TEMA 1: APROXIMACIÓN AL TRABAJO CIENTÍFICO EN GEOLOGÍA
1. LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA: Conjunto de procedimientos utilizad...
la que se está probando en el experimento. Esta condición que distingue al grupo
experimental se denomina factor variable....
“Geología es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierra”.
“Geología es la ciencia que concierne a la Tierra y los ...
1.6.PRINCIPIOS DE GEOLOGÍA
Principio del actualismo: “El presente es la clave para comprender el pasado”
Es decir, que los...
modelos mentales. No sirven para guiarnos por el mundo y nuestras acciones responden a
nuestros modelos. Individuos distin...
minerales valiosos, utilizan técnicas más sofisticadas, por ejemplo, equipos que miden la
transmisión de las ondas sísmica...
Consiste en analizar los ecos debidos o al rebote de ondas sonoras producidas por una
pequeña explosión provocada en la su...
3.3.2.1. Componentes de un sistema de teledetección.
► SENSOR: Cámaras situadas en aviones o satélites (+800km.)
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Tema 1 aproximación al trabajo científico en biología

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Apuntes tema 1 de geologia de 2º de bachillerato

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Tema 1 aproximación al trabajo científico en biología

  1. 1. TEMA 1: APROXIMACIÓN AL TRABAJO CIENTÍFICO EN GEOLOGÍA 1. LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA: Conjunto de procedimientos utilizados para explicar fenómenos del mundo que nos rodea. Utiliza de guía el método científico. 1.1.Características de la investigación: El trabajo planificado, la búsqueda de soluciones a problemas, partir de los conocimientos existentes, es cualitativa y cuantitativa, obtiene resultados, es un trabajo en equipo. 1.2.MÉTODO CIENTÍFICO: Los científicos usan el método científico al intentar explicar la naturaleza. El método científico es una manera de recopilar información y comprobar ideas. Es la manera de hallar respuestas a las interrogantes sobre la naturaleza. EL MÉTODO CIENTÍFICO ES UN PROCESO CONTÍNUO. El método científico consta de los siguientes pasos generales: 1. Hacer observaciones 2. Formular una hipótesis 3. Someter a prueba la hipótesis (experimentación) 4. Análisis de resultados. 5. Establecimiento de una ley científica 6. Comunicación De resultados. 1.2.1. Búsqueda y selección de información 1.2.2. La formulación de hipótesis. Una observación o serie de observaciones llevan al científico a hacer una o más preguntas. La formulación de la pregunta hace que el científico plantee una hipótesis. La hipótesis es la posible contestación a una pregunta sobre la naturaleza, basada en observaciones, lecturas y conocimientos de un científico. Requisitos de la hipótesis Formulada en términos claros y concretos. Debe explicar la relación causa-efecto entre los hechos. A ser posible, ha de formularse en términos cuantitativos. Comparable. Objetiva. Probada y reproducible. 1.2.3. Experimentación y conclusiones: La prueba científica de una hipótesis se llama experimentación. El científico debe diseñar un experimento para probar la hipótesis que plantea. Un experimento incluye generalmente: el grupo control y el grupo experimental. El grupo experimental difiere del grupo control en una condición que es
  2. 2. la que se está probando en el experimento. Esta condición que distingue al grupo experimental se denomina factor variable. Tipos de variables VARIABLE DEPENDIENTE: Condición en la que queremos intervenir, no es posible modificarla intencionalmente Esta variable cambiará según la modificación de la variable independiente VARIABLE INDEPENDIENTE: Condición que el investigador manipulará de forma controlada. Cuando se realiza un experimento, se deben anotar las observaciones exactas tanto del grupo experimental como del grupo de control. Todas estas observaciones conforman los datos del experimento. Para que los datos que se obtienen de un experimento sean confiables, debe obtenerse información suficiente. Finalmente los datos deben organizarse y analizarse. Actualmente, los científicos tienen computadoras que reducen notablemente el tiempo que toma esa tarea. 