Geología para niños
La geología es la ciencia que estudia nuestro planeta, la Tierra. Imagina que la Tierra es un libro gigante: la geología nos ayuda a leer sus páginas para entender de qué está hecha, cómo se formó y cómo ha cambiado a lo largo de millones de años.
Esta ciencia nos ayuda a comprender cosas como por qué se mueven los continentes (la tectónica de placas), cómo era la vida hace mucho tiempo (gracias a los fósiles), y cómo eran los climas del pasado. Hoy en día, la geología es muy importante para encontrar minerales, petróleo y gas natural, y para saber dónde hay agua subterránea. También nos ayuda a entender y prevenir fenómenos naturales como terremotos, tsunamis y erupciones volcánicas. Además, es clave para resolver problemas de contaminación y para la construcción de edificios y carreteras.
La geología tiene muchas ramas, como la geofísica, que estudia las propiedades físicas de la Tierra; la paleontología, que se enfoca en la vida antigua; y la vulcanología, que estudia los volcanes.
Aunque la gente siempre ha estado interesada en los minerales y las piedras preciosas, la geología como ciencia moderna empezó a desarrollarse en el siglo XVIII. En el siglo XIX, el estudio de la Tierra, especialmente la paleontología, creció mucho. Luego, en los años 60, la teoría de las placas tectónicas revolucionó la geología, de forma similar a como la teoría de la evolución cambió la biología.
La geología también se aplica al estudio de otros cuerpos celestes en nuestro sistema solar, como los planetas y sus lunas. A esto se le llama astrogeología o geología planetaria.
Contenido
Historia de la geología
La historia de la geología nos cuenta cómo esta ciencia ha evolucionado. La geología estudia la composición, estructura y evolución de las capas internas y externas de la Tierra. Comparte historia con otras ciencias como la paleontología (estudio de fósiles) y la vulcanología (estudio de volcanes).
Desde hace mucho tiempo, la humanidad se ha interesado por fenómenos geológicos como los terremotos, volcanes y la erosión, así como por las rocas, minerales y piedras preciosas. Una pintura mural del Neolítico en Çatal Hüyük (Turquía), de hace más de 8.000 años, muestra una erupción volcánica. Los antiguos griegos ya conocían la erosión y el transporte de sedimentos por los ríos. Teofrasto (372-287 a.C.) escribió sobre las rocas, y Plinio el Viejo en la época romana, describió minerales y metales.
Algunos expertos creen que la geología moderna empezó en el mundo islámico medieval o en China. Por ejemplo, Abu al-Rayhan al-Biruni (973-1048) escribió sobre la geología de la India, sugiriendo que el subcontinente indio fue un mar. El sabio islámico Avicena (981-1037) explicó cómo se forman las montañas y los terremotos. En China, Shen Kuo (1031-1095) propuso que la Tierra se formó por la erosión de montañas y la acumulación de sedimentos, basándose en fósiles de conchas encontrados lejos del mar.
En Europa, durante la Edad Media y el Renacimiento, no hubo grandes avances. Sin embargo, en 1596, Abraham Ortelius ya imaginó la deriva continental, al comparar las costas de Sudamérica y África.
El término "geología" fue usado por primera vez por Richard de Bury en 1287, aunque con un significado diferente al actual. El naturalista italiano Ulisse Aldrovandi (1522-1605) lo usó de forma más parecida a hoy, para referirse al estudio de "fósiles" (que en esa época incluían minerales y rocas). La palabra "Geología" se estableció de forma general en 1778 por Jean-André Deluc y en 1779 por Horace-Bénédict de Saussure.
El nacimiento de la geología occidental moderna es difícil de fechar. René Descartes publicó una "teoría de la Tierra" en 1644. Nicolás Steno (1638-1686) publicó en 1669 principios fundamentales de la estratigrafía, como que las capas de roca más antiguas están abajo.
James Hutton, considerado el primer geólogo moderno, presentó en 1785 su teoría de que la Tierra debía ser mucho más antigua de lo que se pensaba, para que las montañas pudieran erosionarse y los sedimentos formar nuevas rocas. Sus seguidores, los plutonistas, creían que algunas rocas se formaron por vulcanismo, a diferencia de los neptunistas que pensaban que todas las rocas se formaron en un gran océano. William Smith (1769-1839) dibujó los primeros mapas geológicos y clasificó las rocas por los fósiles que contenían.
Charles Lyell publicó su famoso libro Principios de geología en 1830, que influyó en Charles Darwin. Este libro promovió la idea del uniformismo, que dice que los procesos geológicos actuales son los mismos que han ocurrido a lo largo de la historia de la Tierra. En contraste, el catastrofismo decía que las características de la Tierra se formaron por eventos catastróficos. En la década de 1830, la geología ya estaba bien establecida como ciencia.
Gran parte de la geología del siglo XIX se centró en la edad exacta de la Tierra. Las estimaciones variaban mucho. En el siglo XX, la datación radiométrica permitió estimar la edad de la Tierra en unos 2 millones de años, y hoy sabemos que tiene aproximadamente 4.500 millones de años.
