a la temperatura de mente una respecto de la otra. Este tipo de fusión de los materiales que la componen. borde coincide con las fallas de transforma ción.

borde destructivo trench

borde constructivo

falla de trasformación

trench: zona de colisión donde la corteza oceánica es subducida ridge: generación de fondo oceánico (spreding) Mohorovicic

litósfera a de Benioff zon astenósfera Figura 295. Esquema de la tectónica de placas y sus distintos tipos de bordes.

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La Figura 296 muestra un punto triple o fondo oceánico con una edad mayor de 200 unión triple a la que concurren tres divisiones ma. Los continentes por ser livianos no sue- de placas futuras, en este caso el rift o depre- len subducir se, por el contrario se mueven sión de Benue en Nigeria no evolucionó lo (flotan) pasivamente sobre la faz de la suficiente como para poder generar una placa Tierra en respuesta a los proceso de expan- nordafricana. sión del fondo oceánico. Ocasionalmente un fragmento de corteza oceánica en vez de subducirse cabalga sobre una placa conti- nental (obducción). Este fondo oceánico se transforma en ofiolitas y Coleman estimó que no llega al 0,001% de toda la corteza oceánica. La corteza oceánica (dos terceras partes del globo) se está formando constantemen- te en las dorsales centrooceánicas. Esta del- gada capa de basalto, de un espesor menor que 1/1.000 radio terrestre, se desplaza Figura 296. Punto triple que separa Sudamérica de sobre la parte superior del manto (de mayor África. densidad) hasta la zona de subducción

CONCEPTOS SOBRE TECTÓNICA DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS donde se hunde para alcanzar la zona pro- funda del manto. Los continentes de mayor —Se postula que el volumen del planeta no espesor y menor densidad son como islas varía. que flotan sobre el manto. —-Como consecuencia del anterior postula- Las zonas más antiguas del fondo oceáni- do se indica también que la cantidad de fondo co tienen una edad de 200 Ma y las zonas oceánico creado se equilibra con otra cantidad más antiguas de los continentes 3.800 Ma similar de fondo oceánico subducida. (20 veces más antiguas). Los continentes —-Se admite que el fondo oceánico se son elementos secundarios que se han for- mueve a juzgar por el análisis de las franjas mado y evolucionado a lo largo de la histo- magnéticas. ria del Planeta. De hecho hoy en día están —-La tectónica de placas ha estado funcio- sometidos a fenómenos de acreción (sin nando por casi 200 millones de años. embargo en lo que va de la década del 90 se —-La división entre manto y corteza no es está midiendo la erosión tectónica en las tan importante como se pensaba, la verdadera zonas de subducción y todavía no hay separación es la litosfera de la aste nosfera. A acuerdo sobre el equilibrio acreción/ero- causa de su menor densidad, la corteza conti- sión continental). nental no puede ser arrastrada a las profundi- dades; por lo tanto si dos continentes chocan en un borde destructivo se producirá un ESTA TEORÍA TIENE TANTO engrosamiento de la corteza y se generará una IMPLICANCIAS BIOLÓGICAS COMO cadena montañosa (p.e. Himalaya generado GEOLÓGICAS por el choque de la India contra Asia por enci- ma de la zona de Benioff). Biológicas, ya que el fraccionamiento conti- —-¿Qué es lo que hace mover las placas? nental aumenta el perímetro costero creando Algunos autores postulan modelos convecti- nuevos ecosistemas, además los continentes vos termales dentro del manto. en su deriva pasan por distintos climas provo- cando ello que la biota se adapte, se muera o escape a zonas más benignas. Obducción: concepto de R. Coleman. La creación de los fondos oceánicos en los Geológicas, ya que con esta teoría se tiene ridge y su destrucción continua por sub- una más clara explicación de la petrogénesis ducción hace que hoy en dia no exista general y de la orogenia planetaria.

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CARACTERES PETROLÓGICOS ciación y/o fusión parcial de las placas des- cendentes. De tal manera que los actuales En los arcos de islas del Pacífico (Japón, escudos habrían sido originalmente arcos de Nueva Zelandia, California) se observan un islas y fosas durante el Paleozoico o par de cinturones metamórfi cos distintos y Precámbrico. adyacentes, uno del lado Pacífico constituido por esquistos de alta presión y baja temperatu- ra (lawsonita-glaucofano), sin basamento gra- CRÍTICAS AL MODELO nítico y otro lado con granitos y metamorfitas de alta temperatura y baja presión (sillima - —-No quedan claros los movimientos verti- nita). Se cree que fueron originados en la oro- cales de tipo epirogé nico que ocurren tanto en genia del final del Mesozoico. las placas como en los bordes conti nentales. Otro rasgo petrológico de la mayoría de los —-No existe, como sería de esperar, una cinturones montañosos es los complejos ofio- zona de Wadati-Benioff única para el total de líticos constituidos por rocas básicas y ultra los Andes. básicas (UB) como basaltos (pillow lavas), —-Una extrapolación de los datos sísmicos, gabros y peridotitas asociadas a radiolaritas a necesariamente recientes, a los estadios geodi- las que se consideran lodos de mares profun- námicos pasados no es admisible (se tienen dos. Las ofiolitas se generan en las zonas de mediciones sísmicas solamente de los últimos

“melange” y se piensa que marcan la zona de 70-60 años). DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS sutura del continente con el fondo oceánico —-No se integra al modelo el basamento (choque). Precámbrico-Paleozoico, el cual tiene una fun- Las dorsales oceánicas están constituidas damental importancia. fundamentalmente por basaltos, los cuales se —-Material cortical de indudable origen originarían a partir de las peridotitas o de oceánico se conoce en grandes cantidades sólo otros materiales teóricos como las “pirolitas” en el occidente de la parte N de los Andes. del manto. Los basaltos continentales provie- —-Los movimientos verticales de algunos nen del manto superior a través de fracturas bloques que llegan a 10-15 km no se explican tensionales en la corteza terrestre (gabros y con una subducción unitaria. doleritas son variantes de estos basaltos). —-En 1988 comenzaron las mediciones de Las andesitas y granitos abundan a lo largo interferometría de larga base (usan como de los cinturones orogénicos (p.e. Cordillera de puntos fijos en el Universo a los quasares y se los Andes). Según algunos autores las rocas hace una triangulación con el paso de la Tierra ácidas se gene rarían por diferenciación del por el mismo lugar midien do el tiempo con la magma basáltico, sin embargo el gran volu- precisión que dan los relojes atómicos). Con men de los batolitos excluye la posibilidad de estas mediciones, previa correcciones de las este mecanismo. En cambio como su composi- oscilaciones del Planeta, aseguran la detección ción química es igual a la de una mezcla de are- de desplazamientos del orden del centímetro. niscas, muchos autores piensan que los grani- Con ello se están midiendo desplazamientos tos se generan por fusión de estos sedimentos de placas, pero también se han medido despla- (anatexis) en zonas profundas de la corteza. zamientos intraplacas de igual magnitud y Se conocen andesitas de la corteza oceánica ello es un problema porque los geofísicos en su que provienen de un basalto. Hoy en día se modelo de placas postulan que estas son rígi- piensa que en la corteza continental no existen das y no sufren deformación y por lo tanto no temperaturas mayores a los 1.000ºC capaz de puede haber desplazamientos intraplacas. generar magmas. La relación isotópica Hay una red de radiotelescopios en USA, Sr87/Sr86 en andesitas y granitos parecen Groenlandia y Europa para medir estos des- indicar una proveniencia basáltica con una plazamientos y se espera que esta red se mínima conta minación cortical. extienda a todo el Planeta para poder verificar En el modelo de tectónica de placas el estas observaciones. Todavía la cantidad de magma andesítico se generaría por la diferen- datos no es suficiente.

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ARGUMENTOS A FAVOR DEL MODELO por arcos volcánicos tales como la cadena de los Andes. Estos arcos son paralelos a las Explica bien: zonas destructivas de las placas y están ubi- —-El encaje de los continentes australes. cados sobre la corteza ya sea continental u —-La petrogénesis de las rocas plutónicas oceánica, sobre el lado donde la placa subdu- (metamórfica e ígneas) cida se hunde. —-Los datos geofísicos. Por información sísmica se deduce la litosfe- —-Los argumentos geodinámicos que inclu- ra (constituida por la corteza más la parte yen las orogenias. superior del manto), propaga a mayor veloci- —-Ubicación de yacimientos de interés eco- dad las ondas transversales, y se comporta nómico. como material rígido respecto de la astenosfe- ra que se halla por debajo y posee característi- cas plásticas (del Gr. asteno = sin fuerza). RESUMEN En el bloque diagrama idealizado, la placa subducida se hunde en el manto, pero el La porción externa de la Tierra está dividida esquema termina a una profun didad del en placas rígidas que “flotan” sobre material orden de los 100 km. ¿Que pasa a mayor pro- más denso pero más plástico. Estas placas se fundidad? La sísmica que define a la zona de desplazan unas de otras a velocidades de unos Wadati-Benioff que tiene lugar dentro y a lo

CONCEPTOS SOBRE TECTÓNICA DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS 18 cm/año (Minster et al., 1974), divergiendo a largo de la superficie de la placa subducente partir de algunos límites de placas, colindan- muere a profundidades del orden de los 220 tes con otros y chocando con el tercer tipo de km, probablemente la laja litosférica se quie- límite (subducción u obducción). bre a esa profundidad y se hunda, probable- La corteza oceánica es creada por el surgi- mente se “disuelva” en la astenosfera o a lo miento de magma basáltico, formado en el mejor la astenosfera a 220 km es demasiado manto superior, generando las dorsales oceá- densa o fuerte para permitir el hundi miento nicas que marcan el límite de las placas de la placa que se nivelará para permanecer a constructivas. A medida que se genera de esta esa profun didad (Anderson, 1979). manera el fondo oceánico las placas se sepa- En las figuras siguientes, a modo de resu- ran. Todavía queda sin resolver si son acuña- men, se aprecian distintos aspectos de la corte- das por el magma o empujadas para permitir za terrestre de acuerdo con las ideas de la tec- el surgimiento de éste. tónica de placas. La Figura 297 muestra la El área total del Planeta no cambia, por lo división en placas de la superficie terreste, la tanto si la corteza es producida continuamen- Figura 298 trata de evidenciar la evolución de te, en alguna parte debe ser destruida. La des- las placas desde el Paleozoico superior al trucción se produce donde una placa choca Cretácico tardío, o sea muestra la deriva conti- contra otra y una de ellas se curva hacia abajo nental como fue ocurriendo en el lapso de y se mete dentro del manto. El proceso de unos 130 Ma; finalmente la Figura 299 esque- subducción (hundimiento de una placa) está matiza el perfil de la litosfera planetaria de marcado por una trinchera (trench) oceánica acuerdo a la tectónica de placas. y por una zona inclinada de actividad sísmi- Como se aprecia esta es la información que ca llamada zona de Wadati-Benioff. La corte- el hombre obtiene a través de distintos tipos za continental, en contraste con la oceánica, de evidencias sobre la litosfera del planeta, la es raramente subducida (aparentemente es que se recuerda posee unos 100 km de espesor más flotante) y se acumula a través del tiem- siendo el radio terrestre de unos 6.300 km. La po geológico. Una buena parte del material litosfera representa aproximadamente el 1% sumado a la corteza continental es producido de la masa del Planeta a la cual tenemos más o por el vulcanismo, comúnmente expresado menos acceso directo.

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subducción spreding

Figura 297. Planisferio con la delimitación de las principales placas, se indican las zonas tensionales (spre- DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS ading) y las compresionales (subducción).

La Figura 298 muestra la evolución de los tiza una vista de la corteza terrestre a nivel continentes a través del tiempo de acuerdo con planetario. la tectónica de placas y la Figura 297 esquema-

fr sup.- Jurásico inf. (200-150 Ma) Jurásico inf. (150-170 Ma) Jurásico sup. - Cret. inf. (130-140 Ma)

Cretácico medio (95-110 Ma) Cretácico tardío (65-75 Ma)

Figura 298. Evolución de la deriva continental desde el Gondwana hasta el Cretácico tardío.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL CONCEPTOS SOBRE TECTÓNICA DE PLACAS 409 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:10 Página 410 as Oeste Andes dor sa l Atlántic a nm S ierr Precord. a mpe n as

P África

placa americana placa africana Benioff Astenósfera

Costa de yamato Arco del Japón placa Africana placa India placa Pacífica

Arco del Japón Andes Este placa Pacífica Astenósfera

Figura 299. Corte esquemático de la litosfera planetaria a la luz de la tectónica de placas.

CONCEPTOS SOBRE TECTÓNICA DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS Las siguientes lecturas muestran el estado de en 5 Ma o sea en el lapso de 125 a 120 Ma avance del conocimiento del hombre sobre el (Cretácico medio). Este tipo de erupciones interior del planeta y cuáles son los problemas corresponde a lo que se denominan plumas que se plantean para mejorarlos: calientes. Se cree según, este autor, que el material Plumas calientes (hot spot) fundido viene de mucha profundidad dentro del manto y asciende por contraste de densi- Según Larson (1995) en el Pacífico occiden- dad. Las mesetas submarinas tienen este ori- tal aparece una gran extensión de basaltos gen, pero también hay erupciones continen- que no corresponden a las secuencias simé- tales como los Basaltos del Paraná, los del tricas propias de las emisiones de las dorsa- Deccan en la India y en Siberia. Las plumas les centro-oceánicas. Estos basaltos pertene- son fijas y las placas se desplazan por encima cen al Cretácico medio y su gigantesca emi- llevando la impronta de la pluma. Generan sión ocurrió en un corto tiempo geológico. Lo cordilleras submarinas´ como el caso de las habitual es encontrar en el fondo marino islas Hawai. Son cordilleras basálticas pero basaltos producto de su expansión, generado con la característica que en el extremo donde a ritmo lento y regular. En el proceso de for- se originaron las rocas son las más antiguas y mación de fondo oceánico por expansión la a medida que nos desplazamos hacia el otro corteza basáltica envejece por igual hacia extremo las erupciones van siendo más jóve- ambos lados de la dorsal centro-oceánica con nes y en el extremo más lejano del origen la el aumento de la distancia al centro emisor emisiones son actuales caso de las islas de lava. A medida que va eruptando magma Hawai. El vulcanismo de las islas Hawai nuevo la corteza oceánica ya formada va nació próximo a las islas Curiles hace 90 Ma quedando más desplazada hacia ambos y representan una de las evidencia de que las lados de la dorsal. O sea que el fondo oceáni- placas se mueven, en este caso con un arrum- co se comporta en el caso de las dorsales bamiento SE. como dos cintas transportadoras una a cada Se cree que las plumas llegan a afectar el lado de la dorsal que van alejando del eje campo magnético terrestre. A mayor activi- cada vez más los basaltos más antiguos. Pero dad de estas estructuras, menor inversión de en el caso del Pacífico occidental no es así, no la polaridad magnética del Planeta como es se detectan gradientes sistemáticos de la el caso del Período Cretácico, época dónde edad. Esta ingente emisión basáltica ocurrió hubo mucha actividad de plumas en el

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Planeta pero casi no hay registro de inversio- áreas aumentaron la cantidad de estos orga- nes de polaridad magnética. Por el contrario nismos. Cuando estos organismos mueren cuando la actividad de las plumas es baja, sus esqueletos caen al fondo marino y se como hoy en día, las inversiones de polari- disuelven por el efecto de la presión (a más dad magnética son muy frecuentes. de 4000 m de profundidad) pero como las La parte externa del núcleo del Planeta es áreas inundadas eran continentales, o sea de fluida y es la responsable del campo magné- profundidades someras, el carbonato no se tico de la Tierra. El hierro fundido está ioni- disolvió creando una gran cantidad de depó- zado y las corrientes convectivas que actúan sitos de calizas, mientras que la materia orgá- a esas profundidades producen el desplaza- nica correspondiente por soterramiento se miento de las cargas eléctricas generando un convirtió en hidrocarburos (más del 50% de campo eléctrico que a su vez genera el campo las reservas mundiales). magnético principal del Planeta. El calor pro- -También se formaron depósitos de dia- ducido por este fundido del núcleo es trasmi- mantes ya que los diamantes se generan tido a la parte inferior del manto en unos agrandes profundidades (las redes cristali- 100-200 km constituidos por rocas silicáticas nas se forman a 200-300 km de profundidad). dándole condiciones plásticas a ese material La mayoría de los diamantes se formaron lítico que le permite desplazarse por contras- hace más de 1.000 Ma pero mucho de ellos te de densidad hacia la superficie generando ascendieron a la superficie en el Cretácico

una pluma. medio a lo largo de estructuras volcánicas DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS Según Larson (op. cit.) la pluma del llamadas diatremas que son chimeneas que Cretácico medio en el Pacífico occidental transportaron rocas ígneas ultrabásicas como generó consecuencias geológicas planetarias: las kimberlitas (Sudáfrica) que son portado- -Entre ellas el ascenso del nivel del mar, ras de diamantes. 250 m por encima del nivel actual. -También, según Larson (op. cit), la pluma Asumiendo constante el volumen del océano determinó la formación de la mayor parte de significa un ascenso del fondo marino. Una la cordillera de la costa occidental de corteza volcánica recién formada está más América del Norte y América del Sur, ya que caliente y por lo tanto más dilatada y la pro- incrementó el fenómeno de subducción en fundidad marina es menor. Al enfriarse la esa época donde el fondo Pacífico subducta corteza oceánica se contrae produciendo un por debajo de dicho continente. Dado que el aumento de la profundidad del fondo mari- diámetro terrestre es constante, al crecer el no. Este ascenso del nivel del mar inundó las fondo oceánico por medio del derrame de la áreas continentales, luego cuando el agua pluma necesariamente hubo de aumentar la retrocedió quedaron depósitos de calizas y velocidad de la subducción para mantener el Creta (de ahí el nombre del período equilibrio del volumen terrestre. Cretácico). Resumiendo, el efecto de la pluma alteró el -También provocó el aumento de la tempe- clima planetario, la estructura superficial y ratura superficial del Planeta. Toda erupción las reservas minerales y de combustibles

libera, entre otros gases, CO2 que ayudó al fósil. efecto invernadero con un aumento de la temperatura media del Planeta de unos 10º centígrados. -Otra de las consecuencias fue un mayor Fondo oceánico depósito de carbono orgánico y carbonato inorgánico, además hubo un aumento en la La teoría de la tectónica de placas está bien sedimentación marina y de la temperatura asentada, sin embargo, según Bonatti (1994) del aire. el funcionamiento del motor que impulsa el -El fito y zooplacton flotan a niveles some- movimiento de las placas litosféricas sigue ros de los cuerpos de agua (zona fótica, zona escapándose a los análisis fáciles. Los análisis donde llega la luz solar), al aumentar dichas de la composición, la topografía y la estruc-

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tura sísmica a lo largo de las dorsales arrojan ondas se propagan por el manto con una datos a veces más contradictorios de lo espe- velocidad (8 km/s) mayor de que si este fuera rado. Los procesos ocurridos en el manto por basáltico. El único material rocoso conocido debajo de las dorsales generan la cantidad de que permite esa velocidad de propagación es corteza oceánica que se va a formar y deter- la peridotita (olivina + ortopiroxeno +clino- minan la aparición de distintos tipos de islas piroxeno). Las peridotitas además poseen y la formación de fosas profundas. algo de espinelo (óxido de Cr, Mg y Fe). Este autor (Bonatti, op. cit) sintetiza el esta- Bonatti (op. cit) cita la experiencia que do del conocimiento actual del Planeta acep- Ringwood y Green realizaron en la década tado por la mayor parte de los científicos de 1970 sintetizando basaltos a partir de diciendo que el planeta tiene un núcleo cons- rocas peridotíticas que calentaron entre 1.200 tituido por una aleación rica en hierro cuya y 1.300ºC a más de 10.000 atmósferas. En esa parte externa está fundida. Hacia los 2900 km experiencia vieron que la descompresión de profundidad la composición cambia brus- gradual del material generaba una fusión de camente dando lugar al manto rico en mine- hasta el 25% del mismo y que el fundido rales del tipo silicatos ferromagnesianos. tenía composición basáltica. Esto induce a Otra discontinuidad significativa se encuen- pensar que por debajo de las dorsales se pro- tra a los 670 km de profundidad y señala el duce un ascenso de material peridotítico límite entre el manto inferior y el superior caliente desde profundidades superiores a CONCEPTOS SOBRE TECTÓNICA DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS donde cambia la estructura reticular de los los 100 km, y en su descompresión se genera minerales debido a la presión. Más arriba la una fusión parcial de composición basáltica discontinuidad de Mohorovicic separa el que se extruye formando el fondo oceánico. manto denso de la corteza a una profundi- Según Bonatti (op. cit.) las peridotitas dad entre 30 a 50 km en las áreas continenta- halladas en ciertas fallas transformantes de la les y a menos de 10 km en las áreas oceánicas. dorsal son objeto de estudios geoquímicos- La litosfera contiene la corteza y la parte petrológicos con métodos analíticos moder- superior del manto y constituye las placas nos tipo microsonda electrónica. También se rígidas que se deslizan sobre la astenosfera usan microsondas iónicas para establecer la que es más caliente y tiene características concentración de elementos trazas (Ti, Zr) y plásticas. El Manto es muy dinámico, la ener- tierras raras (REE) (este tipo de microsonda gía térmica sobrante de la época de la forma- genera un haz de iones focalizados sobre la ción de la Tierra, aumentada por la energía muestra que provoca el desprendimiento de liberada por materiales radioactivos (U y Th otros iones de la muestra a medir con una principalmente) agita el material del interior sensibilidad de partes por mil millones del Planeta. Este calor pone en movimiento (ppb). La fusión parcial de la peridotita corrientes de convección que transportan modifica la concentración relativa de los volúmenes de rocas calientes hacia arriba y minerales originales. Por ejemplo el clinopi- volúmenes de rocas frías hacia abajo. Estos roxeno se funde con mayor facilidad que procesos afectan a la parte superficial del otros y por lo tanto durante la fusión su con- Planeta generando fenómenos geológicos centración disminuye. Además la fusión par- tales como formación de montañas, vulcanis- cial cambia la composición de los minerales mo y el desplazamiento de los continentes. originales, ciertos elementos como el Al y el Las dorsales centro-oceánicas nos bridan Fe tiende a permanecer en la materia fundida mucha información del manto. Se cree que es bajando su contenido en los minerales resi- así porque a medida que el fondo oceánico se duales. Ciertos elementos como el Mg y el Cr aleja del eje de la dorsal se va enfriando y por tienden a quedarse en la roca residual produ- lo tanto contrayendo con el tiempo. El ciendo su enriquecimiento. La olivina se magma que emite se genera en el manto enriquece en Mg y se empobrece en Fe. El superior y es de composición basáltica y ortopiroxeno y el clinopiroxeno pierden Al y difiere bastante de la composición del manto, aumenta la razón de Cr a Al en el espinelo, ello se ve por medio de la sísmica ya que las etcétera.

