Geología: pliegues, fallas, magmatismo, metamorfismo, tectónica de placas y procesos geológicos

Pliegues y deformación de las rocas

Los pliegues son ondulaciones de los materiales geológicos, que suelen disponerse en capas o estratos y formar series de pliegues.

Elementos de un pliegue

1. Plano axial: plano bisectriz del pliegue. Puede no ser siempre vertical; en ese caso se dice que el pliegue es vergente.
2. Eje del pliegue: línea imaginaria de intersección entre el plano axial y un sustrato. En un anticlinal coincide con la cresta del pliegue; en un sinclinal, con el "valle" o parte más baja del plegamiento.
3. Inmersión: ángulo formado entre el eje del pliegue y la horizontal.
4. Flanco: zona lateral de un pliegue.
5. Charnela: parte donde hay mayor curvatura.
6. Eje de charnela: unión de los puntos de charnela en cada estrato.

Clasificación de los pliegues

Los pliegues se clasifican en anticlinales, sinclinales, antiformes y sinformes.

Fracturas: fallas y diaclasas

Una fractura es la rotura de la corteza terrestre, que se produce al sobrepasar el límite de plasticidad de la roca por aumento de la deformación. La fracturación puede producir desplazamiento de las masas rocosas situadas a sus lados (se habla de falla) o no producir desplazamiento (diaclasa).

Tipos de falla

1. Normal: indica ensanchamiento de la corteza terrestre y se forma en etapas distensivas de esfuerzos principales verticales. Se apoya el labio hundido en el plano de falla.
2. Inversa: la dirección del esfuerzo es horizontal y perpendicular a la dirección de la falla, lo que produce desplazamiento vertical y horizontal. El cabalgamiento de una falla inversa en la que el bloque levantado se desliza varios km sobre el hundido.

Diaclasa: fractura en la corteza que no ha sufrido desplazamiento a simple vista. Si se produce desplazamiento, será perpendicular a la superficie de fractura principal.

Horst: asociación de fallas donde la zona central está levantada respecto a las laterales.

Graben: zona central hundida respecto a las laterales.

Magmatismo

El magma es un líquido pastoso de composición silicatada, a temperaturas entre 700 y 1100 ºC, en el que hay material líquido, sólido y gas. La roca formada por el enfriamiento del magma se llama ígnea o magmática.

1. Si se enfría en el interior de la Tierra, se llama plutónica.
2. Si ocurre en la superficie, es volcánica.
3. Si forma filones, es filoniana.

La temperatura del magma depende del calor, la presión y la temperatura.

Tipos de magma

1. Básico: menos del 52% de sílice, temperatura 1000-1200 ºC, muy fluido. Forma las dorsales oceánicas a partir de peridotita del manto superior.
2. Intermedio: 52-60% de sílice, temperatura 700-1000 ºC. Procede de rocas litosféricas oceánicas que subducen.
3. Ácido: más del 60% de sílice, muy viscoso. Se origina en zonas de subducción y obducción.

Volcanes

Un volcán es una fisura en la corteza por donde sale el magma al exterior. Los volcanes expulsan material sólido (piroclastos), líquido (lava) y gases.

Productos volcánicos

1. Piroclastos: cenizas (<2 mm), lapilli (2-64 mm) y bloques y bombas volcánicas (>64 mm).
2. Lavas:
   • Cordada: basaltos fluidos.
   • Aa: basaltos que se desplazan viscosamente y se enfrían de forma irregular.
   • Ácida: fluyen lentamente.
   • Almohadillada: se enfrían en medio acuoso y adquieren forma globular.
3. Gases: generalmente vapor de agua.

Estructura de un volcán

1. Cámara magmática: cavidad interior de la corteza donde se acumula el magma.
2. Cono volcánico: montículo originado por la acumulación de material expulsado por el volcán.
3. Cráter: orificio por el que se expulsa el material.
4. Chimenea: conducto que une la cámara magmática con el cráter.