Los avances más importantes del siglo XX fueron la teoría de la tectónica de placas en los años 60 y la mejora en la estimación de la edad del planeta. La teoría de la tectónica de placas, que surgió de la expansión del fondo oceánico y la deriva continental, revolucionó las ciencias de la Tierra.
Materiales geológicos
La mayoría de los datos geológicos provienen del estudio de los materiales sólidos de la Tierra. También se estudian los meteoritos y otros materiales extraterrestres.
Minerales
Mineral Los minerales son sustancias naturales con una composición química definida y una estructura atómica ordenada.
Cada mineral tiene propiedades físicas únicas que se usan para identificarlos:
- Brillo: Cómo refleja la luz la superficie del mineral (metálico, nacarado, etc.).
- Color: Aunque útil, las impurezas pueden cambiar el color de un mineral.
- Raya: El color del polvo que deja el mineral al ser rayado sobre una placa de porcelana.
- Dureza: La resistencia del mineral a ser rayado.
- Patrón de rotura: Cómo se rompe un mineral. Puede ser fractura (superficies irregulares) o exfoliación (rotura a lo largo de planos lisos).
- Peso específico: El peso de un volumen específico del mineral.
- Efervescencia: Si burbujea al ponerle ácido clorhídrico.
- Magnetismo: Si es atraído por un imán.
- Sabor: Algunos minerales tienen un sabor distintivo, como la halita (sal de mesa).
Rocas
Roca (geología)|Ciclo de las rocas Una roca es cualquier masa sólida natural o un conjunto de minerales. Gran parte de la geología se dedica a estudiar las rocas, ya que guardan la historia geológica de la Tierra. Hay tres tipos principales de rocas: ígneas, sedimentarias y metamórficas. El ciclo de las rocas explica cómo se relacionan y transforman entre sí.
Cuando una roca se enfría y se endurece a partir de magma (roca fundida bajo tierra) o lava (roca fundida en la superficie), se convierte en una roca ígnea. Esta roca puede ser desgastada por el clima y la erosión, y luego sus fragmentos se depositan y se compactan para formar una roca sedimentaria. Si esta roca sedimentaria (o una ígnea) se somete a mucho calor y presión dentro de la Tierra, se transforma en una roca metamórfica. Los tres tipos de rocas pueden volver a fundirse, creando nuevo magma y reiniciando el ciclo.
Materiales como el carbón, el petróleo y el gas natural se encuentran principalmente en rocas sedimentarias ricas en materia orgánica.
Para estudiar las rocas, los geólogos analizan los minerales que las forman y otras propiedades como su textura y estructura.
Materiales no endurecidos
Los geólogos también estudian los materiales que no se han endurecido (llamados depósitos superficiales) que se encuentran sobre la roca madre. Esto se conoce como geología cuaternaria, ya que estudia el periodo cuaternario, el más reciente en la historia geológica.
Magma
Magma El magma es la roca fundida original de la que provienen todas las rocas ígneas. El estudio del magma activo se realiza en la vulcanología, mientras que la petrología ígnea investiga la historia de las rocas ígneas desde su origen fundido hasta su endurecimiento final.
Tiempo geológico
El tiempo geológico es la forma en que los geólogos miden la inmensa historia de la Tierra. Se organiza en una escala de tiempo geológica que divide las rocas de la corteza terrestre en unidades según cuándo se formaron. Estas unidades registran los eventos más importantes de la historia de la Tierra y de la vida. La escala indica que la Tierra tiene aproximadamente 4.567 millones de años. El tiempo actual pertenece a la Edad Megalayense, que comenzó hace 4.200 años.
Cuando hablamos de tiempo geológico, usamos "millones de años" (Ma) o "megaaños". Para miles de millones de años, usamos "gigaaños" (Ga). Para miles de años, usamos "kiloaños" (ka). Siempre se refieren a "antes del presente". Hay dos tipos de unidades: las de tiempo relativo, que ordenan los eventos, y las de tiempo absoluto, que dan una edad en millones de años.
Hitos importantes en el tiempo geológico
- 4.600 millones de años: Formación del sistema solar.
- 4.540 millones de años: Formación de la Tierra.
- Aprox. 4.000 millones de años: Fin de un intenso bombardeo de meteoritos, primeras señales de vida.
- Aprox. 3.500 millones de años: Comienza la Fotosíntesis.
- Aprox. 2.300 millones de años: La Atmósfera se llena de oxígeno, primera Glaciación global.
- 730–635 millones de años: Segunda Glaciación global.
- 542 millones de años: La Explosión cámbrica – Gran aumento de la vida; primeros fósiles abundantes; inicio del Paleozoico.
- Aprox. 380 millones de años: Primeros vertebrados que viven en tierra.
- 250 millones de años: Extinción masiva del Pérmico-Triásico – Mueren al menos el 90% de los animales terrestres; fin del Paleozoico y comienzo del Mesozoico.
- 65 millones de años: Extinción masiva del Cretácico-Terciario – Desaparecen los dinosaurios; fin del Mesozoico y comienzo del Cenozoico.
- Aprox. 7 millones de años: Aparecen los homínidos.
