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Geología es la ciencia que se encarga del estudio de la historia, la
composición, la estructura y los procesos de la Tierra, de acuerdo
con su registro en las rocas.
La unidad de tiempo en geología es el millón de años.
GEOLOGIA ANTECEDENTES, DEFINICIÓN Y GENERALIDADES
El estudio de la Tierra de manera
aislada fue objeto de interés en la
antigüedad, pero la Geología como
ciencia se inicia en los siglos XVII y
XVIII obteniendo su mayor
desarrollo en el siglo XX, donde
diversas ramas de la Geología se
encargan del anterior propósito.
(de las palabras griegas GEOS y LOGOS), se
define como estudio de la TIERRA.

El escocés James Hutton (1726-1797) es considerado el primer geólogo
moderno, por sus conferencias "Teoría de la Tierra para la Sociedad Real
de Edimburgo" presentadas en 1785. En su ponencia, sostiene que la
Tierra debería ser más antigua de lo que se suponía, pues no de otro modo
las montañas pudieron erosionarse y los sedimentos formar en el fondo
del mar las nuevas rocas que luego afloran a la superficie, donde se
convierten en tierra seca; Hutton publica estas ideas en 1788, y luego una
versión de las mismas en dos volúmenes, bajo el título “Theory of the
Earth” (1795), con las cuales cambia radicalmente la percepción de la edad
de la Tierra y el ciclo de las rocas.

Más adelante el británico Charles Lyell (1797-1875) publica su famoso libro
“Principios de geología” (1830) donde reafirma las anteriores ideas de que la Tierra
era el resultado de procesos geológicos lentos y graduales, como: erosión,
movimientos sísmicos, vulcanismo e inundaciones, teoría Uniformista opuesta a la
tesis del Catastrofismo según la cual el modelado de la Tierra se habría dado como
consecuencia de grandes catástrofes.
Posteriormente en la segunda mitad del siglo XIX, hubo varias estimaciones basadas
en cálculos y en modelos físicos.

La teoría de la tectónica global o de placas de los años 60 ofrece hoy
explicaciones plausibles a la mayoría de los fenómenos y hechos geológicos
tales como la formación de montañas, océanos, localización de volcanes y
epicentros sísmicos, etc., quedando sin embargo algunos puntos oscuros por
resolver. En la actualidad las ciencias geológicas están adquiriendo mayor
importancia para enfrentar la escasez de materias primas y energéticas y los
problemas ambientales. Esto exige el conocimiento profundo de la geología
del terreno y el concurso de personal especializado en geología, geotecnia,
geofísica y geoquímica, entre otras disciplinas y profesiones.
Los estudios geológicos son
también necesarios en obras
de ingeniería civil, como
presas, autopistas y
edificaciones y sobretodo en
los trabajos relacionados con
el ordenamiento del
territorio y la conservación
del medio ambiente.

SUBDIVISION DE LA GEOLOGIA:
• FISICA: estudio de los materiales de la tierra
(minerales y rocas), así como los procesos que
operan dentro y fuera de la superficie de la
tierra.
• HISTORICA: estudia el origen y evolución de la
tierra, sus continentes, océanos, atmósfera y
la vida.

La tierra es un planeta complejo dinámico que ha cambiado
continuamente desde su origen hace unos 4600 millones de años.
Estas transformaciones son el resultado de procesos internos y
externos que interactúan y se afectan entre sí conduciendo a las
características que observamos en el presente. Se puede pensar en la
tierra como un sistema formado por varios subsistemas o partes
relacionadas que interactúan unos con otros en forma compleja.
La atmósfera, hidrosfera, biosfera, litósfera, manto y núcleo pueden
ser considerados subsistemas de la Tierra.

La mayor parte de los
conocimientos que tenemos
sobre la estructura del interior
de la Tierra y las propiedades
físicas de las diferentes capas
que la constituyen provienen
de la Geofísica y,
especialmente, de los datos
suministrados por las ondas
sísmicas.

• La densidad de la tierra aumenta
continuamente con la
profundidad, es decir, no hay
inversiones generalizadas de
densidad
• El promedio de la densidad de la
Tierra es de 5.5, lo que indicaría
que la tierra es 5,5 veces más
pesada que un volumen
equivalente de agua; en la
corteza se tiene un promedio de
2.67 lo cual indica que en el
interior de la Tierra existen
materiales mucho más pesados.

LA TIERRA CONSTA ESENCIALMENTE DE TRES CAPAS:
• NÚCLEO: está dividido
esencialmente en dos capas
gruesas, constituido de Níquel y
Fierro, con gravedad especifica
de 10; un radio medio de 3400
km y comprende aprox. el
27.3% de la masa terrestre.
• MANTO: tiene un espesor de
entre 2861 y 2891 km
aproximadamente según se
trate de manto subcontinental
o suboceánico. Es sólido todo
él aunque hay una capa, el
canal de baja velocidad, en la
cual las rocas tienen un
comportamiento más plástico
que las de encima o debajo.
• CORTEZA: También sólida,
espesor de 35 km en los
continentes y de 5 km en los
océanos, y dividida en dos
capas, la inferior: gabro o
basáltica y la superficial:
granítica.
En promedio la corteza tiene
2.67 de densidad.