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Los valores térmicos en los que ocurren ¿Cual es el motor que hace funcionar este estas reacciones se obtienen de geotermóme- mecanismo? tros o sea de la observación de la presencia de ciertos pares minerales que coexisten en Según Machetel (1994) se debe a que el equilibrio en el manto y que experimentan manto subyacente está en movimiento y reacciones químicas por efectos de la tempe- transporta la materia caliente hacia la superfi- ratura. Por ejemplo el ortopiroxeno y el clino- cie en las dorsales oceánicas, y llevan materia piroxeno de una peridotita del manto reac- más fría y más densa hacia el interior en las cionan entre sí hasta alcanzar una composi- zonas de subducción. Esta circulación permite ción de equilibrio que depende de la tempe- que la Tierra se libere de su calor interno. La ratura (estas reacciones se estudian en labo- convección del manto es el motor de la deriva ratorio y luego se deduce lo que ha podido de los continentes en la superficie. pasar en la naturaleza). Se pueden distinguir también puntos ¿Cómo es el diseño de estas corrientes con- calientes más fríos de otros más calientes. El vectivas? He forma dos isótopos estables el He3 y el He4. La desintegración radioactiva del U y Las perforaciones más profundas llegan a del Th forma continuamente He4 y se acepta los 15 km y no son suficientes como para que el He3 son restos gaseosos que se conser- poder obtener de ellas información para con- van de la época de formación del Planeta. Se testar a estas preguntas, los únicos testimo- DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS observa que en la atmosfera y en la hidrósfe- nios directos del manto corresponden a los ra hay una relación He3/He4 determinada macizos ofiolíticos que corresponde a frag- pero en las dorsales suele ser 8 veces superior mentos de la litosfera oceánica arrastrados esa cantidad, incluso en ciertos puntos sobre los continentes y también los xenolitos calientes suele ser hasta 30 veces mayor de dunitas (rocas granosas ultrabásicas com- dicha relación lo que lleva a pensar que de puestas fundamentalmente de olivinas) estos lugares se está escapando He primor- arrastrados por algunas lavas que en su dial de la época pregeológica, de tal manera ascenso arrancan de las profundidades. Las que estos valores sirven para identificar el demás informaciones con las que cuenta el tipo de punto caliente. científico son indirectas y provienen espe- Tanto el desplazamiento de los continentes cialmente de la sismología y de los estudios como la subducción pueden llegar a modifi- experimentales sobre minerales a altas pre- car la posición del eje de giro del Planeta y sión y temperatura. ello puede conllevar a modificaciones en el Desde principios de siglo XX por medio de clima. la sísmica, de acuerdo con los tiempos de propagación de las ondas, se ha podido pre- cisar la estructura interna del planeta y tam- bién las principales divisiones del manto. De La convección en el manto terrestre acuerdo con Machetel (op. cit.) los geofísicos detectaron dos discontinuidades importan- A lo largo del tiempo geológico la distribu- tes caracterizadas por un brusco cambio en la ción de los continentes va cambiando debido velocidad de propagación de las ondas sís- a la tectónica de placas. Según esta teoría las micas, una a 400 km y la otra a 670 km de placas litosféricas que componen la envoltu- profundidad que delimitan el manto supe- ra superficial de la Tierra se desplazan unas rior y la zona de transición y el manto infe- respecto de las otras a razón de algunos cen- rior. Estos cambios se deben, según estudios tímetros por año. Estas placas nacen en el eje experimentales de laboratorio, a los cambios de las dorsales centrooceánicas, por ascen- de fase de los tres minerales principales que sión de material basáltico procedente del componen el manto superior (olivina, piro- manto subyacente y vuelven a las profundi- xeno y granate). La discontinuidad de los 400 dades en las zonas de subducción. km corresponde a la transformación de una

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parte de la olivina a minerales más densos, sidad tiende a desaparecer a causa de la con- cuya estructura es la misma que la del espi- ducción térmica con el medio circundante). nelo y a la de la mayor parte del piroxeno y Estos dos efectos tienden a amortiguar los del granate. Hacia los 670 km estos minerales movimientos convectivos inducidos por la dejan de ser estables y son sustituidos por diferencia de temperatura. otros silicatos de estructura tipo perovskita y El balance de estos tres efectos (empuje de por óxidos de Fe y Mg (magnesiobustita). Arquímedes, resistencia al movimiento y ¿Como puede ser que rocas cristalinas sóli- equilibrio de tº por conducción) se expresa a das sean sede de movimientos de convec- través del parámetro denominado número ción? de Rayleigh. Este es un número sin dimen- El sismólogo considera al manto como un sión proporcional a la diferencia de tempera- sólido, mientras que los geólogos lo conside- tura que existe entre la parte superior e infe- ran como un fluido de alta viscosidad que rior de la capa fluida. Los movimientos del puede deformarse y circular. Esta es una apa- fluido ocurren solo si el número de Rayleigh rente paradoja ya que se comprende cuando es superior a un cierto umbral; cuando la se tiene en cuenta el tiempo geológico (las resistencia al movimiento es muy grande o el rocas se comportan como elásticas durante reequilibrio térmico demasiado rápido, se escasas fracciones de segundos al paso de las detiene cualquier movimiento y no puede ondas sísmicas; en cambio la fluidez es pre- existir convección. El calor se transporta de

CONCEPTOS SOBRE TECTÓNICA DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS ponderante en los procesos tectónicos que abajo hacia arriba por simple conducción. En duran millones de años). cambio por encima de este umbral crítico, el Machetel (op. cit.) dice que actualmente se sistema se vuelve inestable y el fluido se des- admiten los movimientos convectivos del plaza y aparecen y se amplifican movimien- manto. tos de convección. El tratamiento matemáti- ¿Cual es la naturaleza y la forma de estas co de las corrientes convectivas del manto es corrientes? ¿Suben directamente desde el aún hoy muy complejo. límite manto-núcleo? o ¿hay varios niveles No obstante se piensa, de acuerdo con independientes de corrientes? Estos estudios Machetel (op. cit.) que son dos por lo menos son muy complejos. los niveles convectivos en el manto. Estas Un sólido sólo trasmite calor por conduc- ideas concuerdan con las de los geoquímicos ción, mientras que un fluido, aparte de con- Allegre y Lewin que dividen al manto en ducción, puede transportar el calor por varias zonas diferentes. Tienen en cuenta las medio del desplazamiento de sus moléculas composiciones actuales de los basaltos emiti- (advección). La convección de un fluido es el dos durante la creación de la corteza oceáni- resultado de la combinación de estas dos for- ca desde las dorsales y las de los rocas conti- mas de transmisión. Se origina en una capa nentales: los balances de masa demuestran de fluido que se vuelve inestable a causa de que el manto superior no es suficiente para la presencia de un fluido más denso encima dar cuenta de la cantidad actual de corteza de un fluido menos denso. En el caso de la continental. Seria necesario que fuese del 20 convección térmica son las variaciones loca- al 60% más importante. Esto no es posible en les de la densidad, debidas a las dilataciones el marco de la convección de una sola capa. térmicas (un cuerpo se vuelve menos denso En cambio es un argumento muy fuerte en al aumentar su temperatura) que originan favor de una convección intermitente entre esta inestabilidad. Una masa más caliente manto superior e inferior. rodeada por otra más fría de composición El exceso de energía acumulada en la capa similar, por efecto de empuje según D (interfase manto-núcleo) se puede liberar Arquímedes tiende a subir como un corcho por medio de inestabilidades repentinas sus- en el agua. Este fenómeno tiende a ser frena- ceptibles de provocar acontecimientos volcá- do por el rozamiento debido a la viscosidad nicos de gran amplitud como los trapps del del fluido y por la difusión del calor (la dife- Deccan en la India. Esta inmensa provincia rencia de tº que origina la diferencia de den- volcánica de varios millones de km2 se creó

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hace 65 Ma en un tiempo de menos de 1 elevada y por una anomalía negativa en la millón de años. densidad. En cambio la deformación provoca Las variaciones locales de la densidad y las una anomalía positiva de la densidad ya que deformaciones de las discontinuidades la roca sustituye al agua del océano o del modifican el campo gravitatorio del planeta. aire. La anomalía final del campo gravitato- Una corriente ascendente de convección se rio es la diferencia entre estos dos efectos. caracteriza por tener una temperatura más CONCEPTOS SOBRE TECTÓNICA DE PLACAS SOBRE TECTÓNICA CONCEPTOS

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22 ALGUNOS CONCEPTOS SOBRE PALEOCLIMATOLOGÍA

La climatología es parte de las ciencias natu- tieron en el Río de la Plata. Gran cantidad de rales, como es lógico, los climatólogos son per- camalotes que generaron islas flotantes que sonas que estudian principalmente la física de luego la corriente se encargó de hacer desapa- la atmósfera en función del interaccionar de la recer fue una de las consecuencias. Este fenó- interfase atmósfera-hidrosfera-litosfera con meno algunos científicos creen que se produjo fuente energética principal el sol. Este funcio- porque la longitud de algunos días del año se namiento tripartito deja rastros principalmen- alargó unas milésimas de segundo (la Tierra te en la biota y en las estructuras de las rocas giró más lentamente sobre su eje). Esta varia- sedimentarias. Estas características las apren- ción fue suficiente como para perturbar el den a leer los geólogos, en acuerdo con el patrón de flujo de las masas de aires en las Principio del Actualismo, a través de la estra- zonas tropicales, y estas nuevas condiciones tigrafía, paleontología y la petrografía en las atmosféricas modificaron el recorrido de las

rocas sedimentarias del pasado geológico, gra- corrientes marinas y el clima en general en casi SOBRE PALEOCLIMATOLOGÍA ALGUNOS CONCEPTOS cias a las cuales se pueden deducir las caracte- todo el mundo durante varios meses. Estos rísticas climáticas del pasado o paleoclimato- eventos se repiten con distinta intensidad cada logía. 3-5 años y se conoce como el Niño o ENSO (El Sabemos que el clima del planeta a lo largo Niño Southern Oscilation, nombre asociado a de la historia geológica se modificó repetidas la Navidad, época del año en que ocurre el veces y que hoy en día se está modificando, fenómeno). Otros autores creen que los cam- pero el proceso responsable es solo conocido bios que se producen en la corriente del Niño en líneas generales. Para su mejor conocimien- y que afectan tanto al Planeta estarían provo- to se necesitan trabajos interdisciplinarios y cados por un Hot spot que está actuando en el con ellos, entre otras cosas, se trata de estable- fondo del Océano Pacífico ecuatorial y que cer si estos cambios son cíclicos normales e produce una variación de unos 15º en el ángu- independientes de la acción antrópica o dicha lo de incidencia de dicha corriente que son acción actúa a favor de lo que hoy se denomi- suficiente como para poder justificarlo. na calentamiento global, si dicho calentamien- Las variaciones de esta corriente ecuatorial to va a continuar, si es así hasta cuando y qué marina generan sequías, con los consiguientes intensidad va a alcanzar y qué efectos va a incendios y hambrunas y mortandad humana provocar sobre la biota, si ya en el pasado se y de ganado en Bolivia, Indonesia, Africa y sucedieron otros calentamientos, qué intensi- Australia; intensas tormentas costeras en dad tuvieron y qué efectos sobre la biota de California, inundaciones en Perú, Ecuador, ese entonces provocaron. El conocimiento de Brasil, Argentina y Paraguay; huracanes en estos interrogantes es muy importante para la Polinesia y Hawaii, etcétera. Existen otras con- sociedad humana ya que poder prevenir los secuencias secundarias tales como enfermeda- cambios referidos le permitirá tomar los recau- des (encefalitis, peste bubónica, aumentan las dos necesarios como para que afecten negati- picaduras de ofidios [ya que estos descienden vamente lo menos posible su actividad. de las zonas más elevadas a buscar alimentos El verano 1982-83 trajo muchas lluvias con a zonas más pobladas por humanos], muchas sus consecuentes crecidas que incluso se sin- enfermedades recrudecen favorecidas por los

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cambios climáticos; aumenta la población de La última de estas glaciaciones tuvo su pico mosquitos y pulgas con los consecuentes efec- hace 18.000 años antes del presente (AAP). tos transmisores de enfermedades. Durante este período los continentes cambia- De todas maneras el Niño no es más que ron su línea de costa ya que el nivel del mar se uno de los tantos fenómenos climáticos cícli- encontraba entre 80 y 130 m por debajo del cos. Los más regulares de ellos son: la alter- nivel actual (en parte por retención del agua nancia día-noche que dura 24 hs, cambios de de mar por los hielos y en parte por contrac- las estaciones del año mientras que los cam- ción de la masa oceánica por enfriamiento). La bios más irregulares como el Niño son menos masa de hielo llegaba hasta la zona de los predecibles y por lo tanto sus consecuencias grandes lagos en el N de USA comprimiendo suelen ser mayores. Existen otros ciclos de las zonas templadas contra los trópicos. Los mayor período, del orden de centenares de cambios más intensos se dieron en las altas y años, aún no bien conocidos. Por ejemplo medias latitudes. desde 1600 aproximadamente hasta 1860 La periodicidad de estas variaciones climáti- Europa sufrió un período frío (Pequeño cas en algunos casos es muy regular y muy Período Glaciar). predecible (p.e. estaciones del año), pero en A escala de 10.000 a 100.000 años los cam- otros casos los ciclos son muy complejos y res- bios climáticos son más drásticos. Durante el ponden a causas múltiples muchas de las cua- último millón de años el Planeta sufrió del les no se conocen. Determinar los mecanismos orden de 10 pulsos glaciares mayores y cerca de causa y efecto de estas variaciones es de de 40 menores. El origen de estas variaciones mucha importancia para el futuro de la huma- no es bien conocido. El astrónomo Serbio nidad. Milutin Milankovich concluyó que estos cam- bios climáticos se debían a cambios de insola- ALGUNOS CONCEPTOS SOBRE PALEOCLIMATOLOGÍA ALGUNOS CONCEPTOS ción del planeta debido a: EL CLIMA Y EL ANHÍDRIDO

CARBÓNICO (CO2) 1) variaciones de inclinación del eje de rota- ción del planeta (ciclos de 41.000 años). Los cambios orbitales de la Tierra son el cau- 2) el grado de coincidencia entre la estación sante principal de las variaciones climáticas, más calurosa del año y la posición más cerca- pero su valoración acabada no es bien conoci- na al Sol sobre la órbita (Precesión, ciclos de da pues son sistemas muy complejos con gran 19.000 a 23.000 años). cantidad de incógnitas y con mecanismos de 3) la excentricidad de su órbita alrededor del retroalimentación complicados. Por ejemplo la Sol (ciclos de 100.000 y 400.000 años). reducción de las áreas cubiertas por hielo y nieve por mayor fusión estival aumenta el Sin embargo parece haber otros fenómenos calor (por menor albedo), por lo tanto cuando de tipo celeste que provocan erupciones volcá- menor es el área cubierta mayor es la absorción nicas y las manchas solares. de calor que a su vez acelera la desaparición de El englazamiento planetario implicó modifi- la capa de hielo. De este modo el fenómeno que caciones drásticas climáticas tales como cam- comienza siendo efecto del cambio de tempe- bios en las precipitaciones, en los vientos ratura se convierte en una de sus causas. dominantes, humedad ambiental, trayectoria Entre los desencadenantes del calentamien- en las corrientes oceánicas superficiales y pro- to global que recibieron especial atención los fundas, nivel medio del mar, procesos de ero- últimos años se destaca la concentración

sión y depositación, mecanismos de transpor- atmosférica del CO2. El análisis de los gases te de calor, cantidad de polvo atmosférico, retenidos en las burbujas contenidas en los etcétera. Estos cambios provocaron a su vez hielos muestran este efecto. El contenido de

cambios en la fauna y flora que se tuvo que CO2 del aire de las burbujas retenida en los readaptar a las nuevas condiciones generando hielos de hace 18.000 años es 30% menor que migraciones, extinciones y aparición de nue- en la actualidad. Variaciones similares se vas especies, transformando desiertos en observaron por los efectos de la corriente de El zonas húmedas y zonas húmedas en desiertos. Niño en los últimos 100.000-200.000 años.

418 ALGUNOS CONCEPTOS SOBRE PALEOCLIMATOLOGÍA ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:10 Página 419

Estos estudios indican que: fitoplancton y sus desplazamientos vertica- les se lo conoce como “bomba biológica” ya

a) la cantidad de CO2 en el aire varió signifi- que influye en el clima pues toma el CO2 de cativamente en el tiempo. la atmósfera bajando la presión parcial de ese b) que estas variaciones están estrechamente gas. Las responsables de este mecanismo son relacionadas con los ciclos glaciares-intergla- las algas microscópicas que forman el fito- ciares. plancton debido a la asimilación del C c) que ambos están ligados con los cambios disuelto y de su transformación en C orgáni- en la producción de materia orgánica en el co. El hundimiento por sedimentación de océano y con la circulación oceánica. una parte de este carbono orgánico permite el mantenimiento del bombeo continuo de C

El CO2, junto con el agua, el metano y otros desde la atmósfera hacia el interior de los gases son los responsables del “efecto inverna- océanos, reduciéndose así su acumulación en dero”. Estos gases retardan la disipación del la atmósfera y su efecto invernadero. calor procedente del Sol por absorción de la radiación IR (similar a la absorción de calor del vidrio de un invernadero). Este efecto es tal Hasta 1850 la concentración en la atmósfera

que p.e. la temperatura en Venus, cuya atmós- de CO2 se mantuvo constante (280 ppm) desde fera está constituida en un 90% por CO2 (en la esa fecha, aproximadamente, comenzó a Tierra 0,03%), es de 427ºC (el efecto térmico de aumentar gradualmente hasta llegar al valor mayor cercanía de Venus al Sol es desprecia- actual (340 ppm), casi la mitad de esta diferen- ble). cia se generó en los últimos 25 años. Este aumento se debe principalmente al uso de El CO es producto de muchos procesos combustibles fósiles (gas, petróleo, carbón)

2 SOBRE PALEOCLIMATOLOGÍA ALGUNOS CONCEPTOS tales como: que aportan 4 Gt/año (Gt= gigatonelada = mil millones) y la deforestación que provoca una —vulcanismo menor fotosíntesis y por lo tanto hay un

—meteorización química de las rocas menor consumo del CO2 atmosférico la que se —respiración de los seres vivos estima en 3 Gt/año. El aumento del consumo { —actividad humana de energía por los países hará que en los pró- ximos 100 años se duplique la concentración

El CO2 es absorbido del medio por: de este gas en la atmósfera. Durante la última glaciación, hace 18.000 — fotosíntesis vegetal. años, la temperatura media del planeta des- — precipitación de carbonatos como cendió entre 2 y 4 ºC. Se estima hoy en día que cemento en las rocas sedimentarias o la temperatura media está subiendo y que en minerales. los últimos 100 años subió 0,5º. Una de las con-

— como CO3Ca de los endo-exoesqueletos secuencias más importantes es el ascenso del { carbonáticos de organismos. nivel del mar por expansión del agua por el aumento de temperatura y por la fusión par- El equilibrio entre estos dos procesos, pro- cial del hielo en Groenlandia y la Antártida (La

ducción y absorción del CO2, se cree que es el fusión total del hielo en los continentes e islas responsable principal del calentamiento o significaría estimativamente un ascenso de 60 enfriamiento del planeta, en este caso por el m del nivel del mar). La tendencia actual de efecto invernadero. elevación del nivel del mar es de 10-15 cm en el último siglo y se estima que para el año 2100 el nivel habrá ascendido entre unos 0,5 y 3,5 Funcionamiento de la bomba biológica metros. Las consecuencias de ello serían devastadoras ya que la mayor cantidad de De acuerdo a la nota editorial de la Revista población mundial se encuentra en las costas y Mundo Científico (223:83, 2001) la masa del produciría:

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—retroceso de la línea de costa en el aire, mientras que las 2-3 Gt restantes son —inundaciones retenidas por el mar. —salinización de los suelos y aguas. Son muchos e interdependientes los factores { que intervienen en este mecanismo:

Las aguas polares incorporan más CO2 que Debido a estas estimaciones hoy en día se el que liberan al aire, descienden a las profun- están tomando medidas de protección en didades para aflorar cerca del ecuador y libe-

muchas ciudades de USA como Charleston en rar CO2 de vuelta a la atmósfera. El balance de la costa este. este intercambio es regulado por la temperatu- ra y los vientos. Es probable que la producción y el reciclado LA IMPORTANCIA DE LOS OCÉANOS de materia orgánica en el mar desempeñan el

rol principal en el consumo de CO2 atmosféri- Del registro geológico de los últimos años se co y por lo tanto en el efecto invernadero. Un

deduce que el CO2 atmosférico aumenta natu- aumento de la producción fotosintética marina ralmente y además el hombre contribuye a ello sacaría CO2 de la atmósfera y lo acumularía en al quemar los combustibles fósiles. Una alter- el fondo oceánico. El éxito de la fotosíntesis nativa para regular esta tendencia sería acre- depende de la cantidad de nutrientes (fosfatos, centar la biota que usa la fotosíntesis como nitratos, silicatos, hierro, etc.) y de la luz. medio de vida. En las áreas continentales hay Algunos investigadores sostienen que el Fe unas 600 Gt de C en las plantas aéreas y más de es el elemento limitante del crecimiento del 1.400 Gt de C en los suelos y pareciera que en fitoplancton en el océano austral, ello indujo a este ámbito el sistema está equilibrado (ya que proponer esparcir polvo de Fe en esta zona todo el material muerto es reciclado rápida- para aumentar su producción vegetal para ALGUNOS CONCEPTOS SOBRE PALEOCLIMATOLOGÍA ALGUNOS CONCEPTOS mente) y no se produce acumulación de carbo- activar el consumo de CO2. no. Sin embargo la reforestación podría inver- tir en parte el equilibrio, pero en realidad en el mundo aumenta la tendencia a deforestar. Por EL MICROPLANCTON COMO lo tanto hay que prestar atención al mar. HERRAMIENTA PALEOCLIMÁTICA

En acuerdo con Bolstovskoy (2000), el CO2 disuelto en el mar es unas 60 veces superior al Según Boltovskoy (2000) el estudio de las de la atmósfera. El mecanismo principal de fluctuaciones climáticas se basa en métodos carga es la difusión desde el aire, de manera que físicos, químicos, geológicos y biológicos espe-

cuanto más CO2 hay en la atmósfera más entra cíficos. en solución en las capas superficiales de agua. En esto funciona el mecanismo llamado —Las burbujas de aire encerradas en los hie- “bomba biológica” realizado por la asimila- los de distinta antigüedad nos brindan infor- ción de este gas por parte de las algas en su mación de la composición de la atmósfera en fotosíntesis, su transformación en materia el pasado. 13 12 orgánica y el hundimiento de esta hacia el —Los estudios de isótopos del C ( C/ C) y 16 18 fondo marino. Durante el descenso esta mate- del O2 ( O/ O) en los carbonatos de calcio de ria orgánica va siendo consumida por organis- los esqueletos de muchos organismos mari- mos heterótrofos (bacterias, plancton, peces, nos, la litología y el contenido de materia orgá- aves y mamíferos marinos) y vuelta a transfor- nica en el sedimento nos dan información

marse en CO2 por respiración. Gran parte de sobre la temperatura de los mares, su profun- este proceso ocurre en profundidad donde el didad, su producción biológica y otras caracte-

CO2 puede quedar retenido por espacio de rísticas del pasado geológico. cientos a miles de años. Este sería el mecanis- —El estudio del plancton brinda mucha mo que puede controlar la concentración de información. Muchos de estos animales o

CO2 en la atmósfera. Sería prueba de ello que vegetales microscópicos que viven en suspen- de las 4-7 Gt que el hombre inyecta anualmen- sión en el mar poseen esqueletos carbonáticos te en la atmósfera, solamente la mitad queda y de sílice. Cuando estos organismos mueren