- 3.9 millones de años: Aparece el Australopithecus, un ancestro directo del Homo sapiens.
- 200 mil años: Aparece el primer Homo sapiens moderno en África.
Métodos para datar rocas
Datación relativa
Los métodos de datación relativa se desarrollaron cuando la geología empezó a ser una ciencia. Los geólogos todavía los usan para entender la historia de la Tierra.
- El principio del uniformismo dice que los procesos geológicos que vemos hoy (como la erosión) han actuado de manera similar a lo largo del tiempo. Como dijo James Hutton: "el presente es la clave del pasado".
- El principio de las relaciones intrusivas se refiere a cuando una roca ígnea atraviesa otra formación de roca. La roca ígnea es más joven que la roca que atraviesa.
- El principio de relaciones transversales dice que las fallas (fracturas en las rocas) son más jóvenes que las rocas que cortan. Si una falla corta algunas capas pero no las de arriba, significa que las capas cortadas son más antiguas que la falla.
- El principio de inclusiones y componentes establece que si encuentras fragmentos de una roca dentro de otra, los fragmentos son más antiguos que la roca que los contiene. Por ejemplo, la grava en una roca sedimentaria es más antigua que la roca misma.
- El principio de horizontalidad original dice que los sedimentos se depositan en capas horizontales. Aunque algunas capas pueden estar inclinadas, la orientación general es horizontal.
- El principio de superposición dice que en una secuencia de rocas sedimentarias sin alteraciones, la capa de abajo es más antigua que la de arriba. Esto permite ver las capas como una línea de tiempo vertical.
- El principio de sucesión faunística se basa en los fósiles encontrados en las rocas sedimentarias. Como los organismos vivieron en ciertos periodos en todo el mundo, su presencia o ausencia ayuda a determinar la edad relativa de las formaciones rocosas.
Datación absoluta
Los geólogos también usan métodos para determinar la edad exacta (absoluta) de las rocas y eventos geológicos. Estas fechas son muy útiles por sí solas y también para ajustar los métodos de datación relativa.
A principios del siglo XX, la geología avanzó mucho al poder obtener fechas absolutas precisas usando isótopos radiactivos. Esto cambió la forma de entender el tiempo geológico. Antes, solo se usaban fósiles para comparar la edad de las rocas. Con las fechas isotópicas, se pudo dar una edad exacta a las rocas y a las secuencias de fósiles.
Para muchas aplicaciones, se miden las proporciones de isótopos radiactivos en los minerales. Esto indica cuánto tiempo ha pasado desde que una roca se enfrió. Los métodos comunes incluyen la datación por uranio-plomo, potasio-argón y uranio-torio. Estos métodos se usan para muchas cosas, como datar capas de lava y cenizas volcánicas en secuencias sedimentarias, o determinar la edad de formaciones rocosas grandes.
Otros métodos se usan para eventos más recientes. La luminiscencia y los radionúclidos cosmogénicos se usan para datar superficies o tasas de erosión. La dendrocronología (anillos de árboles) también se usa para datar paisajes. La datación por radiocarbono se usa para materiales geológicamente jóvenes que contienen carbono orgánico.
Estructura global de la Tierra
Tectónica de placas
En los años 60, se descubrió que la litosfera de la Tierra (la corteza y la parte superior rígida del manto superior) está dividida en placas tectónicas. Estas placas se mueven sobre una capa más blanda del manto llamada astenosfera. Esta teoría se apoya en observaciones como la expansión del fondo marino y la distribución de montañas y terremotos.
El movimiento de las placas en la superficie está conectado con el movimiento lento de la roca del manto (llamado convección del manto). Las placas oceánicas y las corrientes del manto se mueven en la misma dirección. Esta conexión entre las placas rígidas y el manto en movimiento se llama tectónica de placas.
La tectónica de placas explica muchas observaciones de la Tierra. Las largas regiones con características geológicas se entienden como límites de placas.
Por ejemplo:
- Las dorsales mediooceánicas, que son cadenas montañosas submarinas con volcanes, son límites divergentes donde dos placas se separan.
- Los arcos volcánicos y los terremotos se encuentran en límites convergentes, donde una placa se desliza (subduce) debajo de otra.
Los bordes transformantes, como la falla de San Andrés, causan terremotos fuertes. La tectónica de placas también explicó la teoría de Alfred Wegener sobre la deriva continental, que dice que los continentes se mueven sobre la superficie de la Tierra. Esta teoría unifica todas estas observaciones en una sola explicación de cómo se mueve la litosfera sobre el manto.
Estructura de la Tierra
Gracias a los avances en sismología (estudio de terremotos), modelos por computadora y el estudio de minerales a altas temperaturas y presiones, conocemos la composición y estructura interna de la Tierra.
Los sismólogos usan los tiempos de llegada de las ondas sísmicas para "ver" el interior de la Tierra. Así descubrieron que la Tierra tiene un núcleo externo líquido y un núcleo interno sólido y denso. Esto llevó a un modelo de la Tierra con capas: la corteza y la litosfera arriba, el manto debajo (con discontinuidades a 410 y 660 kilómetros), y el núcleo externo e interno. Hoy, las imágenes sísmicas son mucho más detalladas, mostrando un interior dinámico.
