Introducción a los Procesos Geológicos

Los procesos geológicos se clasifican en dos tipos principales según su capacidad de movilización de fragmentos:

• Pasivos

  Producen la disgregación de la roca, pero sin movilización de los fragmentos originados. Corresponden con los distintos agentes atmosféricos y los seres vivos. El proceso resultante se denomina meteorización.

• Activos

  Son aquellos capaces de fragmentar una roca y movilizar los fragmentos (erosión). Se trata del viento y el agua, en todas las formas en que se presenta en la naturaleza.

Sistemas Morfoclimáticos Principales

Los principales sistemas morfoclimáticos son:

• Templado-húmedo
• Glaciar
• Periglaciar
• Intertropical
• Árido

Las morfologías finales no solo dependen del clima; hay que tener también en cuenta los materiales sobre los que actúa.

Modelado por Aguas de Escorrentía

Se denomina escorrentía a las distintas corrientes de agua que discurren por la superficie terrestre. Dentro de ellas distinguimos:

• Aguas de Arroyada o Salvajes

  Son las aguas superficiales que aún no están encauzadas. Circulan después de la lluvia o del deshielo, sin cauce fijo, por las zonas de máxima pendiente. Forman una película de agua que recorre la superficie del terreno hasta alcanzar el cauce de un río, un torrente o hasta infiltrarse en el subsuelo.

• Torrentes

  Recogen las aguas de arroyada próximas y las encauzan. Generalmente desembocan en ríos o torrentes mayores. Son cursos de agua temporales, solo activos mientras llueve.

• Ríos

  Son cursos permanentes de agua encauzada.

Tipos de Torrentes

Los torrentes son cursos de agua no permanentes que circulan por un cauce fijo. Distinguimos dos tipos:

Torrentes de Montaña

Recogen el agua procedente de las lluvias y del deshielo. Se dividen en tres partes:

• Cuenca de Recepción

  Corresponde con la zona más alta del torrente. Tiene forma de embudo y en ella se recogen las aguas salvajes de la lluvia o deshielo que alimentan el torrente. En este tramo se produce una intensa erosión.

• Canal de Desagüe

  Es un canal estrecho de gran pendiente por el que circula el agua a gran velocidad. En este tramo predomina el transporte de los materiales, aunque también hay una fuerte erosión de fondo.

• Cono de Deyección

  Corresponde con el tramo final del torrente. La pendiente disminuye bruscamente, por lo que la mayoría de los materiales transportados son depositados en este.

Modelado Glaciar

Este modelado se caracteriza por la existencia de grandes masas de hielo (glaciares) que recubren las rocas superficiales y fluyen lentamente, creando sobre la topografía una morfología característica.

• En zonas polares se desarrollan grandes glaciares a modo de “mesetas” denominados inlandsis.
• En zonas de montaña, los glaciares son menos extensos y presentan una morfología característica:
  • El hielo se acumula en la cabecera de la montaña en una zona llamada circo.
  • Cuando el volumen almacenado en el circo es elevado, la masa de hielo se mueve deslizándose sobre la roca, descendiendo desde el circo y formando una lengua de hielo, que tiene gran poder de excavación.
  • La lengua excava el terreno en forma de U. Sobre ella se transportan rocas y otros sedimentos que forman unos depósitos llamados morrenas, que tienen distinta ubicación en la lengua (laterales, en el centro o en el fondo).

Modelado Eólico

Es el modelado producido por el viento.

Morfologías de Erosión Eólica

La erosión que produce el viento puede ser de dos tipos:

• Deflación

  Es el proceso de barrido y arrastre de materiales finos, del tamaño de los limos y arcillas. Produce la selección del material, arrastrando los finos y dejando un empedrado de materiales gruesos llamado Reg.

• Corrosión o Abrasión Eólica

  Es el proceso de erosión al chocar las partículas contra un obstáculo, muy efectiva en la superficie, pues la carga disminuye con la altura, y especialmente activa cuando las partículas son de cuarzo (es la que mayor capacidad erosiva ejerce). Este “bombardeo” sobre las rocas origina morfologías características tales como las “superficies alveolares” o “rocas en seta“.