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sus cuerpos sedimentan y son cubiertos o tas profundidades (a veces miles de metros), enterrados por otros y material sedimentario, por lo tanto guardan la información de gran- a una velocidad de 2-3 cm cada 1.000 años. des volúmenes. Pero la resolución temporal de Estos organismos (radiolarios, foraminíferos, estos depósitos suele ser menos definida que diatomeas, cocolitofóridos, dinoflagelados) en el caso de la dendrología o los sedimentos poseen especies que son muy sensibles a la de un pantano. Ello se debe a que la sedimen- salinidad o a la temperatura y además viven tación marina suele ser muy lenta permitiendo más lejos o más cerca de las costas lo que quie- hacer deducciones sobre cambios milenarios re decir aguas más profundas o más someras, (se debe considerar aún que los organismos de tal manera que el hallazgo de cada asocia- bentónicos, aquellos que viven en el fondo ción de estas especies fósiles nos indica varios marino, disturban o mezclan a estos sedimen- de estos parámetros. Por ejemplo el conjunto tos complicando la fidelidad de la informa- de especies microplantónicas que viven en las ción). Esto último no ocurre en aquellos luga- aguas subantárticas de la Corriente de res marinos donde la velocidad de sedimenta- Malvina (fría) es muy distinto a aquel que lo ción es mucho mayor y el fondo es anóxico hace en las aguas subtropicales de la Corriente (sin oxígeno) y por lo tanto hay menor canti- del Brasil (caliente). Cuando estos organismos dad de fauna (p.e. fiordos canadienses y nor- mueren, quedan enterrados en los sedimentos uegos, regiones del Mar Negro, etcétera). almacenando con ellos las características físi- En definitiva todos estos estudios tienen el cas y químicas del ambiente en que vivieron propósito de alimentar los distintos modelos (según la relación isotópica más arriba men- con la información obtenida para poder prede- cionada) o sea se define el ambiente de vida, cir el comportamiento climático del planeta su paleoecología. frente a las variaciones de los parámetros que Como consecuencia de los estudios paleoe- modifican el clima. ALGUNOS CONCEPTOS SOBRE PALEOCLIMATOLOGÍA ALGUNOS CONCEPTOS cológicos hoy en día se sabe que el incremento

de CO2 en el planeta no es exclusivamente pro- Pulsos glaciares ducto de la actividad humana. —Los ambientes continentales de agua Según nota editorial de la Revista Mundo dulce dan buena infor mación. Científico (212:8, 2.000) la revista Science hizo —Los anillos de crecimiento de los árboles referencia a estudios hechos por británicos nos dan infor mación acerca de las variaciones sobre la relación Mg/Ca en las conchas de los estacionales de las lluvias y la temperatura en foraminíferos acorde con la temperatura. los últimos mil años. Estos estudios indican que en el océano pro- —Los depósitos de algas, polen y esporas en fundo habría descendido 12ºC en el curso de lagos y panta nos son indicadores del tipo de los últimos 50 Ma y ello se habría producido vegetación predominante en la zona. en 4 fases. Estos investigadores trazaron la —Los restos de animales superiores nos proyección del volumen global de los hielos pueden dar informa ción acerca del ambiente a continentales que se habrían comenzado a que estaban adaptados. formar muy rápidamente sobre el continente Antártico hace unos 34 Ma. Otros dos pulsos Los ambientes continentales presentan de avance glaciar habrían ocurrido hace 14 y muchos límites climáticos abruptos, por lo 5 millones de años. tanto las interpretaciones paleoecológicas conti- nentales solo poseen significado local con segu- ridad y regional, muchas veces con dudas. ¿Influyen los volcanes en el clima? Los ambientes marinos son más graduales y Influyen, sin embargo no todas las erupcio- por lo tanto casi siempre se pueden hacer con- nes lo hacen. Solo las de tipo pliniano cuyas jeturas regionales dado que los océanos son columnas llegan a más de 10 km de altura y física y biológicamente más homogéneos en el durante un tiempo suficientemente largo ya espacio y los límites no suelen ser abruptos. que modifican la absorción de la radiación Además los sedimentos marinos contienen solar. Además es importante la situación geo- información de toda la biota que está a distin- gráfica ya que los vientos estratosféricos no

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tienen la misma velocidad en todas partes. los distintos tipos de modelos que se usan Una erupción en latitud alta puede pasar inad- para estudiar los cambios climáticos que las vertida a escala global (por ejemplo la gran aguas densas que circulan por subversión se erupción de 1912 en el Valle de los 1000 hunden en las grandes latitudes, fluyen por Humos en Alaska no tuvo incidencia, en cam- el fondo oceánico y vuelven a la superficie bio la erupción del Pinatubo en las Filipinas en respetando la hipótesis de que un aflora- 1991, hizo caer la temperatura media del miento de agua fría se compensa por el hun- hemisferio norte en 0,5ºC). Actualmente la dimiento de aguas cálidas a lo largo de toda vigilancia de los volcanes por satélite forma la columna de agua. La fuente de energía que parte del arsenal de los climatólogos. puede hacer mover hacia arriba a una colum- Las cenizas emitidas no son las únicas que na de agua más densa dentro de una menos producen el enfriamiento por el efecto panta- densa se cree que son los vientos y las mare- lla que hacen de la radiación solar, sino tam- as. Durante mucho tiempo se creyó que la

bién el SO2 inyectado en la atmósfera que al energía de marea se perdía por rozamiento combinarse con el vapor de agua, forma aero- contra el fondo marino en mares someros en soles sulfúricos que absorben la radiación las plataformas continentales, hoy en día se solar y la remiten al espacio (fue lo que suce- piensa que la mitad de la energía para elevar dió en 1812 en la erupción del Tambora en las aguas profundas proviene de las mareas Indonesia la más importante de los últimos (principalmente lunar). siglos y generó lo que se llamó en 1816 el “año sin invierno).

Las mareas y el clima ¿Qué es lo que hace que el polo se mueva? ALGUNOS CONCEPTOS SOBRE PALEOCLIMATOLOGÍA ALGUNOS CONCEPTOS La energía de marea se disipa más en las En las oscilaciones de Chandler, según aguas profundas que en las someras. nota editorial de la Revista Mundo Científico La Luna se aleja de la Tierra 4 cm por año (218, 2000), el movimiento que desplaza los según las mediciones láser hecha desde la polos de la Tierra en 0,7 segundos de arco en Tierra y reflejada en los espejos dejados en la 14 meses, ¿es de origen atmosférico u oceáni- Luna. Este alejamiento implica que el sistema co? Una comparación entre las simulaciones Tierra-Luna va perdiendo energía, en su numéricas y las observaciones realizadas mayor parte en los cuerpos de agua. Hoy en entre 1985 y 1996 ha permitido aclarar la día algunos investigadores creen tener prue- cuestión. La oscilación es mantenida por las ba que la disipación de esta energía en las variaciones de P en el fondo oceánico, cuyo cuencas oceánicas profundas y la mezcla papel es unas dos veces más importante que resultante son factores que rigen la circula- el de las fluctuaciones atmosféricas (de ción oceánica global. Los vientos generan R.S.Gross, Geophys, Res. Lett., 27, 23, 2000). importantes corrientes casi superficiales (la del Golfo, Kuroshio, corriente Antártica cir- cumpolar). Sincrónicamente existe otra circu-

lación llamada erróneamente “termohalina” El océano austral ¿pozo o fuente de CO2? que se genera por contrastes de densidades creadas por la variación de temperatura y de ¿Las aguas frías que rodean la Antártida salinidad producto de las pérdidas de calor a son reguladoras del efecto invernadero? La

la atmósfera y por la evaporación creada por capacidad del océano de intercambiar CO2 los vientos. Las aguas densas se hunden en con la atmósfera juega un papel preponde- las altas latitudes por convección provocan- rante en la regulación de los climas en el do una “circulación de subversión” meridia- Planeta. En términos generales las aguas tro-

na que muchos creen que son las que domi- picales, cálidas, emiten CO2 mientras que las nan el balance de calor y de agua dulce en el aguas frías, polares, absorben de este gas. sistema climático. Se considera, a través de Según nota editorial de la Revista Mundo

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Científico (218:16, 2000) en total el océano se La situación durante el último máximo gla- comporta como un pozo. A grandes rasgos, ciar, hace 18.000 años, indica que la tempera- de los 7600 millones de Tm de carbono emi- tura media de la superficie de la Tierra era de

tidos en forma de CO2 al año a la atmósfera, 11ºC, es decir 4 ºC menos que en la actuali- solamente quedan en ella 3600 ya que 2000 dad y que el contenido de CO2 atmosférico son absorbidas por los bosques y otros 2000 era un 40% inferior: de hecho esta concentra- por el océano. La contribución del Atlántico ción se va a duplicar en unos 50 años. Se norte es de alrededor de 1000 millones de Tm explica esta situación por el accionar de una y el Pacífico norte es menor, pero en su parte bomba biológica mucho más activa que fun- austral, que ocupa el 20% de la superficie ciona en el océano Austral debido a aporta- oceánica, esta por precisarse. Para algunos es ciones eólicas importantes de hierro. un pozo mientras que para otros es una fuen-

te de CO2. El océano Antártico actúa como un pozo ya

que absorbe entre el 30 y el 50% del CO2 total. Ola de frío en Suecia Una parte del bombeo de CO2 atmosférico por el océano se debe a la disolución de este En 1628 aC, la erupción del Santorin arrojó

CO2 por los océanos fríos (bomba física); el tanto polvo a la estratosfera que el clima de resto se relaciona con la actividad biológica, América del N y del oeste de Europa se vio debida a la fotosíntesis y luego a la transfe- fuertemente perturbado. En Suecia, pinos de rencia de carbono orgánico a las aguas pro- la edad de Bronce, preservados en turberas, fundas y hacia los sedimentos (bomba bioló- vieron reducidos sus anillos de crecimiento gica). Se estimaba en 1000 millones de Tm la en torno al 1637 aC (± 65 años), en conexión

producción fotosintética de carbono. Gracias con un descenso generalizado de las tempe- SOBRE PALEOCLIMATOLOGÍA ALGUNOS CONCEPTOS a las imágenes satelitarias ahora se sabe que raturas. (H.Grudd et al, Geophys. Res. es 4 veces mayor. El Fe ejerce un control Letters, 27, 2957,2000).

sobre la bomba biológica de CO2, como demostró el neocelandés Philip Boyd en el Los siguientes gráficos representados en la experimento de fertilización artificial del océ- Figura 300 muestran la supuesta variación de ano antártico en el sur de Australia en febre- la composición de la atmósfera a través del ro de 1999. tiempo geológico y de la temperatura.

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metano y amoníaco

Figura 300. Gráficos sobre la variación de la composición de la atmósfera en función del tiempo y la varia- ALGUNOS CONCEPTOS SOBRE PALEOCLIMATOLOGÍA ALGUNOS CONCEPTOS ción del nivel del mar.

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23 AGUA DULCE AGUA DULCE AGUA

La hidrosfera existiría sobre el Planeta hace El agua dulce en la naturaleza es un recurso unos 4.000.106 de años si se tiene en cuenta que permanente producido en gran parte por las se han datado circones detríticos con dicha precipitaciones que alimentan los ríos, los edad dado que estos minerales son propios de lagos y las aguas subterráneas que fluyen rocas graníticas y que a su vez se acepta que generalmente hacia el mar donde, al salinisar- los granitos han derivado de rocas sedimenta- se, se tornan inservibles para el hombre. La rias en cuya formación intervino el líquido ele- hace aprovechable la evaporación dentro del mento de referencia. El agua estaba presente ciclo hídrico. El agua evaporada posee pocas entre los materiales que formaron al Planeta impurezas, luego precipita en las áreas conti- por el mecanismo de acreción (se determinó nentales y se agrega al ciclo fluvial de agua agua entre los componentes de los cometas “dulce” para circular por los ríos disolviendo que siguen circulando en órbita solar). Gran minerales, llevando materiales en suspensión y parte del agua del Planeta fue absorbida en los por tracción hasta los cuerpos de agua salada, minerales hidratados como por ejemplo el donde se vuelve a repetir el fenómeno. Esto es yeso y en los minerales hidroxilados del tipo así mientras siga funcionando la fuente energé- de las arcillas, micas, anfíboles, etcétera. El tica principal que es el Sol. En la Figura 165 se exceso de agua que quedó libre se integró al aprecia el ciclo energético de la atmósfera que ciclo hídrico (nubes—lluvia o nieve—cuerpos transfiere parte de su energía a la hidrósfera y de agua, glaciares—-etcétera). en donde se estiman los gastos energéticos Sin embargo, según algunos investigadores, para hacer funcionar al ciclo hídrico. en el manto habría una segunda hidrosfera de La mayor parte del agua dulce se encuentra la misma magnitud de la más arriba mencio- inutilizada en los casquetes polares, le siguen nada. Esta segunda hidrosfera se encontraría en orden de mayor a menor abundancia las encerrada en minerales “anhidros” como las aguas subterráneas, las aguas de lagos y olivinas en cantidades del orden de las 3-5 par- embalses, la humedad del suelo, la humedad tes por millón. Estos minerales son muy abun- atmosférica y finalmente las aguas de los ríos. dantes en el manto, forman rocas ultrabásicas El agua congelada, o sea los glaciares, repre- del tipo de las peridotitas y olivinitas. Si bien senta las tres cuartas partes de las reservas de el contenido de agua no figura en los análisis agua dulce del mundo, y cerca del 90 % de esta químicos normales, cuando se realizan análisis se encuentra en el continente Antártico. Durante en detalle, se determinan las cantidades men- la última glaciación hace unos 20.000 años la cionadas que de acuerdo a la abundancia defi- cantidad de agua restada a los océanos por nirían una “segunda hidrosfera” no aprove- mecanismos de evaporación, precipitación nival chable. Fenómenos petrogenéticos descompre- y posterior formación de hielo produjo una dis- sivos, producidos por los efectos de las minución de los niveles de los mares, una de las corrientes convectivas, que actúan en el manto consecuencias importantes fue que en la zona podrían liberar esas pequeñas cantidades de del Mar de Bering se formó un “puente” que agua para integrarse a la hidrosfera conocida. probablemente usaron gran cantidad de espe- Estas consideraciones por el momento son de cies tanto animales como vegetales y aún el difícil estimación. hombre en su paso de Asia a América.

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En los últimos años tanto por el aumento industria y a las grandes ciudades. poblacional y sobre todo por el consumo Con el auxilio de las matemáticas se realizan humano, industrial y de riego, el agua dulce se modelos a escala de las presas o las obras ha transformado en un producto crítico al que hidráulicas en general como de sus zonas de hay que controlar, en primer lugar, con educa- influencia para poder valorar mejor las conse- ción y a través de dependencias estatales dedi- cuencias de dichas construcciones. Hoy en día

AGUA DULCE AGUA cadas al menester. estas tareas se realizan por medio de progra- Recién en el siglo XVII se comenzó a tener mas de computación cada vez más avanzados. idea de la relación causa a efecto entre las pre- No obstante, el dominio de la naturaleza cipitaciones y el caudal de los ríos. Se tenía idea presenta muchas veces problemas, como es el de las aguas subterráneas desde la antigüedad caso reciente del Huracán Katrina que afectó a dado que el nivel de los pozos crecía en las las poblaciones del delta del Mississippi en épocas de lluvia. Se creía que el agua circulaba USA en septiembre del 2005. La intensidad de en superficie por medio de los ríos hacia el mar este huracán fue lo suficientemente grande y luego, en forma subterránea, volvía hacia las como para destruir parte de las defensas nacientes de éstos y se repetía el ciclo. Se creía hidráulicas realizadas por el hombre contra que el agua contenida en las nubes no era sufi- estos eventos en una de las cuencas hídricas ciente como para alimentar a los ríos. Las civi- mejor estudiadas del mundo, causando cuan- lizaciones, que siempre estuvieron vinculadas, tiosas pérdidas humanas y de bienes a las por necesidad, al agua dulce, ubicaban sus poblaciones ubicadas en la trayectoria del asentamientos en las proximidades de ríos o fenómeno natural. La sociedad norteamerica- lagos. Posteriormente con el desarrollo de la na estaba advertida por los científicos y técni- tecnología (herramientas), aprendieron a apro- cos desde hace muchos años de la posibilidad visionarse a través de pozos (aljibes) y poste- de una catástrofe como la mencionada riormente, los chinos, de pozos entubados con (Fischetti, 2001), sin embargo el arraigo de la cañas de bambú. El hombre prehistórico gente hizo caso omiso a tales advertencias comenzó a desviar los cursos fluviales cuando venciendo al sentido común de las autorida- pasó de una economía nómade a una sedenta- des. Este tipo de comportamiento ya es cono- ria, o sea cuando además de la caza se dedicó a cido en la humanidad, basta recordar las repe- la agricultura y a la ganadería. tidas destrucciones de Pompeya al pie del La ingeniería hidráulica se desarrolla por la Volcán Vesubio en el sur de Italia, o en nuestro necesidad del hombre de dominar los cursos y caso el terremoto de 1944 que destruyó la ciu- cuerpos de aguas en su beneficio mucho antes dad de San Juan donde los técnicos y científi- de que existiera la rama hidráulica de la Física. cos aconsejaron e indicaron un lugar más En la actualidad, además de los conocimientos seguro donde reconstruir la ciudad y la gente de hidráulica, y el mejoramiento de las maqui- volvió a hacer sus casas sobre las ruinas que le narias de trabajo, se estudia la estabilidad y habían quedado. Seguramente estas experien- resistencia a la rotura de las rocas de las forma- cias y otras harán que el hombre realice sus ciones geológicas (Geología Aplicada), la resis- construcciones mejores y en lugares más segu- tencia a la rotura del concreto u hormigón ros basados en los conocimientos, cada vez armado, el ataque químico-físico (ver meteori- más precisos del funcionamiento y caracterís- zación en la segunda parte) por el agua a los ticas de la naturaleza. materiales usados en las construcciones, el Las aguas que se obtienen de pozos se deno- asentamiento de las obras, etcétera. De esta minan aguas subterráneas, mientras las que se manera con la moderna tecnología se mejora- obtienen de ríos, lagos o lagunas se denomi- ron los cursos de aguas, se controlaron las nan aguas superficiales. En una época cada inundaciones y la erosión, se comunicaron los pueblo poseía su pozo. En Egipto 1.500 años ríos por medio de esclusas haciendo redes de AC se usaban canales y reservorios de agua. navegación como en Francia y Alemania o los En esa misma época en Babilonia y en las par- canales de Panamá y Suez, se crearon puertos, tes áridas de China tenían sistemas de irriga- se mejoró la irrigación de amplios territorios y ción. Los fenicios, en Siria y Chipre, construye- se proveyó de agua potable y energía a la ron túneles para el transporte del fluido con el

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que después, por medio de diques, creaban napa. Este fenómeno es conocido en el valle reservorios. Posteriormente los romanos hicie- del Conlara, en la Provincia de San Luis y en la ron sus acueductos que aún se conservan y en Provincia de Buenos Aires donde en varios ciertos casos siguen usándose. El primer acue- partidos las napas productoras de agua “pota- ducto de Roma se construyó en 312 AC; inclu- ble” están contaminadas con este metal. so, los romanos llevaban agua a domicilio y a

las fuentes públicas a través de conductos de Las aguas subterráneas proceden funda- DULCE AGUA plomo. mentalmente de la infiltración de las aguas En las zonas desérticas, cuando las fuentes meteóricas que se alojan en la porosidad y se secaban o los suelos se salaban por el mal microfisuramiento de las rocas, especialmente uso, los pueblos migraban buscando agua en las sedimentarias. En el subsuelo, por debajo otras regiones. de ellas hay rocas impermeables (por ejemplo Hoy en día las ciudades y sus zonas indus- arcillosas) que la contienen formando mantos triales usan el agua de un río y la devuelven ácueos de los cuales se nutren los pozos de contaminada a las poblaciones que se encuen- agua. En ciertas regiones de subsuelos carbo- tran aguas abajo. Algunas ciudades usan náticos, por disolución se generan cavidades e aguas de pozo (subterráneas), estas napas inclusive cavernas y canales en las calizas que también se pueden contaminar como por pueden contener agua meteórica abundante. ejemplo la primera napa en el gran Buenos La disciplina que estudia estos problemas se Aires contaminada por los pozos ciegos domi- denomina Hidrogeología. En la primer parte ciliarios y los deshechos industriales. Para evi- de estos apuntes, cuando se trata la composi- tar esta contaminación las aguas servidas ción de la hidrosfera, se puede ver la estima- deben ser tratadas en plantas depuradoras y el ción de su distribución planetaria, apreciándo- agua domiciliaria debe ser extraída de pozos se que las aguas contenidas en el subsuelo son más profundos, de napas no contaminadas, o el segundo recurso hídrico después de los océ- traída de otros lugares por medio de canales o anos. Es de fundamental importancia el cono- túneles. cimiento de los recursos hídricos, especial- Los contaminantes del agua de un río pue- mente los de agua dulce para el planeamiento den ser causados por el hombre o por la pro- del abastecimiento poblacional. pia naturaleza. En éste último caso puede ser El manto freático (Gr. freatos = pozo) tam- estacional, o el vulcanismo entre otros proce- bién llamado capa freática es aquella capa sos. La época de lluvias aumenta el caudal y el sedimentaria porosa y permeable superficial río “barre” las costas incorporando desperdi- con contenido ácueo; su nivel (nivel piezomé- cios, vegetales e incluso aumentando la super- trico) varía en función de las precipitaciones y ficie de disolución de probables sales conteni- de la explotación, no es perfectamente hori- das en las rocas. La vegetación que se encuen- zontal y sigue en forma atenuada la topografía tra en descomposición puede cambiar el color del terreno, Figura 301. Es el nivel que presen- del agua, se pueden incorporar cloruros y sul- tan los pozos superficiales, lagunas, o corrien- fatos provenientes de ciertas rocas así como tes de escaso movimiento. El nivel piezométri- algún elemento fertilizante o insecticida pues- co fluctúa con las estaciones, eleva su nivel en tos por el hombre. El vidrio volcánico de una las épocas de lluvias y disminuye en las épo- toba o sedimento eólico como el loess puede cas de sequías prolongadas. El bombeo para contener metales tóxicos como el arsénico y explotación del agua, por ejemplo para irriga- por devitrificación (meteorización) ser libera- ción, puede hacer variar peligrosamente el dos por hidrólisis e incorporado al río o a la nivel piezométrico, Figura 301.

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precipitación infiltración pozo artesiano ++ + + ++ Río capa freática + + suelos AGUA DULCE AGUA + + + + lutitas + + + acuiferos (areniscas) manantiales + + + + + + + + + + + + Gneises + + ++ +

Figura 301. Esquema de un acuífero con su zona de carga y descarga.

La napa es artesiana cuando el nivel piezo- más elevado que el topográfico, la parte supe- métrico, en ciertas regiones, sobrepasa el nivel rior de la napa debe estar constituida por rocas topográfico, como el caso del río de la Figura impermeables, sino el agua contenida emerge- 301. En ese lugar, si se perfora, el agua fluye a ría espontáneamente formando vegas u ojos la superficie espontáneamente sin necesidad de agua o mallines (términos equivalentes de ser bombeada. Para que la napa sea artesia- usados en distintas partes del país), inclusive na, además de que el nivel piezométrico sea lagunas.

bombeos

nivel piezométrico original suelo gravas y arenas capa freática cono de depresión

pelitas (impermeables) calizas

Figura 302. Acuífero donde se aprecia el cono de depresión piezométrico por efecto de bombeo.