Los mineralogistas usan datos de presión y temperatura de los estudios sísmicos para recrear esas condiciones en laboratorios. Así miden cómo cambian las estructuras de los cristales. Estos estudios explican los cambios químicos en el manto y las estructuras cristalinas esperadas en el núcleo interno.
Ramas de la geología
Cristalografía
La cristalografía es la ciencia que estudia los cristales. La mayoría de los minerales y muchos materiales forman estructuras cristalinas bajo ciertas condiciones. Al principio, la cristalografía estudiaba cómo crecían los cristales y su forma externa. Luego, se enfocó en su estructura interna y composición química. Para estudiar la estructura interna, se usan rayos X, neutrones o electrones para ver los patrones de difracción. También se puede usar la microscopía electrónica. El objetivo es saber dónde están los átomos, iones y moléculas y cómo se repiten en el espacio.
La disposición de los átomos en un cristal se puede conocer por difracción de rayos X. La química cristalográfica estudia la relación entre la composición química, la disposición de los átomos y las fuerzas que los unen. Esto determina las propiedades físicas y químicas de los minerales.
Cuando las condiciones son adecuadas, cada elemento o compuesto químico tiende a cristalizar de una forma específica. Por ejemplo, la sal común forma cristales cúbicos. Hay 32 clases cristalinas posibles, pero solo unas pocas incluyen la mayoría de los minerales comunes. Estas clases se agrupan en seis sistemas cristalinos, que se distinguen por la longitud y posición de sus ejes.
La cristalografía es importante en química, física y biología, y tiene aplicaciones prácticas en medicina, mineralogía y desarrollo de nuevos materiales. Por su importancia, la UNESCO declaró 2014 como el Año Internacional de la Cristalografía.
Espeleología
La espeleología es la práctica de explorar y estudiar las cavidades naturales bajo tierra. Se considera el estudio científico que, con ayuda de la geología, analiza cómo se forman y evolucionan las cuevas y sus formaciones. Los espeleólogos investigan, mapean y catalogan los descubrimientos en cavernas. Desde el punto de vista geológico, es parte de la geomorfología y apoya la hidrogeología.
Hay varios tipos de espeleología. No siempre está ligada a la investigación; también existe el espeleoturismo (recorridos turísticos), la espeleología técnica-deportiva y el espeleorrescate. La geología y sus ramas son fundamentales para entender las ciencias del karst (formaciones de cuevas).
La espeleología ofrece atractivos tanto recreativos como científicos. Los espeleólogos también participan en rescates en cavidades. A menudo se considera un deporte, aunque sus orígenes están en la ciencia que estudia la morfología de las cavidades naturales. Se investiga, se mapea y se catalogan los descubrimientos subterráneos. Es una ciencia que involucra a otras, como la geografía y la geología (para la formación de cuevas), la hidrología (para el agua subterránea), la bioespeleología (para la fauna), la antropología y arqueología (para vestigios humanos prehistóricos) y la paleontología (para fósiles de animales).
La espeleología está ligada a la geología, biología, antropología, topografía y paleoclimatología. Por eso, se considera una aplicación de varias ciencias. También se puede practicar sin fines científicos, como el espeleoturismo.
Édouard Alfred Martel es considerado el padre de la espeleología moderna. Él inició las primeras exploraciones científicas y fundó la Sociedad Espeleológica de Francia en 1895.
Estratigrafía
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La estratigrafía es la rama de la geología que estudia e interpreta las rocas que se forman en capas, como las sedimentarias y las volcánicas estratificadas. Este estudio incluye identificar, describir y ordenar las rocas en capas, tanto vertical como horizontalmente. También se encarga de mapearlas y relacionarlas entre sí. El objetivo es entender el orden y el momento en que ocurrieron los eventos geológicos que formaron estas rocas.
Geología del petróleo
La geología del petróleo es la rama de la geología que estudia todo lo relacionado con la formación de yacimientos de petróleo y cómo encontrarlos. Su objetivo es localizar posibles yacimientos, describir su forma y estimar cuánto petróleo y gas natural pueden contener.
En la geología del petróleo se usan varios métodos para encontrar los mejores lugares para buscar hidrocarburos.
Esta rama se desarrolló principalmente entre los años 70 y 80, cuando las empresas de petróleo invirtieron mucho en exploración. Los geólogos de esta industria hicieron grandes avances en la geología, desarrollando nuevas formas de análisis estratigráfico y geofísicos.
Geología económica
La geología económica es la rama de la geología que estudia las rocas para encontrar depósitos minerales que puedan ser extraídos y usados para beneficio. El geólogo económico realiza los estudios necesarios para encontrar rocas o minerales que puedan ser explotados. La extracción de estos recursos se conoce como minería.
La búsqueda de estos materiales ha impulsado viajes de descubrimiento y la colonización de nuevas tierras. Su posesión ha influido en el poder comercial y político, y ha sido causa de conflictos. Al buscar estas sustancias, se ha acumulado mucho conocimiento sobre dónde se encuentran, cómo son y cómo se usan, lo que ha llevado a teorías sobre su origen.