Modelado Costero

La fuerza del oleaje determina el modelado costero. Allí donde las olas llegan con más fuerza (salientes) predomina la erosión, mientras que donde llegan con menos fuerza y cargadas de sedimentos (zonas entrantes) predomina la sedimentación. Por tanto, existe un transporte de material de una a otra zona.

Erosión Costera

La erosión del mar sobre la costa es realizada por las corrientes de deriva y, principalmente, por las olas. Estas, al chocar contra las rocas, arrancan los materiales (abrasión marina). La erosión será más intensa cuanto más fuertes y grandes sean las olas y cuanto más blandas sean las rocas sobre las que actúan.

Modelado Kárstico

Las calizas, rocas compuestas de carbonato de calcio (CaCO₃), se caracterizan por:

• Ser impermeables, aunque dejan pasar el agua con facilidad cuando están agrietadas a través de sus fracturas.
• Ser insolubles en agua, aunque sí solubles cuando el agua va cargada de CO₂, dando lugar a bicarbonatos según la siguiente reacción:

CO₂ + H₂O ———-> H₂CO₃ (ácido carbónico)

Este ácido ataca a la caliza formando bicarbonato cálcico:

ácido carbónico + caliza —> bicarbonato cálcico
H₂CO₃ + CaCO₃—> Ca(HCO₃)₂

Este proceso se llama carbonatación y de esta manera la caliza es arrastrada en disolución. Si la disolución de la caliza se inicia en la superficie, da lugar a formaciones exocársticas, pero el agua infiltrada por las grietas y fisuras continúa la disolución en el interior, originando una serie de formaciones llamadas endocársticas.

Sedimentación

Distinguimos dos tipos principales de sedimentación: química y detrítica.

Sedimentación Detrítica

La sedimentación detrítica no va a dar lugar a minerales nuevos, sino que se trata de minerales heredados de otras zonas, arrastrados mecánicamente (por ríos, mar, viento, etc.) y depositados por acción de la gravedad.

Sedimentación Química

La sedimentación química se produce por precipitación (cristalización) de minerales que se encontraban en disolución. Un caso típico de sedimentación química es la evaporítica, producida a partir de la evaporación en una cuenca sedimentaria. Las rocas de sedimentación química más importantes son las carbonatadas y evaporíticas.

Litificación o Diagénesis

Cada etapa de transporte y posterior sedimentación da lugar a una capa de sedimentos. La repetición de dichos fenómenos trae consigo nuevos depósitos sobre los anteriores.

Como consecuencia de este depósito continuado, una capa concreta de sedimentos es sometida a un aumento de presión, debido a la carga superpuesta de los materiales depositados posteriormente. En estas condiciones se producen una serie de fenómenos en el sedimento que modifican sus características. Al conjunto de estos fenómenos lo llamaremos litificación o diagénesis, y los resultados de la misma son la transformación del sedimento en una roca sedimentaria.

1. Compactación

   El primer proceso que tiene lugar es el de compactación del sedimento, que consiste en la expulsión del agua por reducción de los poros entre minerales debido a la presión.

2. Cementación

   El agua puede quedar todavía retenida o escapar. Esta agua produce nuevos fenómenos cuando comienza a circular por el sedimento, dando origen principalmente al segundo proceso de la diagénesis, que es la cementación, consistente en la deposición en los poros de minerales de precipitación química que estuviesen disueltos. La acción conjunta de compactación y cementación terminan por consolidar el sedimento, transformándolo en roca sedimentaria.

Tipos de Rocas Sedimentarias

Según el modo de sedimentación, distinguimos dos tipos principales de rocas sedimentarias: detríticas y químicas.

Aparte, existen casos especiales como son:

• Rocas Intermedias

  En ellas la sedimentación es mixta. Un ejemplo son las margas, formadas por una combinación de arcillas (sedimentación detrítica) y calizas (sedimentación química).

• Rocas Organógenas

  Originadas a partir del depósito de materia orgánica.

Tipos de Rocas Detríticas según el Tamaño de Grano

1. Conglomerados

   Formados por gravas. Según la forma de estos granos distinguimos entre:

   1. Pudingas

      O conglomerados con clastos redondeados. Son rocas que se originan tras un transporte largo y bastante energético en el que el sedimento, por rodadura, ha desgastado los bordes de los clastos. Se forman en ambientes sedimentarios fluviales y costeros.