La calidad del agua de un acuífero depende Los acuíferos fluyen a velocidades distintas, de la clase de suelo a través del cual fue absor- más lentamente cuando la zona de carga está bida después de una precipitación, de la dura- poco elevada respecto a su zona de descarga. ción de su trayecto subterráneo y de las rocas que ha atravesado. Puede ser tan pura como el Los pozos comunes son perforados en el agua de lluvia o estar muy cargada en ciertos manto freático, su nivel es el de la superficie iones e impurezas sólidas que harán que resul- piezométrica, su alimentación depende, entre te inadecuada para el uso que se le quiera dar. otras cosas, de la porosidad de las rocas, de la Los acuíferos más profundos suelen ser sali- cuenca de alimentación, del clima si es muy o nos, caso conocido en la industria del petróleo poco lluvioso y de la intensidad de la explota- donde éste por su menor densidad suele estar ción. Hay pozos de muy baja producción y por encima de mantos de agua salada. otros, por el contrario, de muy alta produc-

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ción, en ambos casos debido a parte de las de la gravedad por la capa permeable hasta variables mencionadas más arriba (Figura alcanzar lagos, pantanos o ríos próximos. Este 302). descenso depende de la cantidad de agua car- El agua de la capa freática se infiltra y se va gada y de la permeabilidad del suelo. La incorporando al reservorio de agua subterrá- explotación intensiva del agua puede hacer nea constituido por rocas permeables elevan- descender el nivel piezométrico de la napa fre-

do el nivel piezométrico de los pozos y/o ática: alrededor de cada pozo se forma un DULCE AGUA fluye por los manantiales. El flujo de esta agua “cono de depresión” Figura 302. Se denomina se puede interrumpir por sectores ya sea por- “equilibrio hidrostático” cuando en dos luga- que aparecen rocas impermeables o los poros res relativamente próximos (del orden de 2 km están ocupados por aire que no puede ser des- uno del otro) el nivel piezométrico es el alojado. El agua freática desciende por efecto mismo.

pozo

capa freatica nm océano h h/h’=1,024 h‘

Figura 303. Equilibrio hidrostático de una napa que desagua por debajo del nivel del mar.

El nivel piezométrico de los pozos ubicados general, son malas conductoras del agua, las en las proximidades del mar es afectado por laminillas de los filosilicatos que la constitu- los niveles de mareas, lo cual implica, también, yen se hallan suborientadas generando una un equilibrio hidrostático. En estos casos si la estructura denominada fisilidad y por ello son explotación del agua dulce es muy grande el impermeables en un flujo perpendicular a ella, agua de mar puede contaminar al agua dulce, en general hacen de capa impermeable de un Figura 303. Probablemente es lo que ocurre en acuífero igual que las rocas arcillosas. Una Mar del Plata donde el agua de consumo roca ígnea o metamórfica puede ser buena domiciliario es salobre. conductora de agua si está lo suficientemente El agua se desplaza por los acuíferos por diclasadas, si no, suelen ser rocas impermea- efectos de la gravedad. La zona de alimenta- bles ya que tienen poca porosidad. ción se encuentra a mayor altura que en la Determinar si la permeabilidad de la napa zona de descarga, la mayor parte de estas para una explotación es suficiente o si existe corrientes llegan a la superficie antes de llegar una conexión directa subterránea entre dos al mar, integrándose a ríos, lagunas y manan- pozos es fácil para el hidrogeólogo. Se inyecta tiales; incluso cuando llegan al mar generan una solución fácilmente detectable (marcador) manantiales submarinos de agua dulce en en un punto elevado de la corriente subterrá- zonas próximas a la costa. La velocidad de nea y se extraen muestras de agua en puntos flujo de un acuífero depende de la inclinación inferiores, que se analizan para la detección promedio de la capa freática, de las cavidades del marcador, controlando el tiempo que tarda por donde fluye el agua (poros, canales y fisu- en recorrer la distancia entre uno y otro lugar. ras) ya que según éstas la fricción puede ser Para ello se suele usar el ión dicromato

mayor o menor y de la distancia al origen. (CrO7=) al cual se lo detecta en una concentra- Cuantos más gruesos son los sedimentos, ción de uno en un billón en peso de agua por mayor es la velocidad de flujo. Las lutitas, en medio del reactivo difenil carbazol. También

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se pueden utilizar sustancias radioactivas de suelo para sostener una vegetación. Los por- vida media muy corta, o tinturas y otras sus- centajes de arcilla, limo y arena determinan la tancias. textura del suelo. Un suelo arenoso posee En la construcción de pozos se debe tener en menos de un 20% de limo y arcilla; uno limo- cuenta el escape de gases contenidos en las so, contiene cantidades equivalentes de arena rocas, por ejemplo el anhídrido carbónico es y arcilla o de arcilla, limos y materia orgánica

AGUA DULCE AGUA inocuo, pero este gas es unas 50 veces más (en general es el mejor suelo para los cultivos); pesado que el aire por lo tanto queda en el uno arcilloso contiene más del 30% de arcillas. fondo del pozo y resta de la cantidad de oxíge- El exceso de sodio (Na+) en el agua de irriga- no que debe consumir el pocero trabajando ción desplazará al calcio (Ca++) de un suelo quien puede morir por asfixia (anoxia). arcilloso, produciendo la hinchazón de las par- También pueden existir otros gases tóxicos tículas de arcilla disminuyendo el drenaje. El y/o explosivos, como por ejemplo el metano, uso de nitrato de sodio en reemplazo de nitra-

o el SH2 (ácido sulfhídrico), éste último es de to de calcio o de sulfato de amonio en fertili- fácil detección por su penetrante olor, etcétera. zantes nitrogenados puede disminuir el dre- Desde hace tres siglos se considera que la naje de un suelo. Estos simples ejemplos erosión es la causa principal de la destrucción muestran la importancia que el hombre debe de los suelos. Las capas superficiales pueden darle al problema del abono de los suelos ya ser erodadas y transportadas a zonas más que un mal balanceo de fertilizantes puede lle- bajas en forma de sedimentos o en forma de gar a arruinar un campo en muy pocos años. delta en la desembocadura de un río en un Un suelo arenoso no retiene agua, la que cuerpo de agua grande. La pérdida del humus drenará por gravedad. La arena muy fina disminuye la capacidad de retener el agua, retiene más agua que una arena más gruesa aumentando el grado de erosión. De esta debido a que aumenta la superficie de contac- manera se van perdiendo los suelos. Además, to agua-clastos (tensión superficial). El humus los suelos al ser explotados por sembradíos, y la arcilla retienen agua en forma mucho más van perdiendo minerales que se deben repo- eficiente. ner con fertilizantes. Evitando la erosión, se favorece la conserva- Los métodos de irrigación usados por el ción del agua, esto se puede realizar por hombre son de cuatro tipos. medio del cultivo de plantas, las que pierden 1. Irrigación por anegamiento, usado para agua solo por transpiración, por lo tanto los arrozales, sólo es posible en terrenos llanos. puede disminuirse el escurrimiento y gracias a Se puede aplicar en zonas de serranías, como ello mejora la conservación del suelo. Esta es la en muchos lugares de oriente, pero hay que importancia de los terrenos boscosos pues producir terrazas y endicar las aguas, además conservan el suelo y el agua. Al talar un bos- el suelo debe tener una porosidad que permi- que se aumenta el grado de derrame del agua ta el escurrimiento del agua para evitar que las en la vertiente ya que no existen pérdidas por raíces de las plantas se mueran por falta de la transpiración de las hojas. En las laderas oxigenación. escarpadas no se debe permitir el cultivo ni el 2. Irrigación por medio de diques y siste- pastoreo ya que favorecen su erosión. En los mas de asequias como se usa en el oeste y nor- terrenos donde hay exceso de agua se debe oeste argentino para las vides. favorecer su drenaje ya que después de tres 3. Irrigación por aspersión, cada vez más días las raíces de las plantas comienzan a usado en nuestro país en huertas. Desde pozos sufrir por falta de oxígeno. por medio de bombas se toma el agua de El humus, como la arcilla, absorbe el agua napas y a través de mangueras y picos metáli- rápidamente pero por causas distintas. A cos o plásticos, como se suele hacer en los jar- medida que el agua se va incorporando a un dines, se realiza la irrigación que normalmen- suelo el aire que se encuentra en su interior va te es giratoria. En estos casos se debe conocer siendo desalojado y los suelos se pueden ane- bien la economía del agua usada para no secar gar. Muchas plantas no pueden vivir en terre- la napa proveedora. El agua debe estar libre de nos anegados. Es muy importante el tipo de sedimentos para que no obturen los picos. En

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las zonas muy ventosas no suele ser un méto- cional a la cantidad de sal (iones) disuelta. Un do muy eficiente, o se deben buscar horarios valor aceptable de salinidad del agua para de riego con poco viento. riego es que ésta posea una cantidad menor a 4. Irrigación bajo la superficie. Este tipo de 700 ppm (700 gramos de sal por tonelada riego se usa en zonas donde la napa freática métrica de agua). está próxima a la superficie y trata de mante-

ner el nivel de la napa en un valor constante, Para la economía y el uso del agua desde DULCE AGUA por eso también se lo denomina drenaje con- antiguo se suelen hacer represas, hoy en día trolado. Se suele usar en los terrenos rescata- con las maquinarias disponibles se construyen dos de los pantanos o en zonas de delta. Trata las grandes represas tanto para regular el régi- de mantener el agua de la napa en un nivel men de un río, como para riego, para obten- constante y suficientemente bajo como para ción de energía eléctrica, mejorar la navega- permitir una buena aireación de las raíces del ción, etcétera, Figura 304. Hoy en día se cons- cultivo pero lo suficientemente bajo como para truyen lo que se denomina “grandes represas” permitir el ascenso del agua por capilaridad. son obras muy costosas que en algunos casos, El control de la calidad del agua de riego es inclusive, son internacionales como en nuestro muy importante, a veces con el gusto no se país Itaipú, Yaciretá con Paraguay y Salto puede determinar dicho carácter en forma Grande con Uruguay. Las represas pueden ser fehaciente, se debe recurrir al método de la de hormigón armado o de “tierra”, caso ejem- conductividad eléctrica ya que ésta es propor- plificado en la Figura 304.

núcleo de material impermeable (arcillas) vertedero declive 2:1 nivel de la represa

caño de desagüe declive 3:1 + + + + + + + + + + + subsuelo + + + + + + + + + + + Estructura de una prensa Figura 304. Corte transversal de una represa de tierra.

En zonas sísmicas, como el NW argentino, grandes obras es el impacto que van a causar los ingenieros de este tipo de obras tienen que sobre la biota. Este tema se va desarrollando tener presente los terremotos. Los grandes cada vez más en relación directa al aumento en movimientos sísmicos suelen producir gran- la cantidad de obras que se realizan. des incendios en las ciudades y romper los El agua es el solvente universal, disuelve conductos de fluidos tanto el eléctrico, como gases de la atmósfera, las diferentes sales que gas o agua. Las presas en zonas sísmicas, se forman las rocas, los compuestos orgánicos deben construir en lugares donde puedan ser provenientes de la descomposición de la biota, reparadas rápidamente. Es aconsejable que incluso la sílice de los minerales que constitu- estos conductos cuando atraviesan una zona yen las rocas que atraviesa. El análisis del agua de falla, lo hagan a la intemperie, en el caso del informa al químico sobre los materiales que agua a través de canales y no de túneles, para ésta atravesó en su recorrido, por ejemplo en que cualquier desplazamiento producido por un río. De hecho los geoquímicos utilizan los el sismo pueda ser detectado y reparado rápi- análisis de aguas para descubrir yacimientos, damente. por ejemplo de uranio, u otros tipos de meta- Otras consideraciones que deben hacer los les. El agua de lluvia, que normalmente se la ingenieros hidráulicos cuando encaran estas considera como muy pura, contiene protones,

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oxígeno, y nitrógeno, además posee pequeñas las proteínas y de los compuestos orgánicos

cantidades de CO2, partículas de polvo, ceni- simples de los deshechos se convierte primero zas volcánicas, hollín, ácido sulfúrico, etc., en en sales de amonio (NH4_ ) y luego se oxida pequeñas cantidades. Se dice que el agua está dando nitratos (NO3_). Cuando se bombea contaminada cuando contiene algunas impu- dicha agua cargada en nitratos envenena a los rezas que la hacen inapropiada para el consu- animales y personas que la beben.

AGUA DULCE AGUA mo humano. Se usa el término polución cuan- El plancton es el conjunto de animales y do las aguas están completamente contamina- plantas microscópicas que viven flotando en das. A medida que fueron aumentando las los cuerpos de aguas dulce y salada, cuando poblaciones asentadas en las orillas de los ríos, estas poblaciones aumentan desmedidamente en forma directa también lo hizo la polución. por exceso de nutrientes pueden causar la Como consecuencia se desarrollaron el cólera, muerte de peces por efectos del consumo de la disentería amebiana, y bacilar, la fiebre tifoi- oxígeno e inclusive generar toxinas perjudicia- dea, etcétera. Paralelamente se desarrollaron les para otras formas de vida, también la los métodos de depuración de las aguas conta- humana (mareas rojas por exceso de dinofla- minadas, como su oxidación (la agitación de gelados). las aguas servidas para que se mezclen con el Los pesticidas son productos químicos que aire produce la oxidación de la materia orgáni- sirven para matar insectos, roedores, y otros. ca) o el uso de compuestos clorados (hipoclo- Antes eran muy tóxicos para el hombre y los rito de sodio u otros) para la desinfección de animales domésticos, hoy en día los laborato- las aguas. Se usan cámaras sépticas para la eli- rios que los producen tratan de que sean lo minación de las heces: por medio de fermenta- menos tóxicos posible. Los insectos trasmiten ciones aneróbicas y aeróbicas, los productos enfermedades y destruyen cosechas enteras pueden ser absorbidos por el subsuelo o son (caso bíblico de las langostas, etcétera). Los llevados a otros lugares por drenajes a través insectos existen desde por lo menos 250 Ma, de piedras fracturadas y gravas cubiertas por hoy en día hay más de 800.000 especies cono- turba o suelo. Estos drenajes deben ser los cidas, ubicadas dentro de 30 órdenes, repre- suficientemente largos como para que la mate- sentan las tres cuartas partes del reino animal. ria orgánica se descomponga y se haga inocua No existe ningún tipo de cosecha que sea a la población. Entre los deshechos aún que- inmune al ataque de insectos. El uso masivo dan elementos que son nutrientes vegetales de insecticidas provocó una nueva forma de como compuestos nitrogenados, fósforo, azu- polución, contaminando el agua potable de fre, calcio, magnesio, potasio, hierro y manga- ríos y lagunas. Después de la Segunda Guerra neso, que pueden ser utilizados como fertili- Mundial se usó el DDT (hidrocarburo clora- zantes de huertas. En la segunda parte de este do), luego compuestos orgánicos fosforados trabajo, cuando se ve el aspecto químico de la como el Malathion y el Parathión. Hoy en día meteorización se indican los iones tóxicos para el hombre, para evadir el ataque de los insec- la vida. Por ejemplo el nitrato es un contami- tos, produce vegetales denominados transgé- nante que puede ser generado por la oxidación nicos a los que se ha modificado parte de su de bacterias nitrogenadas de los compuestos genoma haciéndolos menos apetecibles a los que se encuentran en los líquidos de drenaje insectos y “aseguran”, los laboratorios que los de las granjas. Una manera de neutralizar el producen, que estas modificaciones genéticas efecto de la nitrogenación es cultivar algas en son innocuas al consumo humano. piletones o charcas expuestas a la luz solar. Un Otra forma de polución generada por el peligro tóxico con nitratos ocurre en aquellos hombre puede ser considerada el calentamien- lugares donde hay deshechos orgánicos que to del agua de los ríos y lagos usados como por efecto de las lluvias son disueltos y lleva- refrigerantes de las usinas termonucleares. dos a un subsuelo calcáreo donde parte de la Este calentamiento puede modificar, si no es materia orgánica es destruida por las bacterias debidamente controlado, los ecosistemas. Para que habitan las cuevas de calizas, el carbono evitar este problema se usan las denominadas

pasa a formar parte del CO2 disuelto en el torres de enfriamiento de agua. agua, el azufre precipita, pero el nitrógeno de La polución producida por el petróleo es

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una de las más conspicuas generadas por el se produjo un derrame de 60.000 Tm de petró- hombre. Esta polución puede ser líquida y/o leo que provocó la muerte de pájaros, langos- gaseosa, la segunda es la más difícil de detec- tas marinas y ostras entre otros organismos. tar cuando ya se ha controlado el escape ya Los pesqueros, por largo tiempo debieron que los gases emanados se disuelven con faci- migrar de las costas de Francia en el canal lidad en la atmósfera con ayuda del viento. Se hacia el Mediterráneo para continuar con sus

debe recordar que uno de los gases es el meta- tareas y el turismo debió abandonar unos 200 DULCE AGUA no que ayuda al efecto invernadero. En cuanto km de costa a ambos lados de canal. O el caso a los escapes líquidos, éstos pueden ocurrir en del Exxon Valdez que el 24 de marzo de 1989 áreas continentales y se pueden encausar a chocó con arrecifes provocando el derrame de piletones donde en el mejor de los casos se los 35.500 Tm de crudo en la zona del Golfo de puede recuperar o sino, por lo general, son Alaska. La película de petróleo no permite oxi- cubiertos con tierra con ayuda de palas mecá- genar las aguas con el consiguiente perjuicio nicas. Los más dificultosos son los derrames contra la biota, además de empetrolar a parte en cuerpos de agua en los cuales, por razones de la biota con el consiguiente daño. de densidad, el petróleo flota formando una En realidad todos los puertos del mundo película cuya recuperación es muy costosa y están contaminados, principalmente con difícil. Estos derrames ocurren por escapes hidrocarburos, especialmente los puertos de durante la perforación, ruptura de los tanques combustible. Es función de las autoridades de los barcos petroleros o la limpieza de los portuarias y nacionales prever estos acciden- mismos, o accidentes de los petroleros como el tes y tomar las correspondientes medidas. La caso en el año 1967 del hundimiento del ciencia y la tecnología tienen mucho por dar Torrey Cayon en el Canal de la Mancha donde para solucionar estos problemas.

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Es difícil decir cuando comienza el conoci- nen a favor de los que poseen armas de hierro, miento geológico. Se puede decir que el inicio ya que el bronce es quebradizo y el cobre muy fue, de un modo general, cuando el hombre blando. tuvo necesidad de las materias primas minera- En América, antes de Colón, se trabajaba el

les; pues ello lo llevó a tomar un conocimiento Au, Ag y Cu, no se conocía el hierro y el bron- GEOLOGÍA DE LA BREVE HISTORIA directo con el mundo mineral. La historia pri- ce. mitiva del hombre, se puede decir, que se basa En China, antes de Cristo, se explotaba la sal en sus conocimientos geológicos ya que los por sondeos, con pozos de centenas de metros estudiosos (arqueólogos y antropólogos) de profundidad, usando como tubería las hacen referencia a la evolución del hombre cañas de bambú. según su tecnología, tecnología estrechamente En Grecia 1.000 a AC ya se conocían minas vinculada a dicho conocimiento geológico: de plomo (galena) que llegaban hasta 150 m de En el Paleolítico (50.000 a AC) el hombre profundidad. Había pueblos que se ilumina- poseía conocimientos rudimentarios geológi- ban con petróleo. Ya se hacen, 700 a AC, estu- cos en cuanto a que ya en esa época se fabrica- dios mineralógicos y geológicos generales. Se ban herramientas de piedra y debían elegir interpretan correctamente zonas continentales entre muchos materiales líticos que le ofrecía invadidas por el mar, se hacen observaciones la naturaleza cuales eran los más aptos para la sobre volcanes. tarea que se proponían (trabajaban la sílice, Pitágoras dicen que dijo “Nada muere, todo cuarcitas, obsidianas, para puntas, raspadores, se transforma” se refiere más que nada a la etc.). evolución de la naturaleza. Platón (427-347 a En el Mesolítico y Neolítico (8.000 a 3.000 a AC) entre otras cosas observa para ciertas AC) el hombre se hace sedentario (los hielos se regiones de Grecia que la deforestación produ- retiran significativamente del norte europeo) y ce erosión de los suelos. se dedica a la agricultura. Mejora las herra- Empédocles, Aristóteles y Theofrasto, 500 a mientas (hachas, molinos para granos, alfare- AC, interpretaron correctamente el concepto ría), desarrolla las primeras minas de sílice y de fósil como restos de seres orgánicos. arcillas y comienza a trabajar metales tales Algunos pensaban que estos rastros habían como el oro (como alhajas). sido “creados” en esas rocas, otros, los consi- Sobrevienen luego las edades de los metales: deraban esbozos de seres vivientes o ensayos Edad de Cobre, Edad de Bronce (aleación de fallidos de la naturaleza. Cu y Sn) y posteriormente la Edad del Hierro. También se pensaba que los fósiles marinos Cada una de ellas supera a la otra tecnológica- que se encontraban en las montañas, testigos mente en ese orden. Estas culturas no fueron de la presencia del mar en alguna época pasa- creadas simultáneamente en todos los pue- da, había sido el diluvio universal que provo- blos. Había pueblos que desarrollaban sus cando la inundación había dejando los restos herramientas y armas con bronce y otros ya lo fósiles al retirarse el mar de las montañas. hacían con hierro. El cobre se trabaja ya 4.500 Leonardo Da Vinci (1452-1519) en la época años a AC y el bronce 2.800 a AC en distintas del Renacimiento da una clara idea del con- tribus europeas y asiáticas. Las guerras se defi- cepto de fósil. Con este autor comienza la

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interpretación racional y científica de las for- Steno también propuso la ley de la constan- mas del relieve terrestre y de los procesos que cia de los ángulos diedros de los cristales de han operado sobre él y de la paleontología. una misma especie mineral (Ley de Steno). Nicolaus Steno (1638-1687; Niels Stensen, James Hutton (1726-1797) médico de médico y naturalista danés) escribió en 1669 el Edimburgo, escribió su libro “Teoría de la libro “El sólido contenido naturalmente den- Tierra” en 1778, completado en 1795. Le dio a tro del sólido” donde expone lo que se puede la geología su individualidad como ciencia. considerar son los postulados de la geología. Promovió el Principio del Actualismo (El pre- Llamó la atención sobre los fósiles, génesis de sente es la clave del pasado). Ya en su época los los estratos; y por primera vez elabora una procesos de erosión, transporte y depositación interpretación de la evolución geológica de la de los sedimentos eran bien comprendidos. región de Toscana en Italia. Steno dijo: ...”Si un Werner (1749-1817) habló de tres etapas en la cuerpo sólido está incluido en otro cuerpo, formación de las rocas, las rocas primarias, aquel que primero endureció muestra, en el secundarias y terciarias. Estos conceptos en ras- contacto mutuo, las formas superficiales carac- gos generales se mantienen aún hoy referente a terísticas del mismo”... Se refería tanto a fósiles las eras [Primaria (Paleozoico), Secundaria BREVE HISTORIA DE LA GEOLOGÍA DE LA BREVE HISTORIA como a minerales. Steno considera a los estra- (Mesozoico) y Terciaria (Cenozoico)]. Además tos de las rocas sedimentarias como depósitos creó el concepto de la Escuela Neptunista ya de un fluído. Además habla de que la “materia que pensaba que todas los rocas precipitaban pulverizada” o sea las partículas provenientes en un medio acuoso que era el océanos pri- de la destrucción de las rocas (sedimentos) mordial o sea tenían origen en el mar, inclu- fueron transportados por el fluido y se acumu- yendo los basaltos. laron de acuerdo a su tamaño y densidad. Hutton consideró que las rocas volcánicas También explicó las variaciones de la composi- fueron eyectadas por los volcanes desde el ción material de los estratos, a veces homogé- interior de la Tierra, como así también inter- neos, otras heterogéneos como dependientes pretó correctamente el origen ígneo de las de las características del agente de transporte rocas plutónicas creando la Escuela Plutonista, (fluidos,del tipo y tamaño de los fragmentos y demostrando de esta manera la invalidez de del lugar de acumulación. las ideas de Werner para explicar el origen de Steno además estableció los principios estra- las rocas ígneas. Hutton pensó también que el tigráficos fundamentales (superposición de los origen del cemento de las areniscas era ígneo. estratos que a su vez involucra el concepto de Hutton introdujo el concepto de ciclo geo- tiempo geológico; el principio de horizontali- tectónico que engloba los conceptos de acu- dad y el de continuidad original de las capas mulación de estratos, las transformaciones que involucra los primeros conceptos de pale- físicas que ellos experimentan, magmatismo ogeografía o sea el concepto de que las capas intrusivo y deformación en distintas épocas de que conforman la corteza terrestre tienen una la Historia de la Tierra. Interpretó el concepto extensión original en superficie que está deter- de discordancia tectónica y erosiva, elementos minada por la configuración geográfica de la estos fundamentales para la reconstrucción de cuenca en la cual se acumula. la historia de la Tierra. Steno también pensó que el cambio de posi- James Hall (1761-1832) químico y geólogo ción de los estratos es la acusa principal de la escocés “rebatió” experimentalmente las ideas formación de las montañas. Al mismo tiempo de Hutton respecto al origen del granito y los reconoció que el vulcanismo también es capaz basaltos pues dice que la fusión de las sustan- de generar montañas. Reconoció que las mon- cias terrosas da vidrios. Más adelante llegó a tañas actuales no existieron siempre. reconocer que se podía llegar experimental- Erróneamente pensó que la inclinación de las mente por enfriamiento lento a una estructura capas se debió a la acción del fuego y aguas pétrea. Esta experiencia la hizo con vidrios de subterráneas que formaban grandes cavernas botella y posteriormente con basaltos confir- (recorrió la costa de Karst (Yugoslavia) que al mando las ideas de Hutton. Se puede decir hundirse producían las inclinaciones de las que Hall es el introductor del método experi- capas. mental en la geología.