Los recursos minerales son muy importantes en nuestra vida diaria. Nos proporcionan elementos básicos para la vida moderna, como la calefacción, la electricidad, el combustible para vehículos, abonos para la agricultura, materiales para construir casas y edificios, y para producir medicamentos y accesorios.
Los estudios de geología económica se hacen evaluando la zona de interés y se complementan con otras ramas de la geología como la geoquímica, geología estructural, geofísica y sedimentologia. Esto nos permite entender mejor el potencial mineral y delimitar y cuantificar el material.
Para que un depósito sea rentable, debe haber suficiente material para justificar la inversión necesaria para la minería, que suele ser considerable.
La "ley" de un depósito metálico es la cantidad de roca que se necesita para producir una unidad del mineral. Por ejemplo, una mina de oro con una ley de 1 g/t significa que se necesita extraer una tonelada de mineral para obtener 1 gramo de oro. La rentabilidad depende mucho del precio del mineral y de los costos de producción. Actualmente, con los altos precios de muchos metales, muchos proyectos que antes no eran rentables han vuelto a producir.
Aunque se suele hablar de yacimientos de metales (oro, cobre, aluminio), los depósitos de minerales no metálicos son muy importantes para el desarrollo de los países. Elementos como el petróleo, las calizas, las gravas y otros materiales de construcción son cruciales, especialmente en países en desarrollo.
Los depósitos minerales no son infinitos. Por eso, su explotación debe hacerse de forma responsable y sostenible para que no se agoten y las futuras generaciones también tengan acceso a ellos. Esto es muy importante para los depósitos de agua potable, un recurso vital que es cada vez más escaso debido a la sobreexplotación, la contaminación y otros factores como los incendios y la deforestación.
La búsqueda de petróleo también se considera parte de la geología económica, pero se estudia más a fondo en la geología del petróleo.
Geología estructural
La geología estructural es la rama de la geología que estudia la corteza terrestre, sus estructuras y cómo se relacionan con las rocas que las contienen. Examina la forma de las formaciones rocosas y cómo aparecen en la superficie. También interpreta cómo se comporta la corteza terrestre ante las fuerzas de la tectónica y cómo se deforman las rocas, para entender la forma de las estructuras bajo la superficie.
Gemología
La gemología es la rama de la mineralogía y la geología que se dedica al estudio, identificación, análisis y evaluación de las piedras preciosas. Una de sus tareas principales es desarrollar métodos para distinguir las gemas naturales de las imitaciones y las versiones sintéticas. Esto incluye mediciones con instrumentos (como mediciones cristalográficas y fotométricas), microscopía, espectroscopía y análisis de difracción por rayos X. Es una ciencia que no tiene relación con prácticas que asignan significados o propiedades curativas a las gemas.
Debido al valor de las piezas, la gemología solo usa métodos que no dañan las gemas.
Un gemólogo debe conocer varias disciplinas como: cristalografía, óptica, matemáticas, cristaloquímica, química analítica y el estudio de la imitación de gemas.
Se estudian la composición, propiedades físicas, origen y yacimientos de las gemas. También se investigan los tratamientos que se les aplican, los tipos de talla para realzar su belleza, los minerales sintéticos y las propiedades de los materiales que imitan a las gemas naturales. Algunas aplicaciones comunes son la tasación y la peritación de gemas.
Geología histórica
La geología histórica es la rama de la geología que estudia cómo ha cambiado la Tierra desde que se formó, hace unos 4.570 millones de años, hasta hoy.
Para organizar el tiempo, los geólogos han ordenado las rocas en una secuencia continua de unidades a escala mundial. Estas unidades se dividen en eonotemas, eratemas, sistemas, series y pisos. Se basan en la estratigrafía (el estudio de las capas de roca) y en grandes eventos biológicos y geológicos. Por ejemplo, el paso del Pérmico al Triásico se marca por una extinción masiva. Estas divisiones tienen sus equivalentes en una escala de unidades de tiempo: eones, eras, períodos, épocas y edades. Las dataciones por radioisótopos han permitido poner una edad exacta (en años) a la mayoría de estas divisiones. Las etapas de la Tierra anteriores al Fanerozoico, de las que no hay muchos fósiles, se definen por su edad exacta.
Astrogeología
La astrogeología, también llamada geología planetaria o exogeología, es la ciencia que estudia la geología de los cuerpos celestes. Esto incluye planetas y sus lunas, asteroides, cometas y meteoritos.
Los científicos astrogeólogos usan el término cuerpo planetario para referirse a cuerpos que cumplen ciertos criterios:
- Ser lo suficientemente grandes para que su propia gravedad los haga esféricos.
- Orbitar alrededor de una estrella o lo que queda de ella (como agujeros negros o enanas blancas).
- Haber "limpiado" su órbita, es decir, ser el cuerpo dominante en su área orbital.
Plutón solo cumple dos de estos criterios, por eso se le considera un "planeta enano". Esta definición incluye tanto planetas como satélites, que son geológicamente similares.