1.2.4. Las conclusiones y las teorías La información que se obtiene de un experimento se analiza con el fin de comprobar si se confirma o no la hipótesis original. Una hipótesis puede afirmarse o no con la experimentación. Si apoya hipótesis válida Si no apoya hipótesis no válida Una teoría es una explicación de algo en la naturaleza, que se ha demostrado repetidas veces. En ciencia, una teoría es una explicación que tiene un alto grado de confiabilidad. Las teorías científicas pueden cambiar y en algunos casos aparecen nuevas teorías que las sustituyen. Ej. La teoría atómica se ha modificado en varias ocasiones Además de las teorías, la ciencia tiene leyes o principios. Una ley científica es una descripción de algún aspecto de la naturaleza. La ley de Allen dice que algunas partes del cuerpo de un animal, como las orejas, son más pequeñas en los climas fríos que en los climas cálidos. 1.2.5. Comunicación de resultados. 1.3.OBJETO DE ESTUDIO DE LA GEOLOGÍA Etimología de la palabra Geología: Gea = Tierra Logos = Tratado, Estudio
  3. 3. “Geología es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierra”. “Geología es la ciencia que concierne a la Tierra y los materiales de los que está constituida, los procesos que los formaron durante el tiempo geológico y el modelado de su superficie en el pasado y en el presente”. 1.3.1. La Geología una ciencia joven. Se originó en el siglo XVIII y se desarrolla plenamente en el s. XX. Requiere: del conocimiento de las llamadas ciencias exactas: Matémáticas, Física y Química, de sus propias observaciones y principios. La Geología es la ciencia que más datos proporciona sobre el medio físico. La Geología no siempre se puede ajustar a las leyes establecidas por las ciencias clásicas. La Geología tiene una componente histórica que no es susceptible de la formulación de generalizaciones o leyes en la misma medida que otras, las cuales se pueden expresar como función de las lIamadas Ciencias Exactas (Matemáticas, Física y Química). 1.3.2. ¿Qué estudia la geología? La Tierra: su estructura, sus capas, su origen. Para ello está la geofísica, de donde surge la teoría principal de la geología la tectónica de placas que se encarga de explicarnos la movilidad de las capas del planeta, especialmente la litosfera. La Tierra como astro y es estudio del resto de los astros es competencia de la astronomía. Las rocas que forman la Tierra, son diferentes en composición y estructura. Para ello está la petrología. La estructura de los materiales que forman las rocas, competencia de la mineralogía y cristalografía para lo que usan los conceptos de geoquímica. La deformación de estas rocas la estudia la tectónica. Los restos de seres vivos encontrados en las rocas los estudia la paleontología, para lo que no están de más conocimientos de biología. La colocación y disposición de los materiales que forman las rocas los estudia la estratigrafía. La creación de modelos que representen la superficie de la corteza terrestre mediante la elaboración de mapas es competencia de la Geodesia. Numerosas disciplinas se derivan de una ciencia tan completa e histórica como la Geología. 1.4.RELACIÓN HOMBRE Y GEOLOGÍA. 1.5.GRANDES TEORÍAS GEOLÓGICAS Catastrofismo, a veces conocidos como diluvialismo. Cambios bruscos en un corto espacio de tiempo de actuación. Ej.: diluvio universal. La Tierra tendría sólo miles de años de antigüedad. Pruebas: terremoto, erupción volcánica, inundación, etc. Uniformismo o actualismo. El funcionamiento actual de la naturaleza debe ser igual o semejante al del pasado. Cambios lentos. Largos espacio de tiempo de actuación. Pruebas: el movimiento de las placas litosféricas; los procesos erosivos y la meteorización. Neocatastrofismo: el registro geológico es el resultado de la acción de los procesos lentos o graduales y de la intervención puntual de procesos
  4. 4. 1.6.PRINCIPIOS DE GEOLOGÍA Principio del actualismo: “El presente es la clave para comprender el pasado” Es decir, que los procesos geológicos que tienen lugar en la Tierra en la actualidad se pueden utilizar para interpretar los procesos que tuvieron lugar en el pasado geológico. Aunque también es cierto el principio contrario ( el pasado es la clave para comprender el presente) Principio de uniformidad de los procesos. Los procesos geológicos en el pasado han ocurrido de igual forma que en la actualidad. Principio de superposición de estratos. (Nicholas Steno 1669). En una secuencia no deformada de rocas sedimentarias la roca más antigua está en el estrato más profundo y la más joven en el estrato superior. Es decir, los estratos se depositan inicialmente horizontales, situándose los más antiguos debajo. El