Tipos de volcanes según sus erupciones

1. Hawaiano: emisión de lavas basálticas fluidas que forman una fosa alrededor, ancho y poco elevado, con poco material piroclástico y emisión suave.
2. Estromboliano: lava más ácida, carácter intermedio de violencia, más estrecho, con algo de gases.
3. Vulcaniano: más potente, más ácido, estructura más vertical, más violento, arroja más material.
4. Peleano: totalmente ácido, normalmente solo con un pitón, de explosividad elevada o muy elevada y lava muy viscosa.

Relación entre vulcanismo y tectónica de placas

1. Bordes divergentes:
   • Rift continental: magmas alcalinos, poca fusión parcial, basaltos alcalinos.
   • Dorsal oceánica: produce fusión parcial de la peridotita del manto.
2. Bordes convergentes: mayor temperatura por la conformación de la placa litosférica subducida y la incorporación de agua, lo que favorece la formación de magma. Estos magmas tienen origen más profundo y se sitúan a mayor distancia del interior continental.
3. Bordes transformantes: magmatismo muy escaso, a veces presenta rocas filonianas.

Metamorfismo

El metamorfismo es el conjunto de procesos de estado sólido que tienen lugar en una roca preexistente como consecuencia de un aumento de temperatura y/o presión. La roca resultante es una roca metamórfica.

Tipos de metamorfismo

1. Dinamometamorfismo: debido al aumento local de presión (por impacto de un meteorito o presencia de una falla).
2. De contacto: producido por aumento de temperatura, no de presión. Forma siempre una aureola de contacto.
3. Regional: por la acción conjunta de presión y temperatura. Se produce en grandes procesos orogénicos.

Relación entre metamorfismo y tectónica de placas

1. Bordes constructivos: en las dorsales se produce metamorfismo de contacto por la existencia de fluidos calientes de capas inferiores.
2. Bordes destructivos: asociados a la existencia de metamorfismo regional, propio de zonas de subducción.
3. Bordes pasivos: producen metamorfismo de presión, relacionado con fallas transformantes.
4. Zonas intraplaca: puede producirse metamorfismo de contacto asociado a la intrusión de magmas.

En un borde divergente, el tipo de metamorfismo será de contacto, asociado al rift continental; si el borde es convergente, será regional, lo que explicará la presión y la temperatura.

Ciclo de Wilson

El ciclo de Wilson es el proceso en el que se abre una cuenca oceánica por la acción de una dorsal y se cierra por la colisión continental. Consta de cinco fases:

1. Fase mar Rojo: se produce un graben que sufre expansión y subsidencia, y se rellena de material sedimentario continental.
2. Océano estrecho: se produce la invasión de un mar estrecho, con abundancia de sedimentación e instalación de plataformas en los bordes.
3. Océano Atlántico: separación de placas a muchos km, existencia de circulación oceánica y posibles diferencias de temperatura en cada continente.
4. Océano Pacífico: comienza a cerrarse la cuenca con la formación de dos fosas oceánicas y todos los fenómenos geológicos que la acompañan.
   • A) La cuenca oceánica se reduce: cierre de la cuenca oceánica.
   • B) Cuenca oceánica estrecha: última fase del cierre de la cuenca oceánica.
5. Colisión continental: el cierre del océano da lugar al choque de placas y a la formación de un orógeno con sus elementos característicos.

Procesos geológicos de la tectónica de placas

• Subducción: proceso por el cual la litosfera oceánica se introduce bajo la litosfera continental. Se reconoce porque origina una fosa y una región volcánica. Se llama límite convergente.
• Expansión oceánica: proceso de extensión de los fondos oceánicos que tiene lugar por la inyección de magma en la zona de dorsal.
• Falla transformante: fractura a lo largo de la cual se desplazan lateralmente dos placas. No se crea ni se destruye litosfera.
• Colisión: choque de dos continentes como consecuencia de la subducción de la litosfera oceánica existente entre ambos.

