Procesos geológicos, ciclo del agua y propiedades de la water: guía de conceptos clave de Geología

Definiciones

Ambiente: Conjunto de fuerzas, factores e condiciones externas que actúan sobre un organismo o población.

Ambiente antrópico: Aquel que ha sido más humanizado, incluyendo todo tipo de ciudades y zonas rurales.

Ambiente no antrópico: Es aquel donde no se ha producido ningún tipo de intervención humana.

Sistema abierto: Aquellos que intercambian materia y energía con el exterior.

Sistema cerrado: Son los que solo intercambian energía con el exterior, mientras la materia se recicla en ellos.

Modelos dinámicos: Sistemas estructurados de relaciones matemáticas, estadísticas o lógicas que representan la evolución en el tiempo de una serie de variables descriptivas.

Teledetección: Es la técnica que permite estudiar a distancia los objetos y el conjunto de la superficie terrestre en general.

Polaridad: La repartición de cargas es desigual, por ello la molécula de agua se comporta como un dipolo eléctrico, en el que el polo negativo es el oxígeno y el polo positivo es el hidrógeno.

Evapotranspiración: Es el paso del agua a la atmósfera que proviene de la transpiración de las plantas y de la evaporación del suelo.

Tiempo de residencia: Es el tiempo que una molécula de agua permanece en un lugar.

Estructura: Es el conjunto de formas observables a simple vista que dan el aspecto final de la roca.

Textura: Determinada por el tamaño y la forma de distintos cristales o granos que forman la roca, y por la relación entre ellos.

Ondas sísmicas: Vibraciones que provocan el desplazamiento de las partículas de los materiales que atraviesan.

Paroxismos: Cuando la energía se libera a través de procesos instantáneos y violentos, como las erupciones volcánicas.

Termoclastia: Se produce por los cambios bruscos de temperatura, que provocan la dilatación y contracción de las rocas, que acaban fragmentándose.

Crioclastia: Cuando el agua entra en contacto con las fisuras de las rocas y se congela, aumenta de volumen y actúa como una cuña que ensancha y rompe las rocas.

Haloclastia: Las rocas se fragmentan por causa de la formación de cristales de sal en las fisuras.

Descompresión: Las rocas que se forman en el interior de la Tierra pueden aflorar a la superficie, la presión y la temperatura disminuyen y las rocas sufren una descompresión que produce su rotura.

Acción de los seres vivos: El crecimiento de las raíces o la excavación de galerías por algún animal provoca la formación de grietas o ensanchamientos.

Hidrólisis: Reacción que se produce entre el agua y algunos minerales.

Disolución: Los minerales formados por sales se disuelven en contacto con el agua, minerales formados por cloruros.

Carbonatación: Caso especial de disolución. El agua y el dióxido de carbono que contiene actúan sobre la roca caliza y la disuelven.

Hidratación: Las moléculas de agua se insertan en las estructuras cristalinas de algunos minerales, produciendo un cambio de volumen.

Oxidación: El oxígeno disuelto en el agua reacciona con los minerales que contienen hierro y magnesio.

Dunas: Acumulaciones de arena que pueden adquirir diversas formas.

Loess: Depósitos de partículas de menor tamaño que la arena; son limos que forman un polvo fino de color amarillento cuando están en suspensión.

Propiedades y funciones del agua

Calor específico elevado: Cantidad de calor necesaria para aumentar 1 ºC un kilogramo de una sustancia. Hace falta suministrar mucho calor al agua, ya que los puentes de hidrógeno limitan el movimiento de las moléculas y hay que romperlos para calentar el agua. Funciones biológicas: El agua puede almacenar grandes cantidades de calor y, con su movimiento, redistribuirlo, participando en la regulación y amortiguamiento térmico de los seres vivos.

Gran capacidad disolvente: La polaridad de las moléculas le confiere gran capacidad para interponerse y separar iones de diversas sustancias. Funciones: En el agua se disuelven sustancias iónicas y polares; el agua en los seres vivos es el medio idóneo en el que se produce la mayoría de las reacciones químicas y metabólicas. Sustancias iónicas: Formadas por iones, las moléculas de agua debilitan la interacción entre iones y los rodean. Sustancias polares: En estas moléculas se distinguen dos zonas con cargas de distinto signo; en contacto con el agua se produce una atracción entre estas y las del agua.

Densidad: El agua tiene una densidad de 1000 kg/m³. Esta aumenta cuando desciende la temperatura, porque las moléculas se mueven más lento y no ocupan tanto espacio. El valor máximo de densidad se alcanza a la temperatura de 4 ºC. Funciones o efectos: El hielo y la nieve son buenos aislantes térmicos. El hielo de lagos y ríos evita que la temperatura ambiente alcance el agua que queda por debajo del hielo.

Cohesión y adhesión: La cohesión es la atracción que ejercen entre sí las moléculas de agua; en la superficie de contacto con el aire, las moléculas se unen y originan la tensión superficial. La adhesión es la atracción y unión que ejercen las moléculas del agua sobre otras moléculas polares diferentes, lo que permite que el agua se extienda por superficies porosas: es la capilaridad. Funciones y efectos: La tensión superficial permite que la superficie del agua se comporte como una fina película elástica. La capilaridad: al entrar en contacto, las moléculas de agua se adhieren a las partículas que las rodean y se extienden por los poros.

Ciclo del agua

El calor del sol evapora el agua oceánica y continental, pasa a estado gaseoso y se incorpora a la atmósfera. El vapor de agua atmosférico se condensa formando las nubes, que contienen pequeñas gotas de agua o hielo. El agua de las nubes precipita en forma de lluvia, nieve o granizo y regresa al mar y a los continentes. El agua que cae sobre los continentes sigue varios caminos: fluye por la superficie hasta alcanzar corrientes, se acumula en forma de nieve, se infiltra por las rocas y pasa a las aguas subterráneas, o vuelve a la atmósfera. Finalmente, todas las aguas van a parar al mar.

Los seres vivos forman parte del ciclo del agua. La transpiración vegetal y animal devuelve el agua a la atmósfera en forma de vapor. Es posible cuantificar el ciclo del agua: suelen evaporarse 500.000 km³ de agua al año. La cantidad que se evapora y precipita varía según las zonas geográficas y la época del año.

• Los rayos solares inciden en el ecuador, donde la Tierra recibe más calor, por lo que predomina la evaporación del agua; en los polos predomina la condensación.
• Por el movimiento de traslación de la Tierra y su inclinación, la incidencia de los rayos solares sobre la Tierra no es la misma durante el año, por lo que existen las estaciones, distintas en cada hemisferio. La época de máxima insolación es el verano, ya que el sol incide durante más horas.

Corrientes de los grandes océanos

Las causas de estos movimientos son: diferencias de densidad del agua, el efecto Coriolis y la fuerza del viento.

1. Movimiento convectivo

Provoca un movimiento convectivo del agua en zonas distintas de la Tierra. Proceso: El agua de las zonas polares se enfría y aumenta su densidad; esta agua densa desciende al fondo. El agua de los océanos en los trópicos se calienta y disminuye su densidad; el agua menos densa asciende. Se forman corrientes de convección similares a una cinta transportadora, en las que las aguas superficiales del ecuador llegan a los polos y se hunden.

2. Efecto Coriolis

El movimiento convectivo del agua se ve afectado por este efecto, que actúa sobre las capas de la Tierra. Se produce como consecuencia del movimiento de rotación de la Tierra y consiste en la desviación de la trayectoria de los fluidos en movimiento. Es mínimo en el ecuador y máximo en los polos, y depende del hemisferio. Las masas se desplazan así: en el hemisferio norte se desvían a la derecha de su trayectoria, y en el sur, a la izquierda.

3. Fuerza del viento

El viento actúa sobre la superficie oceánica y provoca el movimiento de las masas de agua. Proceso: El viento actúa sobre la capa superficial del mar y provoca el movimiento de una capa delgada en el mismo sentido que el viento. Esta capa arrastra a otra inferior debido al rozamiento, y así cada capa arrastra a la siguiente. Por el efecto Coriolis, cada capa queda desviada respecto a la superior. A una profundidad de unos 100 m, la corriente se desplaza en perpendicular al viento: a la derecha en el hemisferio norte y a la izquierda en el sur.

Principales corrientes

• Corrientes ecuatoriales: Hay dos franjas que proceden del este por los vientos alisios, separadas por la contracorriente ecuatorial. Corriente del Golfo, de Kuroshio y de Brasil.
• Corrientes en forma de giro: Entre 25º y 35º de latitud, en el norte y el sur, situadas en zonas con vientos que describen una trayectoria circular.
• Corrientes de la deriva de los vientos del oeste: Corriente procedente del este, entre 35º y 45º de latitud norte y 30º y 70º de latitud sur; abarca una región amplia del hemisferio sur. Corrientes de Benguela y de Humboldt.
• Corrientes frías de las zonas árticas: Desde los mares polares hacia el ecuador, por la costa occidental, rodeando el mar polar. Corrientes de Kamchatka, de Groenlandia y de Labrador.
• Corriente circumpolar antártica: Entre unos 50º y 65º de latitud sur, alrededor de la Antártida.

Corrientes en las cuencas marinas secundarias

En los mares se produce un movimiento de convección de las aguas provocado por las diferencias de temperatura y concentración de sales. En el caso del Mediterráneo, el agua de los ríos que desembocan en él hace que tenga mayor número de sales que el océano Atlántico, y por tanto mayor densidad. Se produce así una circulación: el agua procedente del Atlántico entra con menor salinidad y menor densidad, en el nivel superficial; el agua del Mediterráneo, con mayor salinidad y mayor densidad, sale en profundidad.

Mareas

Movimiento regular que consiste en ascensos y descensos del nivel del agua, provocados por la fuerza de atracción de la Luna y el Sol. La marea alta es la pleamar y la marea baja es la bajamar. El agua de la Tierra es atraída por el lado más próximo al satélite, y se produce la pleamar; en los otros puntos se da la bajamar. El periodo de duración de las mareas varía según las características físicas de la costa. Según la posición del Sol y la Luna, existen dos tipos de mareas:

• Mareas vivas: Cuando la Luna se interpone entre el Sol y la Tierra, se suman las fuerzas gravitacionales y se producen cambios amplios en el nivel del mar; se dan en semanas alternas.
• Mareas muertas: Cuando la Luna y el Sol forman un ángulo recto respecto a la Tierra, no son tan perceptibles como las otras; se producen cada dos semanas.

Olas

Movimientos ondulatorios del agua, inducidos por el viento, que se inician en la superficie de mares y océanos y se propagan hasta llegar a la costa.

Formación de las olas:

• Las partículas de agua, con el impulso del viento, describen una órbita circular.
• La ondulación del agua se produce debido a las distintas posiciones de las partículas en su trayectoria circular.
• Cuando el movimiento tiene lugar cerca de la costa, el rozamiento con el fondo altera el movimiento de las partículas. Se deforma el movimiento y aumenta la altura de la ola, hasta que cae y rompe sobre la costa.

Actividad ígnea

En el vulcanismo, el magma asciende hasta la superficie y se liberan los gases que contiene al disminuir la presión. Se denomina erupción volcánica, y puede darse con diferentes grados de violencia. Materiales expulsados:

• Gases: Erupción constituida por una mezcla de gases que provocan la salida de otros materiales.
• Lava: Es magma en estado fluido que discurre por la superficie terrestre a distintas velocidades según su viscosidad.
• Piroclastos: Materiales en estado sólido que pueden proceder del interior sin llegar a fundirse, o solidificarse en contacto con el aire. Estos fragmentos se clasifican de mayor a menor tamaño en: bombas, lapilli y cenizas.

Tipos de erupciones volcánicas:

• Plinianas: Las más peligrosas; magmas muy viscosos y ricos en gases, provocan violentas explosiones a causa del taponamiento.
• Vulcanianas: Proceso explosivo con emisión al exterior de magmas fluidos, semejantes a las plinianas.
• Estrombolianas: Emisión de piroclastos con una explosividad moderada.
• Hawaianas: Menos peligrosas; baja viscosidad del magma y explosividad nula.

Deformaciones

Pliegues

Los pliegues son ondulaciones de los estratos rocosos. Sus elementos son:

• Charnela: Línea que une los puntos de máxima curvatura de los estratos.
• Plano axial: Plano que divide el pliegue en dos partes.
• Flancos: Zonas situadas a ambos lados de la charnela.
• Núcleo: Zona de máxima curvatura del pliegue.

En cuanto a su morfología: antiforme es un pliegue en forma de bóveda y sinforme es un pliegue en forma de cubeta.

Fracturas y fallas

Las fracturas son roturas en los estratos rocosos que dan lugar a dos bloques separados. Si no hay desplazamiento se denomina diaclasa. Estas fuerzas pueden desplazar dos bloques y originar una falla. Elementos:

• Plano de falla: Superficie donde se produce la fractura.
• Labios de falla: Los dos bloques resultantes de la fractura.
• Salto de falla: Desnivel entre los dos labios de la falla.

Según el desplazamiento pueden darse:

• Normal: La fuerza es de extensión y uno de los bloques se hunde.
• Inversa: La fuerza que soportan los bloques es de compresión y uno de ellos asciende.
• Horizontal o de desgarre: Produce un desplazamiento horizontal de un bloque respecto al otro.

Aguas oceánicas: modelo costero

Depende de la fuerza de las olas y del tipo de roca que constituye la costa. Existen dos tipos de modelado costero:

• Costas altas: Costas de relieve abrupto, en las que destaca la erosión producida por las olas. El choque de los materiales que transporta la ola produce la abrasión del terreno y se forman los acantilados. Con el paso del tiempo la costa retrocede y se forman entrantes y salientes. Los salientes de mayor relevancia constituyen los cabos. Predominan en el norte de España.
• Costas bajas: Costas con playas de arena procedentes de las costas altas. Se forman entrantes como los golfos o bahías; en estas zonas la fuerza de la ola disminuye y se depositan granos de arena. Predominan en el Mediterráneo.

Mecanismos de sedimentación de la arena en las playas:

• Batida: Cuando la ola rompe levanta partículas que son arrastradas hacia tierra; al detenerse la ola en la zona batida, muchas partículas se depositan en el fondo.
• Resaca: Al volver, la ola arrastra hacia el mar granos de arena; al chocar con la siguiente ola, se deposita el material transportado.