principio de superposición de estratos permite establecer el orden de sucesión de los estratos en una zona determinada, es decir, determinar la antigüedad relativa de cada uno de ellos. Principio de sucesión faunística. La flora y fauna fósil aparecen en el registro geológico con un orden determinado. Pudiendo reconocerse cada periodo geológico por sus fósiles característicos. Principio de las relaciones de corte (tectónicas o magmáticas). Este principio establece que las intrusiones ígneas, las fallas y los pliegues son más jóvenes que las rocas a las que afectan. Principio de las relaciones de inclusión. Un fragmento de roca incluido o incorporado en otro es más antiguo que la roca huésped. Principio de desarrollo del paisaje. Los paisajes con mayor relieve topográfico son más jóvenes que los de menor relieve. Así, la determinación de la intensidad del relieve que existe en una región permite inferir en cierta medida la antigüedad relativa del mismo. 1.7.ENFOQUE REDUCCIONISTA O ENFOQUE HOLÍSTICO Método reduccionista o analítico: consiste en dividir o fragmentar nuestro objeto de estudio en sus componentes más simples y observarlos por separado. Método holístico o sintético. Trata de estudiar el todo o la globalidad y las relaciones entre sus partes sin detenerse en los detalles. Se ponen de manifiesto las propiedades emergentes. El todo es más que la suma de las partes 1.8.USO DE MODELOS Para el estudio de la dinámica de sistemas se utilizan modelos, es decir: versiones simplificadas de la realidad. Se denominan variables a los aspectos mensurables de esa realidad. Un modelo no es aplicable fuera del entorno para el que fue formulado. TIPOS DE MODELOS A) MODELOS MENTALES: Lo que guardamos en nuestra mente no es la realidad, sino sus
  5. 5. modelos mentales. No sirven para guiarnos por el mundo y nuestras acciones responden a nuestros modelos. Individuos distintos tienen modelos mentales distintos B) MODELOS FORMALES: Son modelos matemáticos que también son aproximaciones a la realidad. Utilizan ecuaciones que asocian las variables. Son una herramienta para representar la realidad de la forma más concreta y precisa posible. 1.9. LA TIERRA COMO SISTEMA. La tierra como sistema de caja negra. La Tierra sería un sistema cerrado, intercambia energía pero no materia. Autorregula su temperatura. Tipos de sistemas de caja negra: abiertos, cerrados y aislados. La tierra como sistema caja blanca. Interactúan los cuatro subsistemas terrestres: geosfera, hidrosfera, atmosfera y biosfera. Según autores también la criosfera. S (clima) = A U H U B U G U C Equilibrio dinámico 2. EL TRABAJO DE LOS GEÓLOGOS Son los científicos que estudian la composición, la estructura y la dinámica de la geosfera. Sus investigaciones pueden aportar: conocimiento científico sobre la Tierra, la prospección de recursos geológicos, la previsión de riesgos geológicos o la evaluación de las características del terreno para la ejecución de obras públicas. 2.1.Estudios que requieren conocimientos de Geología: Geología, Ingeniería geológica, Ingeniería Geomática y Topografía, Ingeniería del Medio Natural, Ingeniería en Tecnología Minera/ Ingeniería Geológica/Ingeniería en Recursos Energéticos, Combustibles y Explosivos, Ingeniería Geomática y Topografía, Ingeniería de Montes, Ingeniería de Agrónomos, Ciencias ambientales, Ciencias del Mar, Biología, Física, Qímica. 2.2.Ramas de la geología y relación con otras ciencias. 2.3.EL TRABAJO DE LOS GEÓLOGOS Los geólogos obtienen sus resultados tras realizar tres tipos de tareas: Trabajo de campo. Toman muestras y datos sobre el terreno a estudiar. Trabajo de laboratorio. Analizan las muestras recogidas en el campo, utilizando diferentes métodos: observación de las muestras con el microscopio, análisis químicos de las muestras, o pueden realizar otros análisis, por ejemplo, el paleomagnetismo de las muestras. Trabajo de gabinete. Se estudian y ordenan las anotaciones, se interpretan los resultados, por último, se elaboran las conclusiones y se publican de los resultados. 2.3.1. El trabajo de campo Los geólogos pueden recoger diferentes datos en función de la investigación a realizar: en investigaciones sobre las rocas superficiales se recogen muestras de fósiles y rocas. En investigaciones destinadas a la prospección de recursos, como carbón, petróleo y otras rocas o
  6. 6. minerales valiosos, utilizan técnicas más sofisticadas, por ejemplo, equipos que miden la transmisión de las ondas sísmicas o las corrientes eléctricas o los propios sondeos. Otras investigaciones científicas de mayor envergadura utilizan también equipos sofisticados, como los gravímetros, geófonos. No es extraño que el trabajo de campo lo realizan en el mar, a bordo de barcos de investigación geofísica. 2.3.2. El trabajo de laboratorio y de gabinete En las investigaciones geológicas se utilizan diferentes técnicas e instrumentos para estudiar las muestras de rocas y minerales en el laboratorio y en el gabinete. El gravímetro mide pequeñísimas variaciones en el campo gravitatorio, detectando la presencia de materiales especialmente densos o anormalmente poco densos en el subsuelo. El magnetómetro permite medir la intensidad y la dirección del magnetismo que produjo la orientación de ciertos minerales férricos de algunas rocas. El sismógrafo capta el paso de las ondas sísmicas producidas por los terremotos, lo que permite localizar el foco sísmico y averiguar la estructura interna de la Tierra. Los geófonos son micrófonos que captan los ecos de ondas sonoras producidas por pequeñas explosiones, para averiguar la estructura de las rocas del subsuelo. El microscopio petrográfico es un microscopio óptico normal al que se le han añadido dos filtros polarizadores, que solo dejan pasar la luz que vibra en un plano, absorbiendo el resto de los rayos luminosos que vibran en planos diferentes. La luz polarizada la forman ondas que vibran en planos paralelos. Uno de los filtros, llamado polarizador, está fijado al microscopio y permanece estático, mientras que el segundo filtro, el analizador, puede girarse 90º. Si el segundo filtro tiene la «rejilla» perpendicular a la del primero, la luz polarizada no puede pasar. En el microscopio petrográfico estos filtros se llaman nícoles, y por el giro del segundo puede ponerse paralelo al polarizador (posición de nícoles paralelos) o perpendicular (posición de nícoles cruzados). Muchos minerales tienen anisotropía óptica, pueden girar el plano de vibración de la luz que los atraviesa. La luz pasa al poner un mineral anisótropo entre el polarizador y el analizador. Para observar una roca por transparencia al microscopio petrográfico es necesario preparar una lámina delgada de la muestra. Para ello se corta la muestra de roca con una sierra de diamante, obteniéndose una cara plana de unos 2 × 4 cm aproximadamente. A continuación, la superficie se pule con una pulidora y se pega sobre un portaobjetos. Por último se corta una lámina de roca lo más fina posible, que se pule primero con un abrasivo grueso y luego con abrasivos cada vez más finos. Se concluye el trabajo cuando adquiere un grosor de 30 micras. 3. LOS MÉTODOS DIRECTOS E INDIRECTOS DE ESTUDIO Los métodos directos de estudio son aquellos que proporcionan datos contrastables de lo que se está investigando. El material es accesible y puede ser manipulado. Se utilizan para estudiar la superficie de la Tierra, y en algunos casos, el estudio del interior terrestre (lavas). Los métodos indirectos de estudio se aplican para obtener información de los objetos que no podemos manipular directamente. 3.1.Método sísmico (indirecto)
  7. 7. Consiste en analizar los ecos debidos o al rebote de ondas sonoras producidas por una pequeña explosión provocada en la superficie, o por un terremoto de gran magnitud, en este caso pueden ser registradas en todos los sismógrafos de la Tierra, aportan información sobre la estructura más profunda. Permite detectar las superficies de separación entre materiales de distinta composición o de diferente estado, ya que desvían (reflejan o refractan) las ondas sísmicas. Los cambios de la trayectoria producen zonas de sombra, donde no se reciben ondas P ni ondas S. Las superficies en las que se originan alteraciones reciben el nombre de discontinuidades sísmicas. 3.2.Otros métodos indirectos Método gravimétrico. Detecta las pequeñas variaciones del campo gravitatorio debidas a la distribución de las masas rocosas en el interior terrestre. Mediciones de isótopos. Tienen muchas aplicaciones, por ejemplo, las proporciones de los isótopos 16O y 18O de una muestra de carbonato de calcio de un fósil marino permite saber la temperatura del agua en la que vivió el organismo. Dataciones radiométricas. Se utilizan para conocer la edad de una muestra de roca. Estudio de meteoritos. Sus análisis nos permiten saber cuál es la composición media de la Tierra. Se pueden utilizar para datar la edad de nuestro sistema planetario. 