Eugene Shoemaker, quien introdujo la astrogeología en el Servicio Geológico de los Estados Unidos, hizo importantes contribuciones al estudio de los cráteres de impacto, la ciencia lunar, asteroides y cometas.
El envío de sondas espaciales a los cuerpos de nuestro sistema solar desde los años sesenta ha proporcionado datos valiosos. El análisis de estos datos ha revolucionado nuestro conocimiento geológico de la Tierra, sobre cómo se formó y cuál será su futuro. Así, el objetivo de la astrogeología es entender la evolución de los planetas.
Geología regional
La geología regional es la rama de la geología que estudia la configuración geológica de cada continente, país, región o de zonas específicas de la Tierra.
Geomorfología
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La geomorfología es una rama de la geografía y la geología que estudia las formas de la superficie terrestre. Su objetivo es describirlas, entender cómo se formaron y cómo se comportan actualmente.
La geomorfología se relaciona con otras ciencias. Un modelo popular explica que las formas de la superficie terrestre son el resultado de un equilibrio dinámico entre procesos que construyen y destruyen, conocido como ciclo geográfico.
La geomorfología se enfoca en el relieve, pero como este es resultado de la dinámica de la litosfera, integra conocimientos de otras ramas de la Geografía física, como la climatología, la hidrografía, la pedología (estudio de suelos) y la glaciología. También considera la influencia de fenómenos biológicos, geológicos y humanos en el relieve. La geomorfología se relaciona con la geografía humana (por los riesgos naturales y la relación del hombre con el medio) y con la geografía matemática (por la topografía).
Geoquímica
La geoquímica es una ciencia que usa herramientas y principios de la química y la geología para explicar cómo funcionan los principales sistemas geológicos, como la corteza terrestre y sus océanos. El estudio de la geoquímica se ha extendido más allá de la Tierra, abarcando todo el sistema solar. Ha contribuido mucho a entender procesos como la convección del manto, la formación de planetas y el origen del granito y del basalto.
Estudia la composición y el movimiento de los elementos químicos en la Tierra, determinando su cantidad y distribución. También estudia cómo se mueven estos elementos entre las diferentes geósferas (la litósfera, hidrósfera, atmósfera y biósfera). Para ello, usa como pruebas las transformaciones de las rocas y minerales de la corteza terrestre, buscando establecer leyes sobre su distribución.
Los elementos químicos más abundantes en la Tierra, de mayor a menor, son: oxígeno, silicio, aluminio, hierro, calcio, sodio, potasio y magnesio.
Geofísica
La geofísica es la ciencia que estudia la Tierra desde el punto de vista de la física. Su objetivo es comprender la estructura, las condiciones físicas y la historia de la Tierra. Como es una disciplina experimental, usa métodos físicos cuantitativos. Por ejemplo, estudia la reflexión y refracción de ondas mecánicas, y métodos basados en la medición de la gravedad, campos electromagnéticos, magnéticos o eléctricos y fenómenos radiactivos. A veces, estos métodos aprovechan fenómenos naturales (como la gravedad o los terremotos), y otras veces son creados por el hombre (como campos eléctricos o fenómenos sísmicos).
La geofísica se divide en dos grandes ramas: la geofísica interna y la geofísica externa.
Hidrogeología
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La hidrogeología es una rama de la geología que estudia las aguas subterráneas. Investiga su origen, cómo circulan, cómo las afectan las condiciones geológicas, su interacción con suelos y rocas, su estado (líquido, sólido, gaseoso) y propiedades (físicas, químicas, bacteriológicas, radiactivas), y cómo se pueden extraer.
Los estudios hidrogeológicos son importantes para el suministro de agua a la población. También ayudan a entender el ciclo de ciertos elementos químicos y cómo se mueven y dispersan los contaminantes, afectando al medio ambiente. Por eso, esta especialidad es fundamental para evaluar sistemas ambientales complejos.
Para abordar las cuestiones hidrogeológicas, se estudian: las condiciones climáticas de una región, la cantidad de lluvia, la composición química del agua, las características de las rocas (como su permeabilidad, porosidad y fisuras), su composición química y los rasgos geológicos. La investigación hidrogeológica incluye:
- El estudio de la relación entre la geología, las cuevas y las aguas subterráneas.
- El estudio de los procesos que rigen el movimiento del agua subterránea dentro de las rocas y sedimentos.
- El estudio de la química de las aguas subterráneas (hidroquímica).
La hidrogeología es una de las principales disciplinas en las ciencias del karst, que son objeto de la espeleología.
Mineralogía
La mineralogía es la rama de la geología que estudia las propiedades físicas y químicas de los minerales que se encuentran en el planeta en sus diferentes estados. Un mineral es un sólido inorgánico natural con una composición química definida. Los minerales proporcionan al ser humano los elementos químicos esenciales para sus actividades industriales.
Paleontología
La paleontología es la ciencia natural que estudia e interpreta el pasado de la vida en la Tierra a través de los fósiles. Forma parte de las ciencias naturales, tiene sus propias teorías y comparte fundamentos con la geología y la biología, con las que está muy relacionada. Se divide en paleobiología, tafonomía y biocronología, y comparte información con otras disciplinas (como el estudio de la evolución de los seres vivos, bioestratigrafía, paleogeografía o paleoclimatología).