   2. Brechas

      O conglomerados con clastos angulosos. Se forman tras un corto transporte en el que los fragmentos de roca apenas se han desgastado. Por ejemplo, sedimentos formados en los pies de un torrente.

2. Areniscas

   Formadas por granos de tamaño arena. Se trata de una roca áspera al tacto. Generalmente los granos son de cuarzo, ya que es el mineral más resistente a la erosión y transporte, por lo que suele quedar como mineral residual, siendo uno de los primeros en depositarse cuando el agente de transporte pierde fuerza.

3. Limos y Arcillas

   Formados por tamaños menores de 2 micras. Su composición hace que las arcillas sean rocas blandas y suaves al tacto. Como apenas presentan porosidad, son impermeables y, cuando absorben agua, son plásticas y moldeables.

Rocas Químicas

Según su composición se clasifican en:

1. Rocas Carbonatadas

   Se forman por precipitación de carbonatos en las cuencas sedimentarias y constituyen uno de los tipos más abundantes de rocas sedimentarias. Son las que contienen como componentes mayoritarios calcita (CaCO₃) y dolomita (CaMg(CO₃)₂). Según sea mayor la proporción de calcita o de dolomita, se denominan, respectivamente, calizas o dolomías.

2. Rocas Evaporíticas

   Las rocas evaporíticas están constituidas por diversas sales de sodio, potasio, calcio y magnesio. Los componentes principales son cloruros (ejemplo: Halita o Sal Gema (NaCl), Silvina (KCl)) y sulfatos (ejemplo: Yeso (CaSO₄·2H₂O)).

   La sedimentación ocurre por evaporación de las aguas marinas de alguna albufera costera o un golfo mal comunicado con el mar. El proceso es similar al que tiene lugar en las salinas artificiales; también se pueden originar en los lagos endorreicos. Al ir evaporándose el agua, van precipitando las sales.

3. Rocas Silíceas

   Están constituidas por sílice. Es el caso del sílex, una roca compacta y dura que, al romperse, lo hace mediante superficies cóncavas y afiladas.

4. Rocas Fosfatadas

   Están constituidas por fosfato cálcico (por ejemplo, fosforita). Se forman a partir de la acumulación de restos esqueléticos ricos en fosfato, como caparazones, dientes, huesos, etc.

Rocas Organógenas

Las rocas organógenas están formadas con restos de seres vivos. Podemos distinguir dos tipos:

1. Formadas por acumulación de esqueletos fruto de los procesos de biomineralización. Es el caso de las lumaquelas (calizas formadas por conchas) o la creta (calizas formadas por restos de caparazones de foraminíferos).

2. Formadas a partir de la evolución de partes orgánicas no esqueléticas (de la materia celular). A estas rocas se les denomina orgánicas y a ellas pertenecen el carbón y el petróleo.

Composición del Suelo

En todo suelo se distinguen una parte inorgánica y otra orgánica.

1. Fase Inorgánica

   Está compuesta por tres fases:

   1. Fase Sólida

      Conjunto de minerales en proceso de alteración. Está formada por minerales de la arcilla, carbonatos, óxidos e hidróxidos de hierro, cloruros, sulfatos, etc., que constituyen el esqueleto del suelo.

   2. Fase Líquida

      Constituida por agua e iones disueltos (Na⁺, K⁺, NO₃⁻, etc.) que sirven de nutrientes a las plantas.

   3. Fase Gaseosa

      Formada por los gases atmosféricos y los gases desprendidos de la actividad biológica (O₂, CO₂).

   La fase líquida y gaseosa ocupan los poros del suelo. Si todos los poros están ocupados por agua, el suelo se encontrará encharcado, “asfixiando” a la planta.

2. Fase Orgánica

   En ella distinguimos distintos componentes:

   1. Seres Vivos

      Incluye la parte vegetal que habita el suelo (raíces), microfauna y microorganismos (hongos y bacterias).

   2. Restos Orgánicos

      Corresponden mayoritariamente con restos vegetales.

   3. Compuestos Húmicos

      Son sustancias derivadas de la descomposición de los restos orgánicos.

Humificación y Mineralización del Suelo

De los seres vivos que habitan el suelo, los microorganismos (bacterias y hongos) son los más importantes, ya que descomponen los restos vegetales transformándolos al final en materia inorgánica (mineralización). Los productos de la mineralización son: H₂O, CO₂, NH₄, y otras sales. Parte de estos productos pasan a la disolución del suelo y parte son incorporados a la fracción sólida.

Existe también una microfauna compuesta por protozoos, arácnidos, gusanos, etc., así como seres vivos superiores tales como las raíces de las plantas y ciertos animales como los topos, que, aunque no intervienen directamente en el proceso de mineralización, sí ayudan a fragmentar y disgregar el material del suelo, favoreciendo el trabajo de bacterias y hongos.

Los restos orgánicos no se mineralizan directamente, sino que van transformándose en compuestos orgánicos cada vez más sencillos (humificación) hasta convertirse en moléculas inorgánicas. El conjunto de compuestos húmicos forma el humus de color negro.

Existen dos tipos de humus:

• Humus Joven o Bruto

  Restos parcialmente descompuestos en los que podemos distinguir rasgos de los organismos de los que proceden.

• Humus Elaborado

  Restos totalmente descompuestos. Presenta un color negro y un carácter ácido y se denominan ácidos húmicos. Su mineralización origina finalmente materia inorgánica.

El proceso de mineralización es fundamental para el reciclaje de la materia orgánica, ya que, al transformarse en compuestos inorgánicos (sales minerales), pueden ser utilizados de nuevo por las plantas. La presencia de microorganismos es, por tanto, imprescindible para el desarrollo vegetal.

• La temperatura y humedad favorecen la actividad de los microorganismos, por lo que en climas ecuatoriales la mineralización va a ser muy intensa, dando lugar a suelos pobres en humus.
• En climas fríos, sin embargo, la mineralización es poco intensa y la vegetación puede ser abundante, acumulándose gran cantidad de humus, que le da al suelo un color negro característico (podsoles).

Características Físicas del Suelo

La proporción de los componentes determina una serie de propiedades como son: la textura, estructura, porosidad y permeabilidad.

1. Textura

   Es la distribución o las diferentes proporciones en que están presentes los distintos tamaños de las partículas sólidas que lo constituyen. Así, se suele distinguir:

   • Materiales Gruesos

     Entre los que se encuentran fragmentos de la roca madre, aún sin meteorizar o poco meteorizados, de tamaño variable.

   • Materiales Medios

     Constituidos por fragmentos del tamaño de la arena.

   • Materiales Finos (Arcillas y Limos)

     De gran superficie en relación a su volumen, lo que les confiere una serie de propiedades específicas como cohesión, adherencia, absorción de agua, etc.

   De un modo general, según la fracción de materiales que predominan, se puede hablar de suelos pedregosos, arenosos, limosos o arcillosos. Entre estas categorías existe una infinidad de combinaciones. De ellas, la más interesante son los suelos denominados francos (mezcla de arcilla y arena) al presentar condiciones óptimas para el cultivo.

2. Estructura

   Es la agrupación de las partículas en fragmentos mayores, unidos por los coloides del suelo. Hay varios tipos de estructura según la forma de estos bloques (granular, prismática, laminar…).

3. Porosidad

   Es el volumen de todos los espacios abiertos (poros) que hay entre los granos sólidos del suelo. La porosidad es importante para el cultivo del suelo, ya que define el volumen de agua que puede ser retenida y, por ende, el volumen del suelo.

4. Permeabilidad

   Es la propiedad del sistema poroso del suelo que permite que fluyan los líquidos. Normalmente, el tamaño de los poros y su conectividad determinan si el suelo posee una alta o baja permeabilidad. El agua podrá fluir fácilmente a través de un suelo de poros grandes con una buena conectividad entre ellos. Los poros pequeños con el mismo grado de conectividad tendrían una baja permeabilidad.

Formación del Suelo y Perfil

La formación del suelo se puede resumir en una serie de etapas:

• Sobre el sustrato inorgánico, los organismos, con sus procesos vitales y metabólicos, producen sustancias que continúan la meteorización de los minerales.
• Finalmente, los animales y vegetales se incorporan al suelo al morir, siguiendo procesos de putrefacción y fermentación.
• Mezcla de todos estos productos minerales, restos orgánicos y sustancias químicas entre sí, y con agua y aire intersticial. Conforme pasa el tiempo, se van diferenciando en el suelo una serie de capas horizontales u horizontes. Al conjunto de capas originadas se les denomina perfil del suelo.

Perfil del Suelo

• Horizonte A (de Lixiviado)

  Contiene pocas sales minerales, ya que son arrastradas hacia abajo por las aguas al infiltrarse. En él se encuentran las raíces de la mayoría de las plantas y se divide, a su vez, en varios estratos. Suele ser oscuro y rico en humus.

• Horizonte B (de Precipitación)

  Tiene color claro por su pobreza en humus. Presenta una acumulación de sales de calcio, aluminio o hierro procedentes de los niveles superiores.

• Horizonte C

  Formado por fragmentos procedentes de la meteorización mecánica y/o química de la roca madre subyacente.

• Roca Madre

  Material original sobre el que se desarrolla el suelo. La roca madre puede ser una roca dura, compacta e impermeable, una roca blanda o materiales sueltos.

Procesos de Degradación del Suelo

Los principales procesos de degradación son:

• Degradación Química

  Produce pérdida de fertilidad del suelo por salinización, acidificación, compuestos tóxicos, etc.

• Degradación Física

  Produce pérdida de la estructura del suelo por compactación, por ejemplo, si se utiliza maquinaria pesada en un cultivo.

• Degradación Biológica

  Produce pérdida de humus por la eliminación de organismos humificadores (microorganismos).

• Erosión del Suelo

  Tanto hídrica (lluvia, aguas salvajes, ríos, glaciares, etc.) como eólica. Puede verse incrementada por la actuación humana.

Métodos de Datación Geológica

Los métodos de datación geológica se dividen en dos categorías principales:

• Métodos de Datación Relativa

  Ordenan los materiales o acontecimientos en el tiempo, pero no les ponen fecha concreta. Por ejemplo, en una secuencia de estratos podemos razonar que los inferiores son más antiguos que los superiores. Se basan en los principios de la estratigrafía:

  • Principio de Horizontalidad Original

    Propone que las capas de sedimentos se depositan de forma horizontal en el fondo de las cuencas sedimentarias y, si no se ven afectadas por la acción de fuerzas tectónicas, mantienen esta posición horizontal.

  • Principio de Superposición de los Estratos

    Propone que en una secuencia de estratos el más antiguo es el que se encuentra en la base y el más moderno es el que se encuentra en el límite superior. Este principio no se cumple cuando los estratos se pliegan y se invierten.

  • Principio de Continuidad Lateral

    Afirma que los estratos se depositan horizontalmente y tienen la misma antigüedad en toda su extensión.

  • Principio de Sucesión Faunística

    Propone que los fósiles contenidos en un estrato son de la época en la que este se formó; por tanto, dos estratos que tengan los mismos fósiles son de la misma antigüedad.

  • Principio de Sucesión de Acontecimientos

    Propone que todo fenómeno geológico es posterior a los estratos a los que afecta y anterior a aquellos a los que no afecta.

  • Actualismo

    Presupone que los procesos geológicos siempre han sido los mismos y siempre han actuado de la misma manera, por lo que los procesos que podemos estudiar hoy en día han sucedido igual en el pasado.

• Métodos de Datación Absoluta

  Tratan de calcular la antigüedad real de una roca o acontecimiento. Hay diversos métodos, pero los más importantes son los métodos radiométricos, basados en la existencia de átomos (isótopos) radioactivos presentes en las rocas.

  • Métodos Radiométricos

    Un isótopo radioactivo se va convirtiendo con el tiempo en otro elemento o isótopo más estable (este proceso se denomina desintegración). La velocidad de desintegración es característica de cada isótopo y se expresa como su vida media o periodo de semidesintegración (T), que es el tiempo requerido para que la masa inicial del isótopo disminuya a la mitad.