3.3.NUEVAS TECNOLOGÍAS AL SERVICIO DE LA GEOLOGÍA. Si aumenta la tecnología, aumenta la explotación de los recursos y por tanto aumentan los impactos ambientales. En los últimos años la informática ha dado lugar a una gran revolución en las costumbres sociales. El acceso a internet, la telefonía móvil, los satélites espaciales han permitido grandes avances, entre ellos la posibilidad de entender mejor todo lo relativo al funcionamiento del medio ambiente. Las principales tecnologías empleadas en los estudios geológicos y medioambientales son: sistemas informáticos, teledetección, los GPS, los SIG y otros sistemas telemáticos. 3.3.1. Sistemas informáticos y simulación. Modelos que simulan el comportamiento natural de determinadas variables para determinar un comportamiento. 3.3.2. Sistemas de teledetección. Teledetección: técnica que permite la observación a distancia y la obtención de imágenes de la superficie desde sensores en aviones o satélites. Todas las tareas que pueden realizarse a partir de imágenes tomadas por satélites artificiales, se consideran aplicaciones de la teledetección. Actualmente hay más de veinte satélites artificiales que toman imágenes constantemente de la superficie terrestre o del espacio con fines no militares, como los satélites Envisat, Meteosat, NOAA, Nimbus, Terra y Acqua. La utilización de estas imágenes tiene muchos fines: predicción meteorológica, evaluación de la humedad del suelo, comprobación de las superficies destinadas a ciertos cultivos, vigilancia de incendios, comprobación del nivel de los embalses, medición de la temperatura de la atmósfera a diferentes altitudes, etc.
  8. 8. 3.3.2.1. Componentes de un sistema de teledetección. ► SENSOR: Cámaras situadas en aviones o satélites (+800km.) ► En función de la ENERGÍA DETECTADA: Pasivos: Capta energía externo al sensor, del sol o emitida por elementos terrestres y activos: Emite energía y capta el reflejo producido por la superficie terrestre. ► CENTRO DE RECEPCIÓN: Se transmite información digital a la tierra. Se corrige imperfecciones y se destacan algunos elementos. ► SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN: 3.3.3. Los sistemas de información geográfica (SIG). Programas informáticos que contienen una gran cantidad de datos de una zona organizados en capas. Base de datos con información geográfica. Se puede gestionar fácilmente toda la información sobre un territorio. El desarrollo de los ordenadores y de la red Internet ha facilitado el acceso a diferentes sistemas de información geográfica (SIG). Estos sistemas ofrecen informaciones diversas: mapas, fotografías aéreas y de satélite, datos de poblaciones, de producciones agrícolas, etc. En muchos casos, la información de las bases de datos de un SIG se puede presentar en capas, estas se van superponiendo según la información que se necesite: los ríos, las carreteras, las poblaciones, la toponimia, los cultivos, etc. Estos sistemas permiten a su vez realizar diferentes cálculos, como distancias, rutas óptimas o superficies de campos. 3.3.4. Sistemas de Posicionamiento Global. Sistema formado por unos aparatos que nos permiten conocer nuestra posición exacta sobre la superficie terrestre, gracias a la triangulación de las señales emitidas por satélites. Los SPS más importantes son dos: el sistema GPS y el Galileo. Están formados por un conjunto de satélites artificiales que orbitan la Tierra. Cuando el receptor capta las señales de tres o más satélites puede realizar un cálculo y determinar su posición exacta sobre la superficie de la Tierra (latitud, longitud y altitud sobre el mar). 3.3.5. Satélites de observación terrestre. 3.3.6. Sistemas de alerta temprana. Un sistema de alerta temprana es cualquier dispositivo capaz de detectar una anomalía indicativa de que un riesgo está materializándose en forma de catástrofe. Los detectores de humo en los pasillos y habitaciones de un edificio son un SAT, igual que lo son la red de sismógrafos y termómetros que permiten saber si un volcán está entrando en actividad, o las boyas que detectan el paso de un tsunami. La ONU impulsó el desarrollo de los sistemas de alerta temprana (SAT) para predecir, en la medida de lo posible, las catástrofes naturales tales como ciclones tropicales, tsunamis, lahares, erupciones volcánicas, incendios forestales e inundaciones.

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