Bordes de placas

1. Divergente: las placas se separan. Encontramos la dorsal oceánica, donde las corrientes de materia ascendente y caliente abultan primero y rompen la corteza. El material que aflora empuja la corteza antigua hacia ambos lados, ocasionando la divergencia. Hay elevada actividad volcánica.
2. Convergente: dos placas chocan y se destruye litosfera.
   • A) Placa oceánica-continental: el océano subduce bajo el continente, profundizando en la capa externa del manto hasta hundirse. La fricción genera sismos.
   • B) Dos placas oceánicas: la más densa subduce a la otra. La corteza oceánica se va enfriando según se aleja de la dorsal, por lo que la más alejada y antigua será la que subduzca. Hay actividad volcánica y sísmica.
   • C) Dos placas continentales: desaparece la corteza oceánica que separa los continentes. Los sedimentos se comprimen, elevando el terreno y engrosando la corteza continental.
3. Transformante: deslizamiento entre placas que siguen la misma dirección pero en sentido contrario.

Fallas y procesos geológicos

Una falla es una fractura del terreno con desplazamiento relativo de las partes separadas. Se origina cuando el esfuerzo al que están sometidas las rocas sobrepasa el dominio de plasticidad y sobreviene la rotura, pudiendo producirse por compresión o extensión.

Procesos geológicos externos

Meteorización

1. Mecánica: desintegración de la roca debido a cambios en las condiciones del ambiente. Agentes:
   • Gelifracción: rotura producida por la presión ejercida por cristales de hielo.
   • Termoclastia: rotura de la roca producida por contrastes de temperatura.
   • Haloclastia: rotura provocada por la acumulación de cristales de sal.
   • Bioclastia: provocada por el efecto de cuña de las raíces de las plantas.
2. Química: produce una transformación química de la roca, lo que provoca su alteración y pérdida de coherencia. Son:
   • Hidrólisis: reacción del agua con ciertos minerales que da lugar a la formación de un compuesto ácido y otro básico.
   • Carbonatación: interviene el agua y el ion carbónico, que actúa sobre cierto silicato disolviéndolo y transformándolo en bicarbonato soluble.
   • Disolución: actúa sobre rocas salinas que pueden ser disueltas por el agua.
   • Oxidación: el hierro se oxida, se vuelve insoluble y precipita, provocando un color rojizo.
   • Hidratación: cuando algunos minerales incorporan agua a su estructura, aumentan de volumen y favorecen la erosión por el agua.

Modelado eólico

Se da principalmente en zonas desérticas o semidesérticas. Transporta materiales sueltos y finos de la superficie, dependiendo de su tamaño, peso y velocidad del viento.

Modelado por agua continental

1. Agua salvaje: no tienen cauce ni caudal constante.
2. Torrente: tiene cauce pero no caudal constante.
3. Río: tiene cauce y caudal constante.

El curso de agua constituye la llamada red de drenaje.

Acción de los ríos: parámetros

• Carga: cantidad real de sedimento que transporta el río en un lugar y momento determinados.
• Capacidad: cantidad de sedimento que el río puede transportar, en función de su caudal y velocidad.
• Competencia: mayor tamaño de partícula que la corriente puede elevar del fondo del cauce.

Partes de un curso fluvial

• Curso alto: el agua tiene mucha energía potencial, por lo que el río comienza a excavar y profundizar su cauce mediante la erosión remontante. Desarrolla erosión vertical, dando lugar a cañones, cascadas y rápidos.
• Curso medio: desarrolla el transporte.
• Curso bajo: desarrolla la sedimentación.

Paisaje granítico

Provoca la hidrólisis del feldespato: caolinita + cuarzo → ortosa.

Paisaje kárstico

Está compuesto principalmente de carbonatos, sobre todo caliza y dolomía. La caliza es una piedra insoluble e impermeable, pero se disuelve: caliza + ácido carbónico → bicarbonato cálcico.

El paisaje kárstico depende de la cantidad de carbonatos, la lluvia, y de si se consigue CO2 mediante la vegetación y la temperatura.

Formas exokársticas

• Destructivas: dolina, lapiaz, lenar, uvala.
• Constructivas: tobas y travertinos.