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Con Hutton quedaron en claro los conceptos arrolló paralelamente en Inglaterra ideas pare- de rocas ígneas y sedimentarias. cidas. Estudió las rocas y los fósiles de Linneo (1750) realiza la primera clasificación Inglaterra especialmente los del Mesozoico binaria de fósiles (género y especie) que sigue estableciendo las bases de la correlación estra- hasta nuestros días. tigráfica al descubrir que los estratos podrían Hace unos 150 años el naturalista inglés ser identificados y correlacionados por su con- Lyell, amigo y consejero de Darwin, publicó tenido fósil. “Principios de Geología” en tres tomos que George Couvier (1769-1832) a quién se con- salieron en los años 1830-32 y 33. En el volu- sidera el padre de la anatomía comparada por men I Lyell escribió...” La geología es la sus trabajos en vertebrados actuales y fósiles Ciencia que investiga los cambios sucesivos pensó que las catástrofes producían cambios que han ocurrido en el reino orgánico e inorgá- biológicos; o sea que simultáneamente a nico de la naturaleza; averigua las causas de W.Smith demostraba en Francia la sucesión estos cambios y la influencia que ellos han estratigráfica de las faunas. ejercido en la modificación de la superficie y De esta manera fue en Europa donde se estructura externa de nuestro planeta”... Este empezaron a hacer las primeras subdivisiones autor es considerado el fundador de la geolo- de los tiempos geológicos, que luego fueron GEOLOGÍA DE LA BREVE HISTORIA gía moderna. reconocidos en otras partes del mundo (data- Hoy en día todos los paises necesitan de esta ciones relativas). A estos pensamientos se ciencia para su desarrollo económico. agregaron los de Lamark y Darwin respecto de Lyell (1833) en sus “Principios de Geología” la evolución. introduce el concepto de rocas metamórficas Es así como con pensadores del tipo de siguiendo las ideas de clasificación petrográfi- Steno, Hutton, Lyell, Smith y Darwin y sus ca de Werner quién reconocía: Rocas primarias antecesores quedan establecidos los conceptos (rocas altamente cristalinas como granitos y básicos y principios fundamentales de la geo- gneises y que no contienen remanentes orgáni- logía. cos), Rocas secundarias (estratos con fósiles) y En los siglos XIX y XX se aceleran los descu- Rocas de transición (pues por su mineralogía brimientos y las técnicas evolucionan rápida- parecida a las rocas primarias y porque a veces mente, se consolida la ciencia geológica y se contenía fósiles y estaban estratificadas). Las desarrollan los campos principales de la geolo- rocas metamórficas de Lyell corresponderían a gía. las de este último tipo de Werner. Alguno de ellos son: Mineralogía, Petrogra- Lyell postuló que una de las tareas primeras fía, Petrología, Paleontología, Geología Es- y fundamentales de la geología es conocer los tructural, Geomorfología, Geología Económi- sucesivos cambios que han tenido lugar en los ca, Geofísica, Geoquímica, Geología Aplicada, reinos orgánico e inorgánico de la naturaleza y Geología Histórica y Regional, etcétera. lograr el ordenamiento vertical y horizontal de los materiales que constituyen la corteza terrestre, o sea implica la aplicación de los LAS CIENCIAS GEOLÓGICAS EN LA principios de superposición y continuidad ori- UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES ginal de las capas enunciada por Steno y en (extraído de “Las Ciencias Naturales en la consecuencia un ordenamiento en el espacio y Universidad de Buenos Aires” de H.H. en el tiempo. Camacho; Ed. EUDEBA). La idea de que los fósiles podrían usarse para establecer una cronología geológica fue expresada por el físico inglés R. Hooke en Época Colonial 1705, quién además pensó que los cambios o catástrofes de la corteza se debían a los terre- A Schmidel (1536), naturalista que vino con motos. Pedro de Mendoza y participó en la fundación En 1813 Schlotheim destacó el significado de la ciudad de Buenos Aires, se le debe las estratigráfico de los fósiles. primeras observaciones importantes sobre la Williams Smith (1769-1839) topógrafo des- naturaleza de esta región. Los diaguitas para

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esa época ya explotaban minas de oro en el Mariano) realizó un trabajo sobre los meteori- Famatina en la Provincia de La Rioja. tos del Chaco. En 1832 y 1833 Darwin visita el El siglo XVII se caracterizó por los progre- país y es recibido por Rosas. En 1835 vuelve a sos científicos europeos (Galileo, Pascal, entrar al país por Mendoza desde Chile. Huyghens, Descartes, Leibniz, Boyle, Newton, En 1853 llega al país el naturalista Bravard. Steno). Pero en el Río de la Plata no pasaba En 1860 se destaca a Domingo Oro para obte- gran cosa a pesar que muchas plantas america- ner datos de la minería del país y en 1864 eleva nas eran estudiadas y cultivadas en Europa. un proyecto de Código de Minería al presiden- Los Franciscanos establecieron los estudios te Mitre. En 1862 Burmeister fue Director del secundarios y superiores en Córdoba. En 1638 Museo. se descubrió un yacimiento de Au en En esta época es muy importante la actua- Uspallata. En 1643 se presta atención a las ción de Sarmiento en el desarrollo de la mine- minas de oro y plata de Cuyo. ría y las ciencias naturales. Creó la Escuela de En el siglo XVIII otras personalidades fue- Minas de San Juan. ron Lavoisier,Laplace, Kant, Herschel, Volta, Burmeister entre 1870 y 1873, a instancias de Haüy, Goethe, Lamark, Hutton, Werner, etc. Sarmiento, contrata profesores naturalistas BREVE HISTORIA DE LA GEOLOGÍA DE LA BREVE HISTORIA En 1712, Felipe V crea el Museo de Historia alemanes, entre los geólogos vienen Doering, Natural de Madrid en el que se le da impulso Stelzner, Brackebusch, Bodenbender quienes fuerte a los estudios botánicos y zoológicos son los creadores de la escuela geológica en la americanos. Argentina. En el Río de la Plata sólo investigan los Mitre desde su presidencia a partir de 1862 Jesuitas hasta que son expulsados en 1767. fue propulsor de las ciencias naturales por Cosme Argerich fue el primer profesor de medio de Burmeister. botánica del país (1802). Naturalistas argentinos de esa época fueron: el Coronel Fontana (descubridor del lago homónimo), Imperiale, Florentino Ameghino. Después de la Revolución de Mayo La geología en esa época (1865) era una cien- cia joven pues nació con los trabajos de Hutton Los problemas económicos de la Colonia se (1726-1797) y Lyell (1797-1875). En 1869 complicaron a partir de la Revolución de Ramorino, italiano contratado por la Mayo debido a las cuestiones militares que se Universidad de Buenos Aires, publicó sus debieron afrontar. Uno de los problemas que Rudimentos de Mineralogía. existía era la falta de metal para imprimir E.Holmberg y F. Ameghino fueron los fun- moneda, pues se preveía que Potosí no lo dadores de la actual generación de naturalistas mandaría más como sucedió en 1815 por lo argentinos; en 1869 eran jóvenes estudiantes, que en 1810 se decidió crear un fondo de dine- fueron alumnos de Ramorino en la ro para promover la explotación del Famatina. Universidad de Buenos Aires. La Primera Junta y el Triunvirato de 1811 a Eduardo Aguirre (1857-1933) entre 1878 y instancias de Rivadavia funda un Museo de 1910 fue profesor de geología de la Ciencias Naturales pidiendo a las provincias Universidad de Buenos Aires. Entre 1924 y que manden productos naturales para enri- 1933 enseñó mineralogía y geología a los inge- quecerlo (la empresa no tuvo éxito). Rivadavia nieros. fue el primer gran propulsor de las Ciencias Ángel Gallardo en 1932 fue Rector de la Naturales en la Argentina. En 1827, siendo él Universidad de Buenos Aires, anteriormente, presidente, viene al país D’Orbigny quién entre otros profesores trajo a la Universidad a viajó por el NE (Mesopotamia) y el sur de la Carlos Ameghino (hermano de Florentino) y a Provincia de Buenos Aires (Patagones). Donó Doello Jurado. piezas al museo. Rivadavia trajo de Europa a El Dr. Franco Pastore, primer geólogo egre- los naturalistas Bonpland y Pedro Carta sado de la Universidad de Buenos Aires en Molino. 1912, pasó a ser profesor de mineralogía y En 1821 es creada la Universidad de Buenos petrografía. Aires. En 1822, Manuel Moreno (hermano de En 1938 la Carrera de Ciencias Naturales en

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la UBA fue dividida en dos orientaciones: 12. ¿Qué estudia la geomorfología? Explique Biología y Geología. en forma sintética los procesos endógenos La Dirección Nacional de Geología y Minería y exógenos que actúan en el Planeta. fue siempre una institución rectora de la geolo- 13. ¿Qué son los procesos gradacionales? gía del país. Esta institución comenzó a funcio- Explique. nar desde principios de este siglo y fueron clave 14. ¿Qué son los procesos de remoción en en su desarrollo las actuaciones de Guillermo masa y que tipos conoce? Bodenbender, Ricardo Stappenbeck y Juan 15. Caracterice los estados de juventud, madu- Keidel, todos geólogos alemanes. Enrique rez y senectud de un río idealizado según Hermitte (1871-1955), francés y la Dra. Mórtola Davis. fueron profesionales de valor entre otros. 16. Dibuje y explique por lo menos tres tipos En 1945 se crea la Asociación Geológica de diseño de red de drenaje fluvial. Argentina, en su fundación participaron los 17. Dibuje y explique los siguientes tipos de doctores Hermitte, Angelelli, Harrington, valles fluviales: consecuente, obsecuente y Bonorino, Bracaccini, Storni y Petersen. subsecuente. Pastore, Keidel, Groeber y Harrington die- 18. ¿Qué utilidad ve Ud. del conocimiento geo- ron un carácter moderno a los estudios y mórfico en la biolo gía? GEOLOGÍA DE LA BREVE HISTORIA comenzó la era de las especializaciones que se 19. ¿Cuáles son las formas principales de ero- mantiene hasta nuestros días. sión fluvial? A Pablo Groeber (1895-1964) se le deben los 20. ¿Cuáles son las formas principales de acu- trabajos fundamentales de la geología Argen- mulación fluvial? Explique brevemente tina. cada una y dibuje. 21. En un perfil transversal de un río meandri- forme dibuje las distintas características y PREGUNTAS TIPO REFERENTES A LA explique cada una de ellas. Dibuje y expli- TERCER PARTE que un meandro abandonado. 22. ¿Cuáles son las principales formas de ero- 1. ¿Cuáles son las variables físicas que inter- sión en una glaciación de tipo alpino? vienen en la defor mación de las rocas? Dibuje y explique. 2. Grafique en un diagrama esfuerzo-defor- 23. ¿Cuáles son las principales formas de acu- mación el comportamiento de una roca mulación en una glaciación de tipo alpino? plástica y una frágil. Dibuje y explique. 3. Dibuje y marque las distintas partes de 24. Dibuje un perfil longitudinal de un valle un pliegue y defina los siguientes térmi- glaciar de tipo alpino y marque sus partes. nos: antiforma, sinforma, anticlinal y sin- 25. ¿Cuáles son los mecanismos que desarrolla clinal. un río para alargar su recorrido? 4. ¿Cómo clasifica los pliegues? Ejemplos. 26. Explique cuales son las condiciones míni- 5. En un block diagrama dibuje e indique las mas y necesarias para la formación de un partes de una falla. glaciar. 6. ¿Cómo se clasifican las fallas? Ejemplos. 27. ¿Puede tener importancia las formas del 8. ¿Cuáles son los efectos principales que pro- relieve terrestre en la biología? Explique ducen una falla directa y una falla inversa brevemente. en el terreno y en la estratigrafía de una 28. ¿Cuáles son los procesos que actúan en la zona? Dibuje. generación del relieve terrestre? Explique 9. Defina los conceptos de discordancia y de brevemente cada uno de ellos. ¿Que agen- hiatus. tes geomórficos conoce y como reconoce la 10. ¿Qué evidencias de falla conoce? Explique. actividad de cada uno de ellos? ¿Qué es el rechazo de una falla y que tipos 29. ¿Referente a la geomorfología cuales son conoce? Dibuje. los procesos y agentes que actúan en la 11. Dibuje las siguientes estructuras: Pliegue naturaleza? isoclinal, estruc tura monoclinal, domo, 30. ¿Cuáles son los principios en que se basa la cubeta, braquianticlinal. estratigrafía?

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31. ¿Qué estudia la paleontología? ¿Que proce- principales que se reconocen en la litosfera sos de fosilización conoce? a la luz de la teoría de la Tectónica de 32. ¿Qué es un fósil guía? Dé ejemplos para el Placas. Paleozoico, Meso zoico y Cenozoico. 36. Explique brevemente cuales son los con- 33. ¿Qué aportes realizó la geofísica a la mejor ceptos principales de la Tectónica de Placas comprensión de la denominada tectónica y cuales fueron las evidencias principales de placas? que llevaron a postular tal teoría. 34. ¿Cuáles fueron los argumentos utilizados 37. ¿Puede llegar a tener importancia la tectó- por Wegener para postular la teoría de la nica de placas en la evolución biológica? Deriva Continental? Explique brevemente. 35. Dibuje e indique los distintos elementos BREVE HISTORIA DE LA GEOLOGÍA DE LA BREVE HISTORIA

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ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL BREVE HISTORIA DE LA GEOLOGÍA 443 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:10 Página 444 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:10 Página 445

ABREVIATURAS USADAS EN EL TEXTO ANEXO

ol = olivina Xe = xenón

aC = antes de Cristo O3 = ozono Fe = hierro Rx = rayos X N = nitrógeno H = hidrógeno Mg =magnesio W = wolframio o tungsteno gr = granate A = Angtröm ABREVIATURAS USADAS EN EL TEXTO USADAS EN EL ABREVIATURAS Mn = manganeso Ni = níquel Na = sodio Re = renio S = azufre In = indio anf = anfíbol d = densidad K = potasio Th = thorio Cr = cromo O = oxígeno Ca = calcio tº = temperatura Ab = albita He = helio P = fósforo OH- = oxhidrilo Si = silicio U = uranio Hg = mercurio M.a. = millones de años

An = anortita NH3 = amoníaco Al = aluminio Zn = cinc Co = cobalto Cd = cadmio Ti = titanio P = protón

UB = ultra básica CH4 = metano Pb = plomo C = carbono Au =oro D = deuterio Ag = plata n = neutrón -2 UV = ultra violeta SO4 = ión sulfato - As = arsénico CO3H =ión ácido carbónico Cl = cloro IR = infra rojo - Cu = cobre BO3H = ión ácido bórico es = espinelo CO2 = anhídrido carbónico F = flúor Atm. = atmosfera

N = nitrógeno H2O = agua h = viscosidad SO2 = anhídrido sulfuroso Sr = estroncio ºK = grados Kelvin Ar = argón H Cl = ácido clorhídrico Kr = criptón Co = cobalto P = presión ºC = grados centígrados Ne = neón

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL ABREVIATURAS USADAS EN EL TEXTO 445 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:10 Página 446 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:10 Página 447

Anexo Léxico de términos geológicos de raíces principalmente griegas y latinas

CONTENIDO

a. Léxico b. Prefijos de origen griego c. Términos de origen griego usados en vocablos españoles d. Prefijos de origen latino e. Locuciones latinas y extranjeras de uso frecuente f. Términos de representaciones por medio de curvas Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:10 Página 448 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:11 Página 449 ANEXO

A. LÉXICO DE TÉRMINOS GEOLÓGICOS ágata (Gr.=akates=curso de agua de Sicilia). DE RAICES PRINCIPALMENTE GRIE- Sílice. GAS Y LATINAS agmatita (Gr.= agma= fragmento). Lo usaba Sederholm. Los esquis- tos forman xenolitos en medio de venillas en cualquier sentido. A Poseen aspecto de brecha. agono (Gr.=lucha [agonía]). aa o afrolito (Gr=espuma de roca): Es según agro (Gr.=campo). Jaggard una lava escoriácea basáltica pobre albedo (Lat. = albedo = blancura) en vidrio, el término lo usó como sinónimo albita (Lat. = albus = blanco) de lava aa de origen hawaiano. alcalino (Arabe = al-qaly = sosa) a-an (Gr.=privación [ateo; anarquía]) alo (Gr.=otro [alotropía]) ab-abs (Lat.=separación [abdicar, abstinen- alóctono (Gr.= allos = otro, khtón = tierra , otra cia]). tierra) abisal (Gr.= sin fondo). alógeno (Gr. = allo = otro, gennan = engen- ablación (Lat. = ablatio = acción de quitar) drar; sinónimo = alotigeno. Mineralque no abrasión (Lat. = abradere = raer, erosionar. se formó en la roca donde se encuentra. Erosión por frotamiento de los materiales Antónimo = autígeno) transportados por las aguas) alotígeno (Gr.=allo = otro; geno = nacido; clas- acant (o) (Gr.=espina [acantácea]). tos de otra parte). acmé (Gr. = akme = punta, se refiere a la abun- alotriomorfo (Gr. =Allotrios = extraño; mor- dancia particular de una especie fósil en un phe = forma) estrato o conjunto de estratos) alotropía (Gr.= allo = otro; trepein = volverse; acro (Gr.=elevado {acrópolis, acróbata]. compuesto químico que puede cristalizar en acrozona (Gr.= akros=extremidad, alto; distintos sistemas cristalinos) akra=punta, cima). alunita (Lat.=alumbre). actin (o) (Gr.= rayo de luz [actínico]). aluvión (Lat. = alluvio = desboramiento. a-ad (Lat.=proximidad [acostar, adventicio] Sedimento de origen fluvial. adamellita: Nombre de plutonita ácida proce- ambar ( árab e= alambar = amarillo) dente del macizo de Adamello en Italia. ambligonita (Gr.= embotado-ángulo). Debido aden (o) (Gr.=glándula [adenotomía]). a los ángulos del clivaje. adiabático (Gr.=adiabatos =que no se puede amianto (Gr. = amiantos = incorruptible) atravesar) Se refiere a los cambios ocurridos amigdalas (Gr. = almendras). en un sistema sin cambios de calor con el ana (prefijo de origen Gr.= en alto [anatema]; exterior. La compresión adiabática de un contra [anacronismo]; de nuevo [anabaptis- gas produce su calentamiento y su descom- ta]; conforme [analogía]; hacia atrás [ana- presión, su enfriamiento. grama]; separación [análisis, anatomía]. aero (Gr. = aire): aerolito. analcima (Gr.= vacio) Por carecer de propieda- afanítica (Gr.=aphanes= oculto, obscuro). des eléctricas cuando se calienta o frota. afótico (Gr.= sin luz). anamesitas (Gr. = en el medio) de von

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Leonhard (1832), rocas de textura interme- antr (Gr.= carbón). dia entre basaltos densos y doleritas de antraxilón (Gr. Antra = carbón; xilón = made- grano grueso. Término en desuso. ra). anatexis (Gr.= ana = arriba, tektos = fundido). antropo (Gr.= hombre [antropología]) ANEXO Término creado por Sederholm (1913): refu- antropógeno-a (Gr. Antrophos = hombre y sión o disolución de una porción de la corte- geno = hecho, engendrado) Hecho por el za terrestre a gran profundidad. Otra: anate- hombre, sinónimo de antrópico. mita = roca de textura esquistosa con sinuo- aoritas (Gr.= inmaduréz) sidades, es de facies más profunda que las apatita (Gr.= engañar) ciertas gemas confun- embrechitas. didas. anchimonomineral (Gr.= anchi = casi, mono = aplita (Gr. = aploos = simple) uno) son las rocas tipo peridotitas, leuciti- apo (Gr.= de lejos-fuera [apogeo]). tas, glauconititas,etc.. apofilita (Gr.= apo = de; filita=hoja) Por la ten- andalucita (Andalucía, Provincia de España). dencia a clivarse cuando se calcina. andro (Gr.=hombre [andrógino]). apófisis (Gr.= apophusis = brote de un árbol) anemo (Gr.= viento [anemómetro]. arcaico (Gr.= archaido [viejo]). anemoclástico (Gr.= viento-fragmento roto) arcosa (Gr.= antiguo) anerobio (Gr.= an = sin ; aerobio = vida que se argentita (Lat.= argentum = plata) desarrolla en un ambiente con oxógeno ártico (Gr. = arktos = oso, por encontrarse la (aire) libre) estrella polar en la Constelación de la Osa anisométrico (Gr.= aniso = desigual, metrón = Menor) medida) aritm (o) (Gr.= número). anfi (Gr.1º= ambos [anfibio]; 2º alrededor arqueo (Gr.= antiguo [arqueozoico]). [anfiteatro]. arsénico (Gr.= masculino) Se creía que los anfíboles (Gr.= ambiguo) por su variedad de minerales eran de sexos distintos. formas. arcilla (Gr.= blanco). angiosperma (Gr.= aggeion = vaso, sperma = archi (Gr.= 1º en el grado más alto [archidu- simiente) Plantas con flores. que]; 2º preminencia [arzobispo]. anhédrico (Gr.= an = sin; hedra = base. Cristal aristo (Gr.= mejor, noble). que no presenta caras) arterio (Gr.= arteria). anhidrita (Gr.= an = sin; hudor = agua). artesiano-a (Lat. = artesia = Artois, localidad anisopaquico (Gr.= aniso = desigual; pakhus de Francia) Significa pozo del que surge = espesor ) naturalmente agua por los efectos de la pre- anisotropía (Gr. = anisos = desigual, trepein = sión hidrostática. vuelta, girar. Medio cuyas propiedades físi- ártico (Gr. = arktos = oso) cas varían según la dirección) arto (Gr.= pan). anorogénico (Gr. = an = sin; genico = génesis artr (o) (Gr.= articulación). de montañas) asbesto (Gr.= asbesto = incombustible) anortita (Gr.= an = sin, orthos = recto) Los cli- astenolito (Gr. = asthenos = sin resistencia; vajes no forman ángulo recto. lithos = piedra) anortosita (Gr.= an = no; orthos = recto o dere- atmo (Gr.= vapor [atmosfera]). cho). augita (Gr.= brillo). anoxia (Gr.= an = sin, oxia = oxígeno) autigénesis (Gr. Auto = mismo; génesis = ori- anquimetamorfismo (Gr.= ank i= casi) gen). Metamorfismo de muy bajo grado o transi- auto (Gr.= uno mismo [automóvil]). ción entre diagénesis y metamorfismo en autóctono (Gr.= auto = propio, tono = tierra). rocas arcillosas o pelíticas. astero (Gr=estrella). ante (Lat.= delante [anteojos]. astroblema (Gr. = astron = astro; blema = anti (Gr.= contra [anticlinal]). golpe. Cráter meteorítico) anto (Gr.= flor [antología]). atmófilo (Gr. = atmos = vapor; philos = amigo) antofilita (Lat.= antophyllum = clavo de espe- ateroesclerosis (Gr.= ather = pasta; skleros = cia). duro)