Sus objetivos incluyen reconstruir los seres vivos del pasado, estudiar su origen, sus cambios a lo largo del tiempo (evolución y filogenia), las relaciones entre ellos y con su entorno (paleoecología), su distribución y migraciones (paleobiogeografía), las extinciones, los procesos de fosilización (tafonomía) y la datación de las rocas que los contienen (bioestratigrafía).
La paleontología ha sido muy importante para entender que la Tierra y sus seres vivos cambian constantemente, a lo largo de miles de millones de años. Esta comprensión, junto con los avances en el conocimiento geológico, cambió la percepción del tiempo, dando origen al concepto de "tiempo profundo".
La paleontología nos ayuda a entender la composición actual (biodiversidad) y distribución de los seres vivos en la Tierra (biogeografía) antes de la intervención humana. Ha proporcionado pruebas esenciales para resolver dos grandes debates científicos del siglo pasado: la evolución de los seres vivos y la deriva de los continentes. Además, ofrece herramientas para analizar cómo los cambios climáticos pueden afectar a la biosfera en el futuro. Al estudiar épocas de la historia de la Tierra con ambientes y seres vivos muy diferentes a los actuales, la paleontología permite especular sobre el origen y la posible existencia de vida en otros cuerpos celestes.
«La paleontología tiene la respuesta no sólo para reconstruir y describir la historia de la vida, sino también para explorar los procesos ecológicos que se desarrollan durante períodos de tiempo de dimensiones geológicas y, por lo tanto, inaccesibles a enfoques experimentales».Lukas Hottinger, 1997
Petrología
La petrología (del griego Πέτρος [petros] 'piedra'; y λόγος [logos] 'estudio') o litología es la rama de la geología que estudia las rocas. Investiga sus propiedades físicas, químicas, mineralógicas, su ubicación y su edad, así como las asociaciones de rocas y los procesos que las forman. Es una de las ramas principales de la geología.
El estudio de los sedimentos y las rocas sedimentarias se conoce como petrología sedimentaria. La petrografía, una disciplina relacionada, describe las rocas y sus características usando un microscopio de luz polarizada.
La petrología se encarga de tres tipos de rocas. El primer tipo, y el más abundante, son las rocas ígneas. Estas se forman por el enfriamiento lento del magma dentro de la Tierra (rocas ígneas intrusivas) o de la lava expulsada por los volcanes (rocas ígneas extrusivas). El segundo tipo son las rocas sedimentarias, que se originan por la erosión y el desgaste de otras rocas por el viento, el agua o el hielo. El tercer tipo son las rocas metamórficas, que se forman cuando los tipos anteriores se someten a altas presiones y temperaturas dentro de la Tierra.
Sedimentología
La sedimentología es la rama de la geología que estudia cómo se forman, transportan y depositan los materiales que se acumulan como sedimentos en ambientes continentales y marinos. Estos sedimentos, con el tiempo, forman rocas sedimentarias. Su objetivo es interpretar y reconstruir cómo eran los ambientes donde se formaron estas rocas en el pasado. Está muy relacionada con la estratigrafía, pero su propósito es entender los procesos de formación de las rocas sedimentarias, no solo describirlas.
Sismología
La sismología es una rama de la geofísica que estudia los terremotos y cómo se propagan las ondas elásticas (sísmicas) dentro y en la superficie de la Tierra. También estudia las placas tectónicas. Al estudiar la propagación de las ondas sísmicas, se puede determinar el hipocentro (o foco) de un sismo, su ubicación y su duración. Otro fenómeno de interés es cómo se rompen las rocas, ya que esto libera ondas sísmicas.
Sus principales objetivos son:
- Estudiar cómo se propagan las ondas sísmicas por el interior de la Tierra para conocer su estructura interna.
- Estudiar las causas de los temblores.
- Prevenir daños por sismos.
- Alertar a la sociedad sobre posibles daños en una región.
La sismología también estudia los maremotos y tsunamis, y las vibraciones antes de las erupciones volcánicas. Generalmente, los terremotos ocurren en los límites de las placas tectónicas. Son el resultado de la acumulación de tensiones por la interacción entre dos o más placas. Las placas tectónicas son unidades rígidas de unos 100 km de espesor que forman la capa superficial de la Tierra. Esta teoría explica por qué los terremotos, volcanes y cordilleras se distribuyen en zonas alargadas y estrechas, y también la causa del movimiento de los continentes.
La interpretación de los sismogramas (registros de ondas sísmicas) permite estudiar el interior de la Tierra. Hay tres tipos de ondas sísmicas: las ondas P y L (que pueden causar tsunamis) se propagan por todo el planeta. Las ondas P son longitudinales y de compresión-descompresión, y viajan por todos los medios. Las ondas S son transversales y solo se transmiten en medios sólidos.