  • Dendrocronología

    Consiste en el análisis de los anillos de crecimiento de especies arbóreas. A partir de correlaciones entre los anillos de crecimiento de árboles actuales con los presentes en maderas fosilizadas antiguas, se han llegado a obtener secuencias continuas de más de 10.000 años. Es un método que además proporciona información medioambiental y que permite conocer las variaciones en el crecimiento ligadas a cambios climáticos.

  • Magnetoestratigrafía

    Se basa en el análisis de los cambios de polaridad del campo magnético que también quedan registrados en los minerales de las rocas.

Escala del Tiempo Geológico

La historia de la Tierra se divide en unidades de tiempo geológico:

• Eón

  Es la unidad de mayor amplitud temporal. Se han definido dos: Precámbrico (realmente compuesto de tres intervalos: Hádico, Arcaico y Proterozoico) y Fanerozoico. Del primero no existe registro fósil; del segundo, sí.

  • Hádico

    Transcurre desde que se forma la Tierra (hace 4600 Ma) hasta que aparecen las rocas más antiguas conocidas (3800 Ma). El eón se considera que acaba cuando cesa la lluvia de meteoritos que se unen a la Tierra por acreción.

  • Arcaico

    Se forman los primeros continentes, se inicia la tectónica de placas y comienza a liberarse oxígeno hacia la atmósfera. Este eón se caracteriza porque en él apareció la vida, hecho que se supone se produjo hace 3800 Ma.

  • Proterozoico

    Representa la época en la que se produjo la diversificación de la vida acuática en el planeta. En las rocas de este periodo de tiempo aparecen los primeros fósiles de organismos pluricelulares.

  • Fanerozoico

    Comprende el periodo de tiempo que transcurre desde la actualidad hasta hace unos 540 Ma aproximadamente. Se caracteriza por la abundancia de fósiles. Este hecho ha permitido subdividirlo en tres eras diferenciadas entre sí por fenómenos de extinción masiva de las formas de vida:

    • Era Paleozoica: Su límite está hace 251 Ma.
    • Era Mesozoica: Su límite está en los 65 Ma.
    • Era Cenozoica: Es la era que llega hasta la actualidad.

• Era

  Es cada una de las divisiones de un eón que quedan definidas a partir de los distintos ciclos orogénicos y los grandes cambios evolutivos de las formas de vida.

• Período

  Es cada unidad temporal en las que se dividen una era. Sus límites están condicionados por la aparición de una serie de estratos característicos que afloran en diversos países.

Fósiles Característicos del Paleozoico

Los fósiles más abundantes en esta era son:

• Trilobites: Son un grupo de invertebrados artrópodos que habitaban en las zonas costeras.
• Braquiópodos: Son animales marinos parecidos a los moluscos.
• Arqueociátidos: Son animales extinguidos similares a las esponjas actuales.

Era Mesozoica

Esta era se caracteriza por la gran diversificación que sufrieron los reptiles, que se adaptaron a todos los ecosistemas existentes (terrestre, marino y aéreo). Los reptiles llegaron a alcanzar grandes tamaños y un nivel de adaptación similar al de los mamíferos.

Era Cenozoica

• Tras la extinción de los dinosaurios, los ecosistemas presentan nichos ecológicos libres que son ocupados por los mamíferos y las plantas con flor, que ya habían aparecido en el Mesozoico pero que se diversifican en el Cenozoico.

La evolución de los mamíferos está relacionada con un proceso de evolución de la masa cerebral y un aumento de su tamaño.

Causas de Extinción Masiva

Las causas que provocan la extinción pueden ser debidas a tres factores:

• Biológicos

  Pueden ser debidas a una alta tasa de depredación, competencia, enfermedades, etc.

• Geológicos

  Destacan el movimiento de las placas tectónicas, que han desencadenado toda una serie de procesos geológicos y medioambientales que pueden conducir a la extinción de las especies.

• Impacto de Cuerpos Extraterrestres

  Los datos científicos permiten afirmar que el impacto de meteoritos de grandes dimensiones ha generado extinciones masivas, como la de los dinosaurios.