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augita (Gr. = auge = brillo) biógeno (Gr.= bio= vida, geno = orígen) australopitecos (Lat. = astralis = austral; Gr.= bioherma (Gr.= bio = vida; herma = escollo, pithekos = mono) montículo). autóctono (Gr.= autos = de sí mismo; khtón = biostroma (Gr.= bio = vida; stroma = estrato- tierra) manto). ANEXO autótrofo (Gr. = auto = de sí mismo; trophe = bioturbación (del Gr = bio = vida, del Lat. = alimentación) turbatio = desorden) axinita (Gr.=eje, por la forma de sus cristales bis-bi (Lat.= dos [bisabuelo, bípedo). parecidos a cuñas). bitownita (de Bytown = antiguo nombre de la axiolita (Gr.= axis = eje; litos = roca; textura de ciudad de Otawa en Canadá) devitrificación de trizas aplastadas en blasto (Gr.= blastos = yema, brote). ignimbritas) bleno (Gr.= mucosidad). azimut (Arabe = as-asamt = camino recto) botánica (Gr.=hierba). El fundador del térmi- azoico (Gr. = a = sin; zoon = animal) no parece haber sido San Isidro, obispo de azufre (Lat. = sulfur = azufre) Sevilla (560-636). bradi (Gr.= lento [bradipepsia, bradicardia]). braqui (Gr.= corto [braquianticlinal (anticlinal B corto), braquicéfalo]). braquiópodo (Gr. = brankhión = brazo, pous = banquise (Franc. = capa de hielo no muy grue- pie) sa y fácil de romper por los barcos que se brecha (Ital. = breccia = roca fracturada) forma en la superficie del mar y en los lagos brom (o) (Gr.= hedor [bromuro]). en la zonas polares). En español = banquisa bronc (o) (Gr.= traquea [traquitis]). bar (o) (Gr.= pesado [barómetro, baritina, butir (o) (Gr.= manteca). bariesfera]). Unidad de presión igual a 0,986 bytownita (de Bytow, antiguo nombre de la atmósferas. ciudad de Ottawa, Canadá) baritina (Gr. = pesado). barján (término del Turkestán = duna en media luna) C barril (Inglés = barrel = unidad de volumen usada por los petroleros, equivalente a 42 caco-caq (Gr.= malo [cacofonía; caquexia; galones y a 158,98 litros) caco]) basalto (deriva de una palabra etíope que sig- cadilito (Lat. = cadere = caer; litos = roca) nifica “piedra negra que lleva hierro”). calcantita (Gr.= latón y flor). batial (Gr. = vatus = profundo) Término pro- calcedonia (Gr.= khalkedon, ciudad del Asia puesto por E.Haug (1907)para ambientes Menor) marinos de 200 a 3000 metros. calcita (Lat.= calx = calcita) batolito (término propuesto por Suess, 1892 calco (Gr.= cobre). del Gr. bato = profundo; lito = roca). calcófilo (Gr.= khalkos = cobre, philos = ami- bauxita (del pueblo Baux en Provenza, gos; término propuesto por Goldsschmidt Francia) en 1923 para los elementos químicos pro- bellemnites (Gr. belemnon = flecha) pensos a combinarse con el azufre). bentónico (Gr. benthos = fondo) seres del calcopirita (Gr.= calco = atón). fondo oceánico. caldera (Lat.= caldaria, recipientepara cocer o berilo (Gr.= palabra griega referente a gemas hervir. Cráter producido por hundimiento verdes). de la parte central de los volcanes). berma (Holandés = berme = borde) cali (Gr. = hermoso [caligrafía]). bibli (o) (Gr.= libro). caolín (Chino = cao = alto; lin = colina; locali- bio (Gr.= vida). dad de China) biocenosis (Gr. = bios = vida, koinos = en cámara (Gr. = kamara, bóveda o cuarto above- común). dado, por ejemplo, camarero, camarilla, bioclasto (Gr.= bio = vida, klasto = roto) cámara magmática).

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cámbrico (término latino con que se conocía al cladogénesis (Gr. clado = rama, genesis = ori- pais de Gales, término propuesto por gen) Sadgwick en 1835 para el sistema más anti- clástica (Gr.= klastos=quebrado, roto). guo de la era primaria) clepto (Gr.= robar [cleptómano]). ANEXO canto (del Lat. = cantum = orilla, esquina [tér- clivaje (del Neerlandés, klieven = partir) mino genérico para designar un fragmento clorita (Gr.= verde). de roca, canto rodado]) cloro (Gr.= verde). caolinita (zona centro austral de China llama- co-com-cor (Lat.= reunión [cooperación, com- da Kao Lin; otra, del Chino kailing = colla- padre, convecino]). do alto, es el nombre de una colina de co-col (Lat.= reunión, cooperación [coadjun- Jauchu Fa de donde se extrae el mineral). tor,colección, correlativo]). carlsbad (Karlsbad, nombre de una ciudad de colomorfo (Gr.= cola-goma y forma). Alemania [macla de feldespato]) coloides (Gr.= kolla = goma). casiterita (Gr. = estaño). coluvio (Lat. = colluere = lavar totalmente) cata (Gr.=1º hacia abajo [catazona, cataclismo]; condrodita (Gr.= grano, por aparecer en gra- 2º completamente [catástrofe]). nos aislados). cataclasis (Gr.= kataclasis = acción de romper) coprógeno (Gr.= excremento) catástrofe (Gr.= katastrophe = poner lo de arri- coprolito (Gr.= copros = escremento; litos = ba abajo). roca) catógeno (Gr.= de arriba hacia abajo). cordillera (Lat.= chorda = cuerda) caustobiolita (Gr.= combustible). corismita (Gr.= separar). cefal (o) (Gr.= cabeza [cefalópodo]). cosm (o) (Gr.= kosmos = orden, mundo). celestina (Lat. Caelestis = celeste). cráter (Gr.= krater = vaso) ceno (Gr.= vacío [cenotafio]). cratón (Gr. = Kratos = fuerte, sólido) ceolitas (Gr.= zein = hervir, pues cuando son cresto (Gr.= útil [crestomatía]). calentadas largan el agua en forma de espu- crioclastía (Gr.= crio = frío, clastos = roto) ma). crioconita (Gr.= frío). cero (Gr.= cera [ceroplástica]). crioedafología (Gr.= frío-suelo) chalazolita (Gr.= granizo). criolita (Gr.= frío, piedra) charnokita (de la localidad próxima a Madras cripto (Gr.= escondido [criptocristalino]). en la India; granito con microclino e hipers- criptozooico (Gr. = cripto = escondido; zoos = teno , su nombre se debe a Lord Charnock, vida) fundador de Calcuta, cuya tumba (1693) es cris (Gr.= oro[crisóstomo]). de charnokita. crisocola (Gr.= oro y cola). chernozem (Ruso = tierra negra) cristalografía (Gr.= krystallo = hielo; grafo = chonita (Gr.= polvo, toba muy fina) descripción). cerusita (Lat.=plomo blanco). crocoíta (Gr.= azafrán por su color). cian (o) (Gr.= azul, cianuro ). crom (o) (Gr.= color [cromita]). cianita (Gr.= azul). cron (o) (Gr.= tiempo [cronología]). cianofíceas (Gr.= kuanos = azul, phucos = cuadro-cuatri-cuadru (Lat.= cuatro [cuadrilá- alga) tero, cuadruplicado, cuatrimotor]). cicl (o) (Gr.= círculo) cuarzo (proviene del alemán antiguo). ciclotema (Gr.= ciclo-depósito). cuasi (Lat.= casi [cuasilíquido]). ciclosilicatos (Gr.= kyklos = cículo o anillo) cuesta (Lat. = Costa = costado, costilla) cibernética (Gr.= kybernetes = piloto, timonel) cultura (Lat. = colere = cultivar, fomentar) cinemat (o) (Gr.= movimiento [cinemática, cuprita (Lat.= cuprum = cobre). cinematógrafo]). cutan (Lat. = cutis = piel) cinerita (Lat.= cinis = ceniza) cínico (Gr. = kyon = perro) cis-citer (Lat.= de acá [cisandina, cisplatina]). D circum (Lat.= alrededor [circunferencia]). cito (Gr.= célula [citología]). dacita (deriva de Dacia, antiguo nombre de

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Transilvania, Rumania). diamictita (Gr.= dia=a través, micto = mezcla). dáctil (o) (Gr.= dedo[dactilografía]). diáspora (Gr.= esparcir, debido a que el mine- datolita (Gr.= dividir, por el carácter granudo ral decrepita al ser calentado). de la variedad maciza). diastema (Gr.= diastema = intervalo; 1)peque- de (Lat.= intensidad [depurar]). ña interrupción en la sedimentación indica- ANEXO deca (Gr.= diez [decamerón]). da por una superficie netaque separa dos deci (Lat.= diez [decimal]). capas, 2) intervalo entre los dientes de delta ( nombre de la letra griega delta por la diversos animales). semejanza con la forma del depósito aluvial diastrofismo (Gr.= diastrophe, distorsión; a la salida de un río). cualquier fenómeno de deformación de la demo (Gr.= pueblo [demografía]) corteza terrestre) dendrita (Gr.= árbol). dinam (o) (Gr.= fuerza [dinamometamorfis- derma (Gr.= piel [dermatólogo]). mo]) dermolito (Gr.= piedra con textura de piel, diópsido (Gr.= doble y apariencia, puesto que sinónimo de lava pahoehoe). la zona prisma vertical puede estar, aparen- desierto (egipcio antiguo = deshert = rojo, temente orientada en dos direcciones). referido a los suelos del N de Egipto) diorita (Gr.= diorizein = distinguir). detrítico (Lat. = detritus, de detere = desgastar disfótico (Gr.= dis = mal-fótico = luz). frotando, fragmento mineral o lítico desgas- disteno (Gr.= dis = dos, steno = fuerza; mine- tado en un medio de sedimentación) ral disteno = cianita, según las direcciones deutérico (Gr.= deuteros, segundo en el senti- posee durezas muy distintas (5 y 7)). do de número ordinal; modificaciones distrófico (Gr.= mal nutriente). mineralógicas secundarias en rocas ígneas do-dis (Lat.= separación [difamar, discordan- formada por la acción de fluidos hidroter- cia]). males procedentes del mismo magma, con dodeca (Gr.= doce [dodecaedro]) formación de minerales hidroxilados ) dolerita (Gr.= engañoso, a causa de no poder devónico (nombre propuesto por Sedgwick y distinguirla megascópicamente de la diori- Murchison en 1839 para un sistema de la era ta). Primaria. Procede de la localidad de Devon dolico (Gr.= largo [dolicocéfalo]). en Inglaterra) domo (Gr.= doma; techo en cúpula). di (a) (Gr.= a través de [diagonal], distancia doxa (Gr.= opinión, paradoxa = paradoja = [diorama]). opinión que se aparta de la opinión corrien- diabasa (Gr.= diabasis, acción de atravesar, te. Término usado por Platón). creado por Brognart en 1807). drumlin (Gaélico = colina morénica alargada diaclasa (Gr.= dia = a través, klasis = ruptura; parecida al lomo de una ballena) ruptura de las rocas sin desplazamiento de dunitas (proviene de los montes Dun de las partes) Nueva Zelandia, roca ultra básica). diadáctica (Gr.= de lado a lado, dividido en duripan (Lat.= durus = duro; pan = batea, dos partes). cuenca de evaporación) didact. (Gr.= enseñar [didáctica]). diadisita (Gr.= penetración a través, según Pomerol y Fouet cuando el ascenso magmá- E tico forma vetas que cortan la estratificación de la roca ), esquistosas [pliegues ptigmáti- e-es (Lat.= separado, fuera de [emanar, excén- cos de Sederholm]). trico]). diagénesis (Gr.= dia = a través, génesis = for- eclogita (Gr.= ekloge = elección). mación; procesos físico-químicos que llevan ecología (Gr. = oikos = casa y logo = tratado) a la litificación de un sedimento). ectinitas (Gr.= ekteneia= tensión; ektenes = diagnosis (Gr.= acción de reconocer) alargado [roca metamórfica recristalizada dialéctica (Gr. = dialektike = arte de conver- generada en ambientes de tensión, sin apor- sar) te]). diamante (Gr.= adamas= invencible). ecto (Gr.= fuera de... [ectoparásito]).

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edafología (Gr.= edafo = suelo; logía = cien- equino (Gr.= erizo equinodermo]). cia). era (Lat.= aera = duración) edro, edría, édrico (Gr.= hedra, sufijo, asiento, erg (Ärabe = duna) base. Superficies planas de los cristales) eritrina (Gr.= rojo). ANEXO egirina (Dios islandés del mar). erot (Gr.= amor [erotismo]). electrum (Gr.= elektron = ámbar, oro platea- erosión (Lat. = erodere = roer) do). eruptivo (Lat.= salir afuera [erupción] ). eluviación (Lat.= eluere = lavar, zona dende se escaf (a) (Gr.= barco [escafandra]) acumula lo lavado; ver lixiviación) escapolita (Gr.= flecha). embrequitas (Gr.= embeber o empapar [gneis escato (Gr.= último [escatología]) de ojos de los anti guos autores]). escorodita (Gr.= ajo, por el olor que desprende en (Gr.= dentro [encéfalo]). al ser calentado). enalógeno (Gr.= en dentro; alógeno = extran- esfalerita (Gr.= traidor). gero) esfena (Gr.= cuña, por el desarrollo caracterís- enargita (Gr.= distinto, en alusión a su clivaje). tico de lo cristales [esfeno, esfenoides]). enclave (Lat. Inclavare = cerrar con llave = esfero (Gr.= globo [esférico, esferulitas]). xenolito) esmectita (Gr.= esmektikos = que limpia; arci- end (o) (Gr.= en el interior [endomórfico]). lla; arcillas del grupo de las montmorilloni- endógeno (Gr.= endo = dentro; geno = origen) tas) endorreico (Gr.= endo = en, dentro de; rhein = esmeril (del Cabo Emeri en Grecia). fluir) espélico (Gr. caverna [espeleología]). enstatita (Gr.= oponente, debido a la naturale- especie (Gr.= eldo, Lat. = especies = lo común za refractaria). en una multiplicidad de individuos. enter (o) (Gr. = intestino [enterología]). espodumeno (Gr.= ceniza coloreada). entomo (Gr.= insecto [entomología]). esquialito (Gr.= skia=sombra, Goodspeed eo (Gr.= aurora [eoceno]). propuso el término para las inclusiones que eoceno (Gr.= eos = aurora; zainos = reciente; quedan como vestigio en una roca cristali- término creado por Ch. Lyell en 1833 para na). designar al período que marca el amanecer esquisto (Gr.= schizein = dividir). de los tiempos actuales). esquizo (Gr.= dividir o hendir [esquizofre- eón (Gr. = aión = eternidad) nia]). epi (Gr.= prefijo inseparable = sobre [epitafio, estalactita (Gr.= goteando, que escurre gota a epitermal, epigénesis). gota). epiclástico (Gr.= epi = arriba; clasto = romper; estalagmita (Gr.= estalagma = gota ). clastos formados en el proceso sedimenta- estannina (Lat.= estaño). rio) estat (Gr.=estable [estático]). epíbole (Gr.= epibole = invación; en paleonto- estaurolita (Gr.= cruz, por la forma cruciforme logía zona de abundancia o zona de apogeo de las maclas). de una especie, sin. acmé) estereo (Gr.= sólido [estereoscopía]). epibolitas (Gr.= estrato). esteto (Gr.= pecho [estetoscopio]). epidoto (Gr.= aumento, debido a que la base estereoscopía (Gr.= stereos = sólido; skopein = del prisma vertical tiene un lado más largo mirar) que el otro ). estilbita (Gr.= brillo]). epigénesis (Gr.= epi = arriba; geneia = naci- estilo (Gr.= punzón [estilo, estilográfica]). miento) estilolita (Gr.= columna de piedra). epilimnio (Gr.= epi = arriba, limnio = panta- estilpnomelano (Gr.= estilnos = brillante; no). melano = negro) epilófico (Gr. Epi = arriba, lófico = montaña). estoma (Gr.= boca [estomatología]). epeiro (Gr.= continente [epirogénesis]) estratosfera (Gr.= estrato= estrato; sfera = episteme (Gr.= ciencia). esfera). epitaxia (Gr. = epi = encima; taxis = disposi- estromatolito (Gr. = stroma= manto; lito = ción) roca)

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estructura (Gr.= tecto; Lat.= struere = cons- fenocristales (Gr.= phainen = mostrar + truir) krystallos = cristal). estuario (Lat.= marea). fenómeno (Gr. = phainomenon = lo que apare- ética (Gr.= ethos = hábito, costumbre; es el ce) estudio de lo que es bueno para el hombre filo (Gr.= amigo, amante [filosofía]). ANEXO según Aristóteles). filón (Gr. = phillon = hoja) etimo (Gr.= origen [etimología]). filogenia (Gr. desarrollo de la especie; en opo- etio (Gr.= causa [etiología]). sición a ontog nia que es el desarrollo del etn (o) (Gr.= pueblo-raza [etnografía]). individuo). eu (Gr.= bien, bueno, bello, verdadero, cierto) filosilicato (Gr.= phyllon = lámina u hoja). eufótico (Gr.= eu = bien, photidzein = ilumi- filosofia (Gr. Philos = amigo, sophia = sabidu- nado) ría) euédrico (Gr.= eu = bien, hedra = base) fiordo (Noruego = valle glaciar que desembo- eutaxítico (Gr.= eu = bien; taxo = orden) ca en el mar) eutéctico (Gr. eutekos = funde bien) fisi (o) (Gr..= naturaleza [física]). eutrófico (Gr. = eutros = alimentos) fito (Gr.= planta [fitología]). eucrita (Gr.= bien distinguible, según Rose flaser (del alemán = fajas, lentículos [granitos 1864, gabro anortosítico con cantidad apre- flaser]). ciable de máficos). fleb (Gr.= vena [flebitis-flebitas]). eufótico Gr.= eu = bien, fótico = uz). flebita (Gr.= vena). eufótida (Gr.= de buen aspecto o de buena ley; flogopita (Gr.= fuego). atribuído a Haüy como sinónimo de gabro fluorita (Lat.= fluere = fluir, debido a que se saussurítico de grano grueso. funde más fácimente que ciertas piedras eutrófico (Gr.= eu = bien; trófico = nutriente). preciosas parecidas). evolución (Lat.= evolvere = desenvolver, des- fluvial (Lat. = Fluvius = río o lo referente a rio) arrollar) flysch (alemán antiguo = facies sedimentaria ex (Lat.= que ha dejado [ex ministro]). ritmica de lutitas y grauvacas) exo (Gr.= fuera de [éxodo, exomorfismo]). fon (o) (Gr.= sonido-voz [fonolita]). exógeno (Gr.= exo = uera; geno = origen) foide (sustantivo creado por Johannsen para extra (Lat. extremado, fuera de [extraordina- designar abreviada mente a todos los feldes- rio]). patoides). fonolita (Gr.= sonido y roca, creado por Klaproth en 1801 par reemplazar el término F alemán “klingstein”= piedra sonora). fósil (Lat.= fossilis, término que los antiguos facolito (Gr.= faco = lente [facolito]). aplicaban a tod lo que era desenterrado. En fago (Gr.= comer [fagocito]). la edad media el término fósil era empleado fanero (Gr.= visible [fanerozoico, fanerítica = tanto para un mineral, roca o un fósil pro- roca ígnea donde sus componentes minera- piamente dicho, posteriormente el término les se ven a simple vita]). quedó restringido a todas las estructuras de faring (Gr.= faringe [faringitis]). organismos existentes anteriores a los tiem- fármaco (Gr.= medicamento [farmacia]). pos históricos, mayores de 500.000años y feldespato (del alemán antiguo = cristal de que se conservaron en las rocas). campo). foto (Gr.= luz [fotografía]). felsita (alemán = fels = roca, término megascó- freático (Lat.= pozo). pico con el que se designa rocas riolíticas fren (o) (Gr.= inteligencia [frenología]). claras y com pactas). ftanita (Gr.= anticipar). fenaquita (Gr.= impostor, por confundirse con el cuarzo). feno (Gr.= aparecer [fenocristal]). G fenoclástico (Gr.= feno=mostrar; clastos= roto). gabro (italianismo, probablemente del Lat.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL ANEXO 455 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:11 Página 456

“Glaber” = terso o liso. Según Montague, en hect (o) Gr.= ciento [hectogramo]). lenguaje montañés es la mejor de todas las hecho (Lat. = facere = algo que está ahí, algo piedras de Dios). irreversible). galact (Gr. = leche [galactómetro-galaxia]) helicítica (Gr.= sinuoso, espiral [textuta helicí- ANEXO gam (o) (Gr.= unión [gameto]). tica]). gastero (Gr.= estómago [gastronomía-gastró- helio (Gr.= sol [heliofísico]). podo]). hemat (o) hematita (Gr.= sangre [hematología- galacto.= leche [galactómetro-galaxia]). hematita]). gastrolito (Gr.= estómago-roca). hemi medio [hemisferio-hemimorfismo]). geiser (islandés = geysir = fuente intermitente hapalocrato (G r.= apalo=bueno,suave; crato = de agua caliente acompañada por vapor) dominar). género (Gr.= genos, Lat. = genus = lo que es hepat (o) (Gr.= hígado [hepatología]). común a diversas especies). hepta (Gr.= siete [heptágono]). geo (Gr.= tierra [geología]). hermenéutica (Gr. = hermeneutike = arte de la geoda (Gr.= como la Tierra). interpretación) geodesia (Gr.= geo =Tierra, desia = división; herpolita (Gr.= erpein = deslizar, reptar; defor- ciencia que trata sobre la medición de la maciones durante la sedimentación o Tierra). durante la diagénesis temprana). geomorfología (Gr. Geo =Tierra, morfo = hetero (Gr.= otro [heterosexual, heterógeno]). forma,logía = tratado). hexa (Gr.= seis [hexágono]). geront (o) (Gr.= viejo [gerontología]). hialomelana (Gr.= vidrio negro). ginec (o) (Gr.= mujer [ginecología]). hialomíctica (Gr.= hialo = vidrio, micta = mez- giro (Gr.= círculo [giróscopo]). clado;según Brogniart, 1813, se refiere a los gley o glei (Ruso = glei = materia arcillosa) granitos sin feldespatos igual que el greisen gliptogénesis (Gr.= glipto = tallado; conjunto de los sajones). de procesos erosivos que actúan sobre la hidr (o) (Gr.= agua [hidrología]). corteza terrestre. Elaboración de un relieve hidrólisis (Gr. = hidro = agua; lisis = disolu- de erosión). ción) gliptolito (Gr.= glipto = tallar; lito = roca) hier (o) (Gr.= sagrado [hierático]). glos (Gr.= lengua [glosario-glotología]). higro (Gr.= húmedo [higrómetro]). gluc (Gr.= dulce [glucosa]). hip (o) (Gr.= caballo; hippos = debajo [hipó- gnom (o) (Gr.= sentencia [gnómico]). dromo-hipotermal]). gnomon (Gr.= reloj de sol dispuesto horizon- hiper (Gr.= exceso-superioridad [hiperten- talmente). gonfolita (Gr.= perno). sión-hiperfusibles- hipersteno]). graf (Gr.= escribir [textura gráfica). hipersteno (Gr.= mucho y fuerte puesto que es grafito ( granate (Lat.= granates = como un de mayor dureza que la hornblenda). grano). hipo (Gr.= debajo-inferioridad [hipótesis- granito (Lat.= granum = grano o semilla). hipotensión-hipotermal]). guano (Quechua = huanu = bosta) hipolimnio (Gr.= hipo = debajo,limno = pan- gutolita (Gr.= guto = derramado). tano). hipsográfico (Lat. hypsos = altura y graphia = descripción). Por ejemplo mapa de curvas H de nivel. (hipsométrica = curva que une puntos de igual altura = curva de nivel) hagio (Gr.= santo [hagiografía]). hipno (Gr.=sueño [hipnopsis]). halista (Gr.= sal, océano). histo (Gr.= tejido [histología]). halita (Gr.= sal). holo (Gr.= todo [holoceno]). halmirógeno (Gr.= salino). holoédrica (Gr.= holo = todo, edros = caras, halmirólisis (Gr.= disolución por efecto del que posee todos los elementos de simetría). agua de mar). homeo (Gr.= parecido [homeopatía]). hamada (Arabe = hamada = desierto rocoso) homogéneo (Gr.= homo = igual y geneo = origen)

456 ANEXO ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:11 Página 457

hornfels (del alemán = roca de cuerno). L horo (Gr.=hora [horóscopo]). hoz o foz (Lat. = faucem = se refiere a todo lacolito (Gr.= lakkos = cisterna; lithos = roca). corte, disección o tajo profundo y estrecho. lahar (Javanés = torrente de barro) desfiladero. lapilli (Lat.= lapillos = piedra pequeña [lapi- ANEXO humus (Lat. = humus = tierra) dador-lápida]). lamprófiros (Gr.= luciente, a causa de la bioti- ta brillante). I laterita (Lat. = later = ladrillo) laurasia = supercontinente constituido por i-im (Lat.= en, privado de [ilícito-inexacto- América del norte (Escudo de Laurentia), irresponsable]). Europa y Asia icnología (Gr.= icno = impresión, logía = trata- lava (italiano = inundación). do. Buckland en 1830 lo usó por primera lepidolita (Gr.= lepidos=escamas). vez como la rama de la paleontología que lapilli (Lat.= lapillus=piedrecita) estudia los rastros fósiles en sentido lepto (Gr.= delgado [leptometamorfismo]) amplio). leuco (Gr.= blanco [leucita-leucocito-leucocrá- icnita (Gr.= impresión. Huella, traza fósil deja- tico]) da en el suelo por un organismo animal). lexic (o) (Gr.= lenguaje [léxico-lexicología]). icono (Gr.= imágen [iconoclasta]). lignito (Lat. = lignum = madera) icor (Gr.= sangre de los dioses, suero, linfa; tér- limnio (Gr.= pantano [limnología]). mino usado por Homero para indicar el limonait (Gr.= prado, alusión a su formación humor blanco que en los dioses ocupaba el en pantanos). lugar de la sangre. Término usado por lit (o) (Gr.= piedra [litología]). Sederholm para los fluídos de composición litofisa (Gr.= piedra, burbuja). granítica que embeben las migmatitas). lixiviación (sin. eluviación; lavado de las sus- icter (Gr.= amarilléz [ictericia]). tancias solubles o coloidales de un suelo por idea (o) (Gr.= idein = ver, aspecto o forma exte- aguas de infiltración dando un horizonte rior [ideograma]). lavado o eluvial y otro horizonte de concen- idio (Gr.= propio [idiomorfismo]). tración o acumulación llamado iluvial) idocrasa (Gr.= forma y mezcla; debido a que la log (o) Gr.= palabra-ciencia [lógica-logo- forma de los cristales parecen corresponder monólogo]). a una combinación de diferentes minerales). lófico (Gr.= montaña). ígneo (Lat.= igneus = fuego). loess (Alemán = sedimento fino eólico) ignimbrita (Lat.= ignis = fuego; imber = lluvia). lopolitos (Gr.= lopos= hondonada, cuenca). iluviación (Lat. = in = dentro; alluere = lavar, lutita (Lat. = lutus = fango) ver lixiviación) imbricado (Lat. = imbrex = teja) inducción (Lat. inducere = introducir) M infra (Lat.= debajo de [infrarojo]). inter (Lat.= en medio de, entre [internacio- macro (Gr.= grande [macroscópico]). nal]). magma (Gr.= pasta). intra (Lat.= adentro [intragranular]). mapa (Lat. Medieval = servilleta, pedazo de inosilicatos (Gr.= inos=músculo; tejido fibro- tela [mappa mundi]) . Los geógrafos y nave- so; cadena). gantes de la edad media solían dibujar los isostasia (Gr. iso.= igual; stasia = en equilibrio; mapas en un trozo de tela. término propuesto por Dutton, 1889, para mar (hebreo antiguo = mar, cualquier exten- designar el equilibrio gravitatorio que regula sión de agua de cierta importancia) las alturas de los continentes de acuerdo con margarita (Gr.= perla). las densidades de las rocas subyacentes). mega (lo) (Gr.= grande [megáfono]). isohipsa (Lat. = iso = igual, hipsa = altura) mel (o) (Gr.= canto-música [melodía]). isostasia (Gr.= isos = igual; stasis = inmovilidad). meláfiro (Gr.= mela=oscuro, firo= erróneo;

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL ANEXO 457 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:11 Página 458

término de Brognart,1813). nefro (Gr.= riñón [nefritis]). melan (o) (Gr.= negro [melanocrático]). nematoblasto (Gr.= nematos=hilo, meso (Gr.= medio [mesotermal]). blastos=germinar). met (a) (Gr.= más allá, cambio [metamorfismo- neo (Gr.= nuevo [neógeno]). ANEXO metafísica]). nerítico (Gr.= cierto gastrópodo). metabolita (Gr.= arrojar más allá). nesosilicatos (Gr.= neso = isla). metafísica (Gr. = meta = después; después de nevé (Fran. = neve = neviza) la física) neumo (Gr.= pulmón [neumonía]). metamorfismo (Gr.= meta=cambio, neuro (Gr.= nervio [neurología]). morfos=forma). nihilismo ( Lat. = nihil = nada) metarmosis (Gr.= meta=detrás, después; rmo- noso (Gr.= enfermedad [nosocomio]). sis=unión, disposi ción). meteor Gr.= elevado, en el aire [meteorito]). método (Gr. = camino más corto) O metr (o) (Gr.= medida [metro-metrónomo]). miarolítica (textura) (italiano= de miarolo, octa (o) (Lat.= ocho [octaedro]). nombre local de una variedad de granito ocre (Gr.= amarillo pálido). italiano). odont (Gr.= diente [odontólogo]) mica (probablemente proviene del Lat.=mica- ofítica [textura] (Rocas ofíticas como doleritas, re=brillar). ofitas, diabasas, variolitas. Deriva su nom- micr (o) (Gr.= pequeño (micrón-microscopio). bre por el aspecto de piel de ofidio que pre- microclino (Gr.= pequeño e inclinado). sentan estas rocas por efecto de la alteración miel (o) (Gr.= médula [mielitis]). de los piroxenos). migma (Gr.= mezcla [migmatita]). oftalmo (Gr.= ojos [oftalmología]). milonita (Gr.= myle=molino). oikos (Gr.= lugar para vivir u hogar). mimetita (Gr.= imitador). oligo (Gr.= poco [oligomíctico]). mio (Gr.= músculo [miocardio]). oligoceno (Gr.= oligo=poco; zainos = reciente). mioceno (Gr.= meinon=menos, kainos=reciente). oligomíctico (Gr.= poco mezclado). miri (a) (Gr.=diez mil [miriada]). olistolito (Gr.= olisto = deslizarse; lito = roca) mit (o) (Gr.= fábula-leyenda [mitología]). olistostroma (Gr.= olisto = deslizarse; stroma mnemo (Gr.=memoria [mnemotécnia]). = capa) molibdenita (Gr.= plomo). oncogenia (Gr.= onco = individuo, bulto; molico (Lat. = mollis = blando) genia = desarrollo; desarrollo del individuo. mon (o) (Gr.= único [monograptus-monotró- op.= filogenia = desarrollo de la especie). pico]). oncolito (Gr.= onco = bulto, lito = roca) monacita (Gr.= estar solitario). onir (o) (Gr.= sueño [onírico]). moniliforme (Lat.= monil = collar. Término de omni (Lat.= todo [omnívoro-omnipresente]). Barrois para referirse a ciertos filones graníticos). onix (Gr.= uña). monzonita (de Monzoni, Tirol). onoma (Gr.= nombre [onomatopeya-onomás- moral (Lat. = mores = costumbres) tico]). morfo (Gr.= forma [morfología]). onto (Gr.= ser [ontología]). moscovita (de Moscú). oolita (Gr.= huevo de piedra). multi (Lat.= numeroso [multiforme]). ópalo (Sánscrito = upala = gema o piedra pre- ciosa]). optálico (Gr.= optaleos=horneado como ladri- N llo [metamorfismo optálico]). orden (Lat. = ordo; Gr. = kosmos) nau (Gr.= nave [náutico-náuseas-náutilus]). oro (Gr.= montaña [orografía-orógeno-orogé- natrolita (Lat.= natrium=sodio). nesis]). necro (Gr.= muerto [necrología]). ornito (Gr.= pájaro [ornitología]). necton (Lat..= natare = nadar, seres nadadores. oropimento (Lat.= auripigmentum = pintura nefelina (Gr.=nube). dorada).

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orto (Gr.= recto [ortogonal]). philosophia (Gr.= philo = amor; sophia = ortoclasa (ortosa) (Gr.= orto = recto o en ángu- conocimiento o sabiduría). lo recto; clasa = hendir). pingo (Esquimal = protuberancias en suelos ortoqueme (Gr. = orto = verdadero; Ingl.= congelados) queme = chemical, químico) pir (o) (Gr.= fuego [pirita]). ANEXO oste (o) (Gr.= hueso [osteología]). pirargirita (Gr.= fuego y plata). ot (o) (Gr.= oído [otitis]). pirita (Gr.= fuego). oxi (Gr.= ácido [oxígeno]). piroclastita (Gr.= pyro = fuego; klastos = roto, ozoquerita (Gr.= ozo = oler; querita = cera). quebrado). pirofilita (Gr.= fuego y hoja, pues se exfolia al calentarse). P pirolusita (Gr.= piro = fuego; lucita = lavar; pues se utiliza para lavar el color del fierro palagonita (de Palagonia , Sicilia) del vidrio por su carácter oxidante). paleo (Gr.= antiguo [paleontología]). piromérido (Gr.= fuego, parte). pali (m) (Gr.= de nuevo [palimsesto = manus- piromorfita (Gr.= fuego y forma). crito parcialmente borrado utilizado para piropo (Gr.= fuego). escritura posterior. Palingénesis, se refiere a piroxeno (Gr.= extraño al fuego, nombre equí- la regeneración de granitos por anatexis]). voco pues se pensó que no aparecía en rocas palingénesis (Gr.= palin = otra vez; génesis = ígneas). origen]). pirrotina (Gr.= rojizo). pan (Gr.= todo [panideomorfo]). pisolita (Gr.= arbeja). pangea (Gr.= pan = todo; gea = tierra) pitec (Gr.= mono [pitecantropo]). paqui (Gr.= espeso [paquidermo]). plagioclasa (Gr.= oblicuo). para (Gr.= 1º junto a [paralelo], 2º contra [para- plancton (Gr.= plagktos = errante [seres que doja]). flotan sin nadar, zooplancton y fitoplanc- paradoja (Gr. = contrario a la opinión común). ton]). parálico (Gr.= junto al mar). plataforma (Franc. = plate = llano, forme = pato (Gr.= enfermedad [patología]). forma) pectolita (Gr.= compacto, por su hábito). plast (Gr.= formar [plástico]). ped (Gr.= niño [pediatría]). pleur (Gr.= costado [pleura]). pedión (Gr.= plano, cara). plintita (Gr. = plinto = ladrillo) pedología (Gr.= pedo = suelo; estudio del plioceno (Gr.= pleion = más;kainos = recien- suelo). te). pegmatitas (Gr.= pegma = esqueleto o basti- pluto (Gr.= rico). dor, aludiendo al cuarzo y feldespatos tra- pod (o) (Gr.= pié [podología]). bados). podsol (Ruso = pod = similar a ; zola = ceniza) pelágico (Gr.= pelagos = alta mar [ animales y poiquilítica (Gr.=poikilos = variado). vegetales que viven nadando]). poli (Gr.= mucho [poliedro]). pelita (Gr.= limo-fango). polihalita (Gr.= mucha sal). pen (Lat.= casi [penúltimo-peneplanicie]). polimíctico (Gr.= mucho, mezclado). península (Lat. = peni = casi e ínsula = isla) pórfiro (Gr.= púrpura. Plinio II ya lo usaba penta (Gr.= cinco [pentágono]). para rocas púrpuras moteadas de blanco. peri (Gr.= alrededor [perímetro-periglaciar- Otra, término que proviene de una roca peridesértico]). egipcia usada como ornamental y en cons- perthita (de la localidad Perth, Ontario, trucciones en tiempos muy antiguos y que Canadá). contiene crista les grandes en una matriz de petro (Gr.= petra = piedra) grano fino y de color rojizo). petrogénesis ( Lat. = petra = roca, génesis = pos (t) (Lat.= después [posterior-postdiluviano]). orígen) postulado (Lat. = postulare = pedir, reclamar) petrografía (Lat. Petra = roca, grafía = descrip- pragmatismo (Gr. = pragma = acción) ción) pre (Lat.= delante de [precámbrico]).

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pro (Gr.= delante [prólogo]). retinita (Gr.= resina). pro (Lat.= por, en vez de [pronombre]). retro (Lat.= atrás, hacia atrás [retroceder]). proto (Gr.= primero [protosaurio]). rexistasia (Gr. = rhexis = romper, stasis = esta- protero (Gr.= anterior, primero [proterozoico]). bilidad[ ruptura del equilibrio por causas ANEXO protógino (Gr.= proto=primero; gino=nacer; climáticas, tectónicas o antrópicas] opuesto: se refiere a una variedad especial de granito biostasia = estabilidad morfológica mientras gnéisico de los Alpes (Jurine,1806)). la roca va siendo alterada) psamita (Gr.= arena). riolita (Gr.= torrente de lava, torrente, río. psefita (Gr.= guijarro). Término usado por Richtofen en 1860). psic (o) (Gr.= alma [psiquis]). rino (Gr.= nariz [rinoceronte-rinitis]). psilomelano (Gr.= fino y negro). rizo (Gr.= raíz [rizoma]). ptero (Gr.= ala [pterodáctilo]). rodocrosita (Gr.= rosa y color). ptigmático (Gr.= materia plegada [pliegues rodonita (Gr.= rosa). ptigmáticos]). rutilo (Lat.= rutilus = rojo). pycnostroma (Gr.= pycno = denso; stroma = depósito ) pyrogenesis (Gr = pyro = fuego; término pro- S puesto por R.A Sonder, 1956; se refiere a la génesis de las intrusiones y efusiones mag- saber (Gr. = episteme; Lat. = scientia) máticas). sábulo (Lat.= sabulus=arena) sacar (o) (Gr.= azúcar [sacarosa]). saprócrato (Gr.= sapro=podrido; crato=domi- Q nar). sapropel (Gr.= sapro = podrido; pel = pelita) quelación (Gr. = quela = garra) sarco (Gr.= carne [sarcófago]). querargirita (Gr.= cuerno y planta). satis (Lat.= bastante [satisfecho]). querógeno (Gr.= Quero = cera; geno = genera- sedimento (Lat. = sedimentum = asentamiento). do) sema (Gr.= señal-significación [semántica- quertófiros (Gr.= cuerno, por el aspecto cór- semáforo]). neo de la roca). seif (Arabe = forma de espada) quinqu (Lat. = cinco [quinquagésimo]). serir (Arabe del Sahara libanés = serir = seco) quiro (Gr.= mano [quirófano]). seudo (Gr.= falso [seudópodo]). quiróptero (Gr. quiro=mano, ptero = alas; si (m),(n) (Gr.= con [simpatía, sinónimo-sino- murciélagos) rogénico]). siderita (Gr.= hierro). sienita (de syene = egipto). R sisa (Lat.= sisa = cortada; corte oblicuo o al sesgo. Sisamiento = shearing; sisa = shear). radio (Lat.= rayo [radiología]). skialitos (Gr.= sombra; son estructuras relicto- rambla (Árabe = ramla = arenal) nebulíticas en masas plutónicas). rapakiwi (del finés = roca alterada según Tilas, sobr (Lat.= sobre [sobresalto]). 1735. Es un granito muscovítico anfibólico solifluxión (Lat.= solum = suelo; fluir = fluir). con orbículas de ortosa. somat (o) (Gr.= cuerpo [somática-metasoma- re ( Lat.= repetición [recobrar]). tismo]). reg (Ärabe = en el Sahara, superficie desierta sorosilicatos (Gr.= soror = hermana-grupo). cubierta por cantos facetados eólicos) spillita (Gr.= mancha; según Brognart 1827, es regolito (Gr.= rego = manto). sinónimo de variolita. Hoy en día se utiliza rhegmagenesis (Gr.= rhegma = fisura, fractu- el termino para basaltos albitizados. ra; término propuesto por R.A.Sonder, 1947, sub (Lat.= bajo [subterráneo]). para referirse a las fallas generadas por ten- super-supra (Lat.= sobre [superestructura]). siones en la corteza terrestre). stock (ingles = tronco).

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T pismo-hidrotropis mo]). tropopausa (Gr.= tropo=cambio; pausa=final; tafonomía (Gr.= taphos = enterrar; nomo = es la capa que está por encima de la estratos- ley) Estudia todos los fenómenos que le fera y en ella no se verifican cambios de ocurren a un organismo desde que muere temperatura). ANEXO hasta que es enterrado y fosilizado. troposfera (Gr.= tropo = cambio; sfera = esfe- taphrogenesis (Gr.= taparos = fosa, término cre- ra; es la capa atmosférica donde se desarro- ado por E. Krenkel, 1956, referido a la forma- llan todas las turbulencias, tormentas y ción de horst, graben, fallas escalonadas, etc). nubes. Posee un espesor de 8 km en los tanatocenosis (Gr.= tanato = muerte; cenosis = polos y de 16 km en el ecuador. Significa común). esfera de cambio. Por encima se desarrolla taqui (Gr.= rápido [taquímetro, taquicardia]). la estratosfera). taquilitas (Gr.= taqui = rápido; lisis = soluble; que se funde fácilmente). taxi (Gr.= tasa [taxímetro]). U taxonomía (Gr.= taxis = ordenamiento; nomas = ley). uadi, uad (Arabe = guad- guadi = valle) tecno (Gr.= arte [tecnología]). ulter (Lat.= más allá [ultramar-ulterior]). tectogénesis (Gr. = tekton = estructura, géne- uni (Lat.= uno [uniforme]). sis = origen) unívoco (Lat.= unum = uno y vocare = llamar) tectosilicato (Gr.= tekton = esqueleto-arma- urano (Gr.= cielo [uranometría]). zón-estructura). utopía (Gr. = ou-topos = ninguna región, nin- tefra (Gr.= cenizas). guna tele (Gr.= lejos [televisión-telescópico]). teo ( Gr.=Dios [teología]). terapeut (Gr.= que cura [terapeuta]). V term (o) (Gr.= calor [térmica]). terráqueo (Lat. = terra = tierra, aqua = agua vi (z)-vice (Lat.= en vez de [virrey-vizconde- [representación de la esfera terrestre = globo vicecónsul]). terráqueo]) vitrinita (Lat. = vitrium = vidrio) tetra (Gr.= cuatro [tetragonal]). theralitas (Gr.= thera = monstruo, litos = roca). toba (italiano = tufo = piedra arenosa blanda). X toco (Gr.= parto [tocología]). tolólisis (Gr.= un edificio circular). xeno (Gr.= extrangero, extraño [xenolito-xeno- tonalita (deriva de los Alpes del Tonale en el cristal-xenomorfo]). Tirol). xero (Gr.= seco [xerofitas]). top (o) Gr.= lugar [topografía]). xilo (Gr.= madera [xilografía] toponimia (Gr. = topo = lugar, onimia = nombre) tóxico (Gr.= veneno [toxicología]). tradición (Lat. = traditio = transmisión, relato) Y trans-tra (Lat.= más allá [transatlántico]) trapps (término de orígen sueco, que significa Ylem (Gr. = sustancia primordial) gradas o escalón, el término del sueco anti- yuxta (Lat.= junto a [yuxtaponer]). guo era “trap par” y se refiere a los grandes derrames basálticos. tremalito (Gr. = trema = agujero) Z tri (Lat.= tres [tricono]). tropismo (Gr.= dirigirse a [isotropia-fototro- zoo (Gr.= animal [zoología]).