Al igual que todos los planetas terrestres, el interior de
la Tierra es diferenciada.
Esto significa que su estructura interna consiste en
capas, dispuestas como la piel de una cebolla, una tras
otra y se distingue de la anterior por sus propiedades
químicas y geológicas, así como por las grandes
diferencias en la temperatura y la presión.
Las diferentes capas de la tierra también son llamadas
esferas de la tierra, por eso su nombre acaba siempre
en esfera: Atmosfera, Hidrosfera y Geosfera.
La geosfera se divide a su vez en otras capas.
Veamos cuales son las capas de la tierra.
Cada capa tiene sus propias propiedades, composición
y características que afecta a muchos de los procesos
clave de nuestro planeta.
Una primera y más importante clasificación es en capas
externas e internas.

Capas Externas de la Tierra
– Atmósfera: elementos gaseosos. Es la capa
gaseosa (gases) que envuelve a la superficie de
la tierra y la más externa de todas las capas.
Está formada por todos los gases que
componen el aire ( 78% de nitrógeno, 21% de
oxígeno y pequeñas cantidades de otros gases,
como dióxido de carbono y vapor de agua).
La atmósfera tiene un grosor aproximado de
1.000 km y se subdivide en otras 5 capas
diferentes: troposfera, estratosfera, mesosfera,
termosfera y exosfera.
– Hidrosfera: elementos líquidos. La hidrosfera
engloba la totalidad de las aguas del planeta,
incluidos los océanos, mares, lagos, ríos y
las aguas subterráneas. OJO en esta capa el
agua puede estar en estado sólido, líquido o
gaseoso.
Esta capa ocupa las tres cuartas partes de la
superficie terrestre.

Capas Internas de la Tierra
Desde la superficie hasta el interior de la tierra.
También se conoce como Geosfera y en ella están todos los elementos
sólidos.
Está estructurada en diferentes capas según su composición:
Las zonas que separan una capa de otra se llaman discontinuidades.
Como ves en la siguiente imagen cada una tiene un nombre diferente.

– Corteza: Es la capa más superficial de la
tierra. su espesor varía entre 12 Km en los
océanos y 80Km en las zonas montañosas
de los continentes. Es una capa rocosa
(formado por rocas).
Hay corteza oceánica, que es el fondo de
mares, océanos y ríos, su espesor varía
entre 5 y 10 km, y corteza continental, que
sería el resto de la superficie terrestre
desde la superficie hasta los 70Km
aproximadamente.

– Manto: El manto se extiende desde los 35-45 kilómetros hasta
los 2.900, lo que significa aproximadamente la mitad del radio
de la Tierra y representa el 87% del volumen total de la Tierra.
Constituida por rocas más densas, donde predominan los
silicatos.
El manto contiene una enorme cantidad de agua (se estima que
muchísima más que el océano) en estado de fluido supercrítico
a altas temperaturas y presiones.
El Manto se presenta en estado sólido a excepción de una
delgada capa que se sitúa entre los 70 y 250 kilómetros que
recibe el nombre de Astenosfera.
El manto se puede subdividir en 3 zonas diferentes
– Manto superior. Comienza en la zona del Moho (zona de
separación del manto de la corteza) y abarca unos 400 Km. de
profundidad.
– Zona de transición. Es la zona intermedia entre el manto
superior y el inferior. Tiene un espesor de 300 Km
– Manto inferior. Es la capa del manto que se localiza entre 700
y 2900 Km de profundidad.

– Núcleo: El núcleo de nuestro planeta,
también llamado endosfera, es una gigantesca
esfera metálica que tiene un radio de 3.485
km, es decir, un tamaño semejante al planeta
Marte, siendo la capa más interna de la tierra.
Está formado principalmente por hierro y
níquel, con agregados de cobre, oxígeno y
azufre.
Es una capa bastante peculiar por el hecho de
que se encuentra fundida, al menos
parcialmente, debido a las altas temperaturas
que existen en esa zona.
La temperatura en el núcleo puede superar los
6700 °C.
Las temperaturas en el interior de la tierra van
aumentando según aumentamos la
profundidad.

Otras Capas de la Tierra
Tenemos otras capas que abarcan varias capas de las anteriores.
– Litosfera: Esta capa es la superficie de la tierra formada por la corteza y la zona más
externa del manto estando formada por materiales sólidos.
Tiene un grosor aproximado de unos 120Km y está formada por los continentes.
Llamamos continentes a cada una de las grandes extensiones de tierra en las que se
considera dividida la superficie terrestre.
Es una capa que flota sobre la astenosfera, otra capa que veremos más adelante.
La litosfera está dividida en placas gigantes que ajustan como piezas de un rompecabezas
alrededor del globo terráqueo llamadas placas tectónicas.
Fíjate que el agua no forma
parte de la litosfera, sino de
la hidrosfera, pero si lo que
llamamos corteza oceánica,
es decir el fondo de los
océanos, mares y ríos. La
corteza continental es de
mayor anchura ya que está
por encima de las aguas.