Formas endokársticas

Se producen por disolución en la profundidad de la caliza. Existen tres zonas:

1. Vadosa: predominan conductos verticales que, al unirse con otros horizontales, dan lugar a la formación de cavernas.
2. Fluctuación: pueden estar llenas de agua o no según la precipitación.
3. Freática: zona permanentemente inundada.

Procesos geológicos de la dorsal y fosas oceánicas

La dorsal oceánica es una cordillera submarina que se divide en dos océanos: Atlántico, recorriéndolo de norte a sur, y continuándose en el Índico y el Pacífico. Bajo la dorsal hay una cámara magmática que inyecta magma en la grieta de la litosfera oceánica y provoca la expansión del fondo oceánico.

Las fosas oceánicas son surcos submarinos alargados y muy profundos que se generan en la obducción.

Modelos de la estructura interna de la Tierra

Modelo geoquímico

1. Corteza: 0-50 km, 2,7 g/cm³ (discontinuidad de Mohorovicic).
2. Manto superior: 50-700 km, 3,9 g/cm³ (discontinuidad de Repetti).
3. Manto inferior: 700-2900 km, 4,3-6,7 g/cm³ (discontinuidad de Gutenberg).
4. Núcleo externo: 2900-5100 km, 9,7-11,8 g/cm³.
5. Núcleo interno: 5100-6370 km, 14-16 g/cm³.

Modelo dinámico

• Litosfera: 100 km.
• Astenosfera: 100-250 km.
• Mesosfera: 250-2900 km.
• Endosfera: 2900-6370 km.

Otros conceptos clave

Geosfera y dinámica terrestre

Litosfera: parte externa de la geosfera caracterizada por su rigidez y dividida en fragmentos (placas litosféricas), de espesor variable, con una profundidad de hasta unos 100 km (incluye la corteza y el manto superior).

Astenosfera: parte del manto situada debajo de la litosfera, de baja rigidez, que permite el desplazamiento de las placas.

Corrientes de convección: movimiento que se produce en el interior de la Tierra, donde el material más caliente asciende y el más frío desciende. Son responsables del movimiento de las placas litosféricas.

Punto caliente: punto fijo en el manto superior, debajo de la litosfera, que se caracteriza por un sobrecalentamiento debido a una corriente ascendente de materia, donde los dos bloques resultantes se mueven entre sí.

Sismología

• Hipocentro: lugar en el interior de la Tierra donde se origina la onda sísmica.
• Epicentro: lugar de la superficie terrestre situado encima del hipocentro, donde el sismo registra mayor magnitud.
• Onda sísmica: se origina en el interior de la Tierra, en zonas de fallas. Hay dos tipos: internas (P y S), que informan sobre la estructura del subsuelo, y superficiales (L y R), que son las que causan destrozos.
• Zona sísmica: región donde se producen terremotos con frecuencia.
• Intensidad: medida del daño originado por el sismo.
• Magnitud: energía liberada por el sismo.

Perfiles y equilibrio fluvial

• Perfil: corte transversal del suelo que muestra las características de cada uno de los horizontes que lo componen.
• Perfil de un río: representación gráfica que muestra la pendiente del río desde su nacimiento hasta su desembocadura.
• Perfil de equilibrio de un río: perfil ideal en el que la máxima pendiente está en el curso alto y disminuye poco a poco al llegar al nivel de base.

Pliegues: anticlinal y sinclinal

• Anticlinal: pliegue donde el material más viejo está en el centro.
• Sinclinal: pliegue donde el material más joven está en el centro.

Procesos geológicos externos e internos

• Procesos geológicos externos: son aquellos que actúan en la superficie del planeta. La energía que los dinamiza procede del Sol y sus transformaciones, y al interactuar con la materia (sobre todo el agua) generan mecanismos de erosión, transporte y sedimentación. También puede intervenir la fuerza de la gravedad.
• Procesos geológicos internos: son aquellos que se generan como consecuencia de la energía interna del planeta, la cual proviene del mecanismo de acreción de los planetas y de la desintegración de elementos radiactivos. Se transmite por conducción, radiación y convección. Son responsables del movimiento de las placas, de los fenómenos sísmicos, volcánicos, magmáticos, metamórficos y orogénicos.