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL ANEXO 461 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:11 Página 462

B. PREFIJOS DE ORIGEN GRIEGO aritm-(o) número aritmética arqueo- arqueología prefijo/ significado/ ejemplo arteri(o)- arteria arteriosclerosis artr(o) articulación artrópodo ANEXO a-,an privación afonía, analfabeto aster(o) estrella asteroide ana- a la inversa anacronismo, anagrama astr(o) estrella astronomía anti- oposición antibiótico, antigas atmo- vapor atmósfera apo- lejos de aponeurosis;apóstrofe auto- uno mismo automóvil, autómata archi-,arqui- preeminencia archiduque;arqui- bar(o) peso barógrafo;barítono tecto bati- profundidad batial arz- superioridad arzobispo bibli(o) Biblia cata- hacia abajo cataclismo bio- vida biología di- dos diptongo bleno- mucosidad blenorragia di(a) entre diafragma;diálogo bradi- lento bradicardia dis- con dificultad disfónico braqui- corto braquianticlinal ecto- externo ectoplasma brom (o) hedor bromoformo en- dentro encerrar bronc(o) tráquea bronconeumonía end(o) dentro endomorfismo butir(o)- manteca butiroso epi sobre epidemia; epígrafe caco-çaq- malo caquexia eu- bien euforia;eufemismo calco- cobre-bronce calcografía, calcopirita exo- fuera de exometamorfismo cali- hermoso calígrafo hemi- medio hemiplejía,hemisferio cardi (o)- corazón cardiología hiper- exceso hipermetropía cefal (o)- cabeza cefalópodo hipo- inferioridad hipotérmico ceno- vacío cenotatio met(a) más allá, cambio metamorfismo cen(o)- común cenestesia pali(m) otra vez palimséstico cian(o)- azul cianosis para- contra,junto a paradoja,paramorfismo cicl(o) círculo ciclo peri- alrededor periferia, periscopio cinemat (o)- movimiento cinemática pro- delante procesión,pronombre cito- célula citología si(m),(n) con simetría, sinóptico clepto- robar cleptomanía clor(o)- verde cloro cosm(o) mundo cosmos C. TÉRMINOS GRIEGOS EMPLEADOS crio- frio crioscopía COMO PREFIJOS O QUE FORMAN cript(o)- escondido criptocristalino PARTE DE VOCABLOS ESPAÑOLES cris (o)- oro crisolito;crisantemo cristal (o) cristal cristalografía prefijos/ significado/ ejemplos crom (o) color cromatografía cron (o)- tiempo cronómetro acant(o) espina acantáceas dactil (o)- dedo dactilar acro- alto acrópolis;acróbata deca- diez decámetro actin(o) rayo de luz actinio dem(o)- pueblo demócrata aden(o)- glándula adenoides derm(o)- piel dérmico aero- aire aeronave dico- en dos partes dicotomía agro- campo agropecuario dinam(o) fuerza dinámica al(o) otro aloquímico dodeca- doce dodecaedro andro- varón androceo dolico- largo dolicocefalía anemo- viento anemómetro enter(o) intestino enterología anfi- ambos,alrededor anfibio,anfiteatro entomo- insecto entomología ant(o) flor antera;antología eo- aurora eocuartario antra(c) carbón antracita equino- erizo equinodermo antropo- hombre antropología erot- amor erotismo aristo- mejor aristocracia escaf(o)- barco batiscafo

462 ANEXO ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:11 Página 463

escato- último escatología icono- imágen iconoclasta esfeno- cuña esfenoides icter amarillez ictericia esfer(o) globo esferulita ide(o) idea ideología esquizo- hendir esquisto idio especial idiomorfismo;idiotismo estat- estable estático iso- igual isoorientación ANEXO estereo- sólido estereoscópio kilo- mil kilogramo esteto- pecho estetoscopio leuc(o) blanco leucocrático estil(o)- punzón estilolita;estilete léxico- lenguaje lexicografía estoma- boca estómago lit(o)- roca litogénesis etio- causa etiología log(o)- palabra, ciencia logarítmo etn(o)- raza etnografía macro- grande macrocristales fago- comer fagocitar mega(lo)- grande megacristal fanero- manifiesto fanerozoico melan(o) oscuro, negro melanocrático feno- aparecer fenocristal mel(o) música melodía fil(o)- amido filosofía meso- medio mesotermal filo- hoja filosilicatos meteor(o) elevado en el aire meteorito fis(io)- naturaleza física metr(o)- medida metro fito- vegetal fitología micr(o)- pequeño microcristal fleb- vena flebitis miel(o) médula mielitis fon(o)- sonido fonolita mio- músculo miocardio foto- luz fotólisis miri(a)- diez mil miriada; miriápodo fren(o) inteligencia frenopatía mis(o)- odiar misógino, misántropo galact- leche galaxia mit(o)- leyenda mitómano, mítico gam(o)- unión gameto mnemo- memoria mnemotécnico gastero- vientre gasterópodo mon(o)- único monoclinal gen- género genealogía morfo- forma morfología geo- tierra geología nau- nave naútica geront(o) viejo gerontocracia necro- muerto necrópolis ginec(o) mujer ginecología nefr(o)- riñón nefrología gir(o) círculo girasol neo- nuevo neógeno glos- lengua glossópteris;glosa neumat- aire neumático gluc- dulce glucosa neumo- pulmón neumonía glicer(o)- dulce glicerina neur(o) nervio neurología gonio ángulo goniómetro noso- enfermedad nosocomio graf(o)- escribir grafología octa-,octo- ocho octógono hect(o)- ciento hectogramo odont(o) diente odontología helio- sol heliógrafo oftalm(o)- ojos oftalmología hemat(o)- sangre hematología olig(o) poco oligoelemento hemo- sangre hemorragia onir(o)- sueño onírico hepat- hígado hepático onoma- nombre onomástica hepta- siete heptágono onto- ser ontología hetero- otro heterogeneidad ornito- pájaro ornitología hexa- seis hexágono oro- montaña orografía hidr(o)- agua hidrología orto- recto ortografía hier(o) sagrado hierofanta oste(o) hueso osteología hipno- sueño hipnosis ot(o)- oído otitis hip(o)- caballo hipocampo oxi- ácido (oxígeno) oxígeno histo- tejido histología paleo- antiguo paleontología holo- todo holocausto;holografía pan- todo panallotriomorfo homeo- parecido homeopatía pant(o)- panteón,pantógrafo hom(o)- homogéneo paqui- espeso paquidermo horo- hora horóscopo;hora pato- enfermedad patología

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL ANEXO 463 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:11 Página 464

ped- niño pediatría circum- alrededor circumpacífico penta- cinco pentágono cis-, citer- de acá cisandino pir(o) fuego pirotécnia co- unión coautor pitec- mono pitecantropo con-, com- asociación compenetración ANEXO plast- formar plástica cuadr(i) cuatro cuadrícula pleur- costado pleuresía cuadru- cuadruplicar pluto- rico plutocracia cuasi- casi cuasicristal pod(o) pie podología de-, des- negación deshacer poli- mucho polígono deci- diez decilitro proto- primero protocordillera di-, dis- separación difamación, disculpa psic- alma psicología e-,es- separación, fuera de emanación; escoger ptero- ala pterópodo ex- fuera de exportar, cesación de cargo, expre- quiro- mano quirófano sidente cir- cirugía extra- fuera de extraterritorial rin(o) nariz rinitis i-, im- privación ilegible, improcedente rizo- raiz rizópodo in-, ir- incierto, irracional sacar- azúcar sacárido infra- inferioridad infrasaturado sarco- carne sarcófago inter- entre intercalar; interceder sema- señal semáforo; semántica, significación intra- dentro intraplaca seudo- falso pseudofósil multi- mucho, numeroso multitud sider(o) hierro siderúrgia omni- todo omnívoro somat(o) cuerpo somatología pen- casi penesalino taqui- veloz taquigrafía pos(t)- después postdeposicional tauro- toro tauromaquia pre- delante de preceder tauto- lo mismo tautología pro- en vez de pronombre taxi- tasa taxímetro quinqu- cinco quinquagésimo tecn(o) arte tecnología radi (o) rayo radimetría tele- lejos telemetría re- repetición reconstruir, recargar, rechazar, teo- dios teólogo retro- hacia atrás retroceso; retrógrado terapeut- que cura terapeuta satis- bastante satisfacer term(o) calor térmico sobre- superioridad sobrecorrimiento tetra- cuatro tetrágono sub- bajo subterráneo toco- parto tocólogo super-,supra- sobre supersónico; supranacio- top(o) lugar topografía nal tóxico veneno toxicología trans-, tras- más allá transferir, transparente, urano- cielo uranografía tri- tres trigonal xeno- extranjero xenomorfo ulter- más allá ulterior xero- seco xerófila ultra- ultrarápido xilo- madera xilografía uni- uno unipersonal zoo- animal zoológico vi(z)-, vice- en vez de vicepresidente yuxta- junto a yuxtaposición

D. PREFIJOS DE ORIGEN LATINO E. ALGUNAS LOCUCIONES LATINAS Y prefijos/significado/ejemplos EXTRANJERAS DE USO FRECUENTE EN NUESTRO IDIOMA a-,ad- proximidad adyacente;abordar ab-,abs- separación abdicar, abstenerse - priva- A ción ante- delante anteayer ad hoc: Lat. A esto, para esto. Hacer una cosa ad bis-, bi- dos veces birrefringencia hoc es como decir a propósito, expresamen- biz- bizcocho te.

464 ANEXO ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:11 Página 465

ad honorem: Lat. = para dar honor. Un título currente cálamo Lat.= al correr de la pluma. ad honorem es honorario o sea el que lo dis- Escribir currente cálamo es escribir muy de fruta nada cobra. prisa y sin meditar lo que se escribe. ad libitum: Lat.= a voluntad. ad litteram: Lat.= a la letra. Citar los autores a ANEXO la letra o litteram es reproducir literalmente CH el párrafo o frase que se cita. ad referendum: Lat. =para un ulterior examen. Chi lo sa?: Ital.= quién lo sabe? Se trata de una fórmula diplomática. Una Chi va piano, va sano: quién va despacio, va proposición que se acepta ad referendum es seguro. como decir bajo condiciones. Chi va piano, va lontano: quién va despacio, alias: Lat.= de otro modo. Se emplea indican- va lejos. do un seudónimo o mote. En forma abrevia- da se escribe (a). álter ego: Lat.= otro yo. Amigo de confianza, o D auxiliar insuperable en una empresa. ante meridiem: Lat.=antes del mediodia. de facto: Lat.= de hecho. Una cosa puede exis- a posteriori: Lat.= de lo posterior. Cuando de tir de hecho pero, a veces, no de derecho o lo que ha ocurrido se infiere las causas y de jure. motivos de un hecho determinado. delenda est Carthago: Lat.=hay que destruir a a priori: Lat.= de antemano, de lo anterior. Cartago. Se emplea para designar la tenaci- Aplícase a las proposiciones que se estable- dad del enemigo que lucha hasta conseguir cen sin fundamento sólido en la experiencia. la destrucción del adversario. Con estas aut Caesar, aut nihil: Lat. o César o nada. palabras terminaba sus discursos Catón, el Dícese que César Borgia escogió esta divisa, Antiguo. que puede aplicarse a todos los hombres de de plano: Lat.= sin dificultad. Empleada en el ambición desmedida. lenguaje forense:quiere decir inmediata- mente, sin formalidades. Cominmente se dice de plano indicando facilidad para B hacer tal o cual cosa. de visu: Lat.= por haberlo visto. Lo que se bona fide: Lat.= buena fé. Puede uno equivo- conoce de visu esto es, por haberlo visto. carse de buena fe o de bona fide. divide ut regnes:Lat.= divide para reinar. Siembra la discordia entre los fuertes y lograrás dominar. Máxima política de C Maquiavelo. dixi:Lat.= he dicho. Para terminar un discurso. casus belli; Lat.= caso de guerra. Es el caso que dolce far niente: Ital.= dicho del pueblo de se presenta en las relaciones entre dos países Nápoles, es dulce no hacer nada. y que motiva el rompimiento de las hostili- Dura lex, sed lex: Lat.= la ley es dura, pero es dades. la ley. cogito, ergum sum (Lat. = pienso, luego existo) comme il faut: Francés= Como es necesario. Se aplica a una mujer o a un hombre de mérito; E una mujer comme il faut es que tiene muchas virtudes y talento. editio prínceps: Lat.= primera edición. consummátum est: Lat.= todo está consuma- eisen und blut: Alem.= hierro y sangre. do. Ultimas palabras de Jesucristo en la Famosa frase de Bismarck, el gran político, a cruz. Se dice a propósito de una catástrofe y quién se llamó el Cansiller de hierro. de la muerte. entente cordiale: Fran.= armonía cordial. córam pópulo: Lat.= en público. Hablar córam Buenas relaciones entre dos países. pópulo es hablar en alta voz y con valentía. errare humánum est: Lat.= es propio del hom-

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL ANEXO 465 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:11 Página 466

bre equivocarse. Se usa para atenuar un I error propio. est modus in rebus: Lat.= indica que en todo ibidem: Lat.= en el mismo lugar o en el mismo debe procederse siempre con decorosa caso. ANEXO mesura. idem: Lat.= lomismo. eureka: Gr.= !he encontrado!. Arquimedes id est: Lat.= esto es. Se escribe casi siempre exclamó eureka al descubrir en el baño la abreviada: i.e. ley del peso específico. in abstracto: Lat.= en abstracto. ex o ab abrupto: Lat.= con brusquedad. Hablar in ánima vili: Lat.= en un ser vil. Locución en público bruscamente, sin previa prepara- empleada, en los experimentos científicos ción en lo que va a decirse. hechos con animales (ensayo de un veneno ex cáthedra: Lat.= es hablar ex cáthedra es o medicamento peligros in ánima vili. hablar en tono doctoral. que no admite in artículo mortis: Lat.= en el artículo de la réplicas ni distinciones. muerte. Confesar se,hacer testamento in artí- excélsior: Lat.= más alto. Se emplea para expre- culo mortis. También se dice in extremis. sar la aspiración a lo muy elevado y noble. in extenso: Lat.= por entero. Tratar todos los ex officio: Lat.= Lat.= oficialmente. Por desig- temas de un asunto determinado. nación oficial de los poderes públicos. in extremis: Lat.= en último momento. Hacer ex professo: Lat.= de propósito. Hablar de una testamento “in extremis”. cosa ex professo. in fine: Lat.= al fin. Al final de un párrafo, de extra muros: Lat.= fuera de las murallas, un capítulo. Dícese, por ejemplo: Esta dis- Afuera de una circuns tancia. posición se encuentra en tal o cual artículo del Código, in fine. in memóriam: Lat.= en memoria. En conme- F moración. in péctore: Lat.= en el pecho. Significa para sus facta non verba: Lat.= Hechos, no palabras. adentros, aplicándose al pensar. Indica que las palabras son inútiles cuando in promptu: Lat.= de pronto.. De repente, de no van seguida de los hechos. improviso, en el momento. Se emplea en far niente: Ital.= no hacer nada. música. for ever: Ingl.= por siempre. in rérum natura: Lat.= en la naturaleza de las cosas. Una hipó tesis científica que no se comprueba in rérum natura no tiene valor. G in situ: Lat.= en el mismo sitio. .Los diamantes fueron hallados in situ, en la misma roca gloria victis: Lat.= gloria a los vencidos. donde se formaron. grosso modo: Lat.= de un modo grosero. Se inter nos: Lat.= entre nosotros. usa en sentido de en general. inter se: Lat.= entre ellos. ipso facto: Lat.= por el mismo hecho.

H J hábeas corpus: Lat.= que tenga el cuerpo (se sobreentiende que para ser presentado ante jure et facto: Lat.= de derecho y de hecho. el tribunal. handicap: Ingl.= en el deporte, uno de los competidores o equipo se somete a condi- L ciones especiales. hic et nunc: Lat.= aquí y ahora. Enseguida, lapsus cálami (Lat.= error escapado al correr inmediatamente. de la pluma. Se aplica en el mismo sentido hic jácet: Lat.= aquí yace. que lapsus linguae pero refiriéndose a erro- high life: Ingl.= gran vida, vida elegante. res escritos.

466 ANEXO ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:11 Página 467

lasciate ogni speranza, voi che’intrate: Ital.= Traducción latina de la inscripción griega dejad toda esperanza vosotros que entrais. que figuraba en el frontón del templo de De la Divina Comedia del Dante, está colo- Delfos. cada en la puerta de los infiernos. liberum arbitrium ( del Lat. = libre albedrio = ANEXO libertad de elección) P

per se: Lat.= por sí. De suyo, directamente. M Debe aplicarse a cuestiones filosóficas. pleno jure: Lat.= con todos los poderes. magister dixit: Lat.= lo dijo el maestro. plus ultra: Lat.= más allá. En todas las ciencias, mágnum opus: Lat.= obra magna. en todas las artes se puede ir a un más allá. mare mágnum: Lat.=mar grande. En sentido Pulchritudo splendor veritatis : Lat. = la belle- familiar significa abundancia de una cosa, y za es el resplandor de la verdad. también, abundan cia y desorden. poste restante: Franc. = lista de correos. mens sana in córpore sano: Lat.= mente sana post meridiem: Lat.= después del mediodia. en cuerpo sano. La salud del cuerpo, como Se escribe abreviado p.m. y suele usarse en lo expresa Juvenal, es condición importante el horario de ferrocarriles indicando las para la salud del espíritu. horas que siguen al mediodía, hasta la mise en scéne: Franc.= disposición del escena- madrugada. rio. Decorado, menaje; vestuario de los post scriptum: Lat.= después de lo escrito. comediantes, etc., cuando significa aparato Suele escribirse abreviado: p.s.. escénico. pot pourri: Franc.= olla podrida. Se usa indi- modus vivendi: Lat.= modo de vivir. cando un conjunto heterogéneo de muchas motu proprio: Lat.= por propio impulso. cosas que ofrecen pintorescos contrastes. En Obrar por propio impul so. música, cuando se trata de varias piezas dis- mutatis mutandis: Lat.= cambiando lo que hay tintas reunidas en una sola. que cambiar. Hechos los cambios necesa- presto: Ital.: de prisa. Usado en música. rios. prima facie: Lat.= a primera vista. primo: Lat.= primero, en primer lugar.

N Q natura non facit saltus: Lat.= la naturaleza no da saltos. Aforismo del filósofo Leibniz. quid pro quo: Lat. una cosa por otra. Error. Quiere decir que la naturaleza no crea espe- quo vadis?: Lat.= a donde vas? cies ni géneros absolutamente distintos; existe siempre entre ellos algo intermedio que sirve de lazo de unión. R necéssitas caret lege: Lat.= la necesidad carece de ley. Lo que hacemos a impulsos de una raid: Inglés= incursión. Generalmente agresi- necesidad imprescindible no se nos puede va. imputar. requiescat in pace: Lat.= descanse en paz! Nec plus ultra: Lat.=no más allá. Dícese tam- res nullíus: Lat. cosa de nadie. Lo que no per- bién non plus ultra, y significa un límite. tenece a nadie. nil novi sub sole: Lat. nada nuevo bajo el Sol. Palabras de Salomón en el Eclesiastés. non bis in ídem: Lat.= no dos veces por la S misma cosa. Axioma de jurisprudencia, en virtud del cual no puede uno ser juzgado salus pópuli suprema lex esto: Lat.= sea la ley dos veces por el mismo delito. suprema la salvación del pueblo. Máxima nosce te ípsum: Lat. conócete a ti mismo. de derecho público, en Roma.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL ANEXO 467 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:11 Página 468

sans culottes: Franc.= sin pantalones. Nombre U que se daba a los agitadores de la Revolución Francesa. Se dice en castellano: urbi et orbi: Lat.= a la ciudad (Roma) y al descamisados. mundo. Expresión que forma parte de la ANEXO savoir faire: Franc.= saber hacer. Habilidad, bendición Papal. También se dice por exten- estilo, tacto. sión: publicar una noticia urbi et orbi, es savoir vivre: Franc.= saber vivir. Adaptarse al decir por todas partes. medio en que se vive. ut infra: Lat.= como abajo. Véase: ut supra se non é vero, é bene trovato: Ital.= si no es ut supra: Lat.= como arriba. Fórmula que se cierto, está bien hallado. Hay dichos inge- emplea en los escritos para referir a lo que niosos que son graciosas mentiras. antecede. También se dice vide supra, véase sic tránsit gloria mundi: Lat. así pasa la gloria más arriba. Las locuciones ut retro y ut del mundo. Las glorias mundanales son infra tienen análogo empleo. transitorias y perecederas. Simples sigillum veri : Lat. = lo sencillo es la clave de la verdad. V sine díe: Lat.= sin fijar día. En lenguaje parla- mentario y diplomático. Aplazar la discu- vade mécum: Lat.= va conmigo. Se dice así de sión sine díe. un amigo íntimo. sine qua non: Lat.= sin lo que no. vedi Napoli e poi muori: Ital.= ve Nápoles y si vis pácem, para béllum: Lat.= si quiere la muérete después. paz, prepárate para la guerra. Quiere decir veni, vide, vinci: Lat.: vine, vi, vencí. Palabras que los pueblos deben de estar armados de César al Senado al comunicarle su victo- para que puedan hacerse respetar. ria sobre statu quo: Lat.= el estado en que se hallaban el Rey del Ponto. Se dice a propósito de los antes las cosas. Cuando dos naciones en triunfos fáciles. guerra acuerdan el statu quo, quiere decir verba volant, scripta manent: Lat.= las pala- que seguirán las cosas como estaban antes bras vuelan los escritos quedan. Hay que de romper las hostilidades. poner más cuidado en lo que se escribe que sublata causa, tóillitur effectus: Lat.= suprimi- en lo que se habla. da la causa, desaparece el efecto. verbi gratiá: Lat.= por ejemplo (v.g.). sub lege libertas:Lat.= la libertad bajo la ley. véritas ódium párit: Lat.= la franqueza engen- Cuando la libertad no está sometida a la ley, dra el odio. La franqueza es a veces peligro- que es el orden, se vuelve libertinaje. sa. sui géneris: Lat.= de su género. Algo sui géne- vía: Lat.= camino de ... ris es algo partiular, especialísimo, raro , vice versa: Lat.= lo contrario de.... extravagante. vide: Lat.= ve, mira. se usa como remisión. Sobre este asunto vide (o consulta) tal o cual súrsum corda: Lat.= arriba los corazones. Se autor. refiere a que el hombre debe tener pensa- vis á vis: Franc.= cara a cara. Sostener una con- mientos elevados. versación vis á vis. viva voce: Lat.= viva voz. Testimonio de viva voce. T voilá: Franc.= he aquí. volo, non váleo: Lat.= quiero, pero no puedo. that is the question: Ingl.= esa es la cuestión. vox pópuli, vox Dei: Lat.= voz del pueblo, voz to be or no to be: Ingl.= ser o no ser. Monólogo de Dios.. Según este adagio, rara vez se de Hamlet. equivoca la opinión unánime del pueblo. tu quoque, fili! (o tu quoque Brute!: Lat.= tú también, hijo mío! tutti quanti: Ital.= todos cuanto son. Todos sin excepción ninguna.

468 ANEXO ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:11 Página 469

F. REPRESENTACIONES POR MEDIO DE isohalinas = curvas de igual salinidad de los CURVAS mares. isocrimenas = curvas de igual temperatura isobaras = curvas de igual presión. mínima de los mares. isotermas = curvas de igual temperatura. isocasmas = curvas de igual frecuencia de ANEXO isonefas = curvas de igual nebulosidad. auroras polares. isohietas = curvas deigual precipitación isogonas = curvas de igual declinación magné- atmosférica. tica. isobrontas = curvas de igual propagación de isoclinas = curvas de igual inclinación magné- tormentas. tica. isoceráunicas = curvas de igual frecuencia de isodinamas = curvas de igual intensidad del tormentas. campo magnético. isopagas = curvas de igual frecuencia de hela- isoanómalas = curvas de igual exceso y defec- das. tos de gravedad. isopécticas = curvas de igual comienzo de isogammas = curvas de igual intensidad del heladas. campo gravitacional. isotacas = curvas de igual comienzo de deshie- isosistas = curvas de igual intensidad sísmica. lo. isocronas = curvas de igual tirmpo. isopicnicas = curvas de igual densidad de los isobasas = curvas de igual cambio del nivel del mares. hielo pleistocénico.

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL ANEXO 469 Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:11 Página 470

FE DE ERRATAS

Página 199 Williams Rosenbuch Lessing

rocas ácidas ...... ›66%...... ›65% ...... ›58% rocas intermedias...... 66-52 ...... 65-52...... 58-61 rocas básicas ...... 52-45...... 51-44 rocas ultrabásicas...... ‹45...... ‹44

470 FE DE ERRATAS ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL Geología corregido 2_Maquetación 1 13/07/10 13:11 Página 471

ÍNDICE ÍNDICE

Reconocimientos ...... 6

PRIMERA PARTE ...... 7 Prólogo ...... 9 Introducción...... 11 1. Micro y macro cosmos ...... 17 2. El sistema solar ...... 45 3. La tierra ...... 67 4. Composición química de la tierra ...... 105 5. Mineralogía ...... 113 6. Propiedades físicas de los minerales ...... 137 7. Sistemática mineral...... 151

SEGUNDA PARTE: Petrografía. Rocás ígneas, rocas sedimentarias, rocas metamórficas.. 163 8. Procesos endógenos y exógenos...... 165 9. Las rocas eruptivas ...... 173 10. Estudio de las rocas eruptivas ...... 189 11. Las rocas sedimentarias ...... 217 12. Esquema de las rocas sedimentarias ...... 231 13. Concepto de facies sedimentarias ...... 247 14. Metamorfismo ...... 269 15. Ciclo geológico ...... 283

TERCERA PARTE ...... 291 16. Geología estructural ...... 293 17. Geomorfología...... 319 18. Nociones de paleontología y estratigrafía ...... 347 19. Geología económica ...... 375 20. Teorías orogénicas...... 383 21. Conceptos sobre tectónica de placas ...... 393 22. Algunos conceptos sobre paleoclimatología ...... 417 23. Agua dulce...... 425 24. Breve historia de la geología...... 435

Bibliografía...... 441

Abreviaturas usadas en el texto ...... 445

ANEXO. Léxico de términos geológicos de raíces principalmente griegas y latinas ...... 447

Fe de erratas...... 470

ELEMENTOS DE GEOLOGÍA GENERAL ÍNDICE 471