– La astenosfera: es una capa que se encuentra justo por debajo de la litosfera,
situada a una profundidad media de 660 km.
Realmente esta capa es una parte del manto superior.
– La Biosfera: También llamada esfera de la vida, es la parte o capa de la tierra
donde hay vida.
La capa incluye alturas utilizadas por algunas aves en sus vuelos, de hasta diez
kilómetros sobre el nivel del mar y las profundidades marinas a unos 10
kilómetros de profundidad.
Como ves la biosfera tiene parte de la atmósfera, de la hidrosfera y por supuesto
de la corteza terrestre.
Otra Forma de Clasificar las Capas
de la Tierra
– La Tierra sólida: Núcleo, Manto y
Corteza.
– La Tierra
fluida: Hidrosfera y Atmósfera.
– La Tierra viva: la Biosfera.

Los conocimientos teóricos de la Geología, combinados con la
práctica y la experiencia, tienen una importante aplicación para
resolver problemas que se presentan, en las grandes obras de
ingeniería civil.
IMPORTANCIA DE LA GEOLOGÍA EN LA INGENIERÍA
Es aceptado unánimemente que el
éxito y la economía de una obra de
ingeniería, dependen
principalmente del grado en que la
estructura quede adaptada a las
condiciones geologías del terreno
en que se construye, al grado que
para fines de cálculo, se tiende a
considerar a las masas rocosas o de
suelos, como una parte integrante
de la estructura.

RELEVANCIA TECNICO-ECONOMICA DE LA GEOLOGIA:
A- Exploración de recursos minerales energéticos.
B- Resolución de problemas ambientales (pericias).
C- Búsqueda de agua subterránea para las
necesidades crecientes de comunidades e industrias.
D- Inspección de contaminaciones y propuestas
para limpiarlas.
E- Ubicación de presas, plantas de energía y depósitos de deshechos.
F- Proyectos de edificios resistentes a terremotos.
G- Predicciones de corto y largo alcance sobre terremotos, erupciones volcánicas y
elaboración de planes de contingencia en caso de desastres naturales.

•En los problemas que requieren la aplicación de la
Geología a la ingeniería civil, se hace necesaria la
colaboración entre los profesionistas de ambas disciplinas,
ya que sus criterios y sus puntos de vista son muy
diferentes. Ante un problema determinado el ingeniero
geólogo fundamentalmente reacciona haciendo un
análisis cualitativo de la situación. Estudia las
características de los elementos que están provocando el
fenómeno y sus relaciones con las condiciones
estratigráficas y estructurales de las rocas y de los suelos,
con las de las aguas superficiales o subterráneas, y emplea
sus conocimientos y su experiencia para llegar a una
solución práctica.

Frente al mismo problema, el ingeniero civil utiliza datos
cuantitativos, a través de levantamientos topográficos, toma de
muestras y pruebas de campo o ensayes in situ o en el
laboratorio. La solución que da al problema es numérica, con la
aplicación de factores de seguridad que dependen principalmente
de su experiencia.

•Las soluciones propuestas
por los dos profesionistas
pueden ser similares, o bien
distintas, pero ambas
acertadas,
•Lo mejor es conjugarlas para
llegar a una solución conjunta
en la que habrán sido
tomadas en cuenta todas las
posibilidades de
investigación.

El ingeniero civil se enfrenta a una gran variedad de
problemas, en donde el conocimiento de la geología es
muy importante en esta ciencia, como:
• Conocimiento sistematizado de los materiales.
•Los problemas de cimentación son esencialmente
geológico. Los edificios, puentes, presas, y otras
construcciones, se establecen sobre algún material
natural.
• Las excavaciones se pueden planear y dirigir más inteligentemente y realizarse con mayor
seguridad.
• El conocimiento de la existencia de aguas subterráneas, y los elementos de la hidrología
subterránea, son excelentes auxiliares en muchas ramas de la ingeniería práctica.
• El conocimiento de las aguas superficiales, sus efectos de erosión, su transporte y sus
sedimentaciones, es esencial para el control de las corrientes, los trabajos de defensa de
márgenes y costas los de conservación de suelos y otras actividades.
• La capacidad para leer e interpretar informes geológicos, mapas, planos geológicos y
topográficos y fotografía, es de gran utilidad para la planeación de muchas obras.
•La capacitación para reconocer la naturaleza de los problemas geológicos.

Para ilustrar los temas de los cuales trata la
geología física, una buena herramienta es el
ciclo de las rocas, el cual permite describir los
principales fenómenos a los cuales están
sometidos las rocas y los suelos
3.2 CICLO DE LAS ROCAS

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