Tectónica
La tectónica es la rama de la geología que estudia las estructuras geológicas formadas por la deformación de la corteza terrestre. Analiza cómo las rocas cambian de forma después de haberse creado, y los procesos que causan esos cambios.
Examina la mecánica y la dinámica de la litosfera para explicar las deformaciones (como pliegues y fallas) y las formaciones estructurales, como las placas tectónicas. También explica el origen y la estructura de las grandes formas del relieve, como las fosas tectónicas o las cordilleras. Estudia las grandes deformaciones en la corteza terrestre, tanto en continentes como en océanos, para entender cómo se formó la Tierra y cómo sigue evolucionando. El estudio de la tectónica se complementa con otras áreas como el paleomagnetismo, la sismología o la termodinámica interna de la Tierra.
Vulcanología
La vulcanología es la rama de la geología que estudia el vulcanismo y todas sus manifestaciones. Esto incluye volcanes, géiseres, fumarolas, erupciones volcánicas, magmas, lavas y tefras (ceniza o piedra pómez). Los vulcanólogos, que son geólogos especialistas en esta área, visitan a menudo los volcanes, especialmente los activos, para observar las erupciones y recoger muestras de rocas y lava.
Una de las principales áreas de investigación es la predicción de erupciones. Aunque no hay una forma exacta de predecirlas, se monitorea la actividad volcánica con diversas técnicas y herramientas, tanto en el lugar como a distancia. Por ejemplo, se monitorea la actividad sísmica, las emisiones de gases, la deformación de la estructura del volcán y las manifestaciones térmicas. Esto permite activar protocolos de protección civil, que van desde emitir alertas hasta evacuar áreas de posible afectación.
Gracias a la exploración espacial, se ha descubierto que existe vulcanismo a bajas temperaturas (criovulcanismo) en cuerpos helados como Encélado. Este tipo de vulcanismo funciona de manera similar al de la Tierra: un material se funde por una diferencia de temperatura y es expulsado a la superficie. Así, la vulcanología moderna estudia el material expulsado, las estructuras que forma, los procesos y las interacciones relacionadas con la formación y el ascenso del material fundido, y el origen de la fuente de calor.
Departamentos o cátedras de la carrera de ciencias geológicas
La geología abarca muchas ciencias y disciplinas que se organizan en los planes de estudio universitarios. Debido a la gran diversidad, estas disciplinas se agrupan en departamentos de enseñanza e investigación. Una forma común de organizar estos departamentos es:
- Dpto. de Cristalografía y Mineralogía (incluye mineralogía de las gemas)
- Dpto. de Estratigrafía y Sedimentología
- Dpto. de Geodinámica. Que se subdivide en:
- Geodinámica Interna (geología estructural, geología histórica, tectónica; geofísica y sismología)
- Geodinámica Externa (geomorfología, hidrogeología y geotecnia; geología económica y del petróleo)
- Dpto. de Paleontología
- Dpto. de Petrología y Geoquímica (incluye vulcanología y geología planetaria)
Geoética
La geoética es el estudio y la reflexión sobre los valores que guían las prácticas y comportamientos adecuados del ser humano al interactuar con el sistema Tierra. Se enfoca en la ética y el comportamiento profesional de quienes trabajan con la Tierra. Se considera un punto de encuentro entre las geociencias, la sociología, la filosofía y la economía. Aborda las implicaciones éticas, sociales, culturales, científicas, de investigación, prácticas, educativas y de comunicación, junto con la responsabilidad del geocientífico en su trabajo. Sus temas principales incluyen la reducción y gestión de riesgos naturales y causados por el hombre, el manejo de la tierra, áreas costeras, playas y océanos, la contaminación y su impacto en la salud, los cambios climáticos globales, la protección de ambientes naturales, la investigación y la integridad en el desarrollo de códigos de conducta científicos y profesionales, y el uso sostenible de los recursos naturales. Se ocupa de las prácticas científicas, técnicas y educativas, la geodiversidad, el patrimonio geológico, la explotación responsable de los recursos minerales, y la responsabilidad en la predicción y mitigación de riesgos naturales, tanto en la Tierra como, en el futuro, en otros cuerpos espaciales.
Geólogos
Un geólogo es un especialista y profesional que estudia, observa o experimenta con la Tierra, su composición, estructura, cómo se mueve, su origen y su evolución. En su trabajo, debe aplicar los principios de la geoética.
Un geólogo tiene las siguientes habilidades:
- Realiza estudios de rocas y análisis químicos para determinar su origen, composición y cómo evolucionaron.
- Establece la secuencia de capas de roca en una región y analiza su estructura para entender el orden de formación de las unidades geológicas. Esto le permite describir cómo se deformó la región.
- Elabora estudios de la forma del relieve (geomorfología) para identificar áreas de mayor energía, límites de cuencas y la facilidad de erosión. Realiza su trabajo con un sentido de servicio a la sociedad y con profesionalismo.
- Realiza estudios geoquímicos y geofísicos para determinar el contenido de elementos en aguas (superficiales, subterráneas, termales) y la composición química de las rocas. Esto se aplica a la evolución geoquímica de las aguas y a la búsqueda de minerales. También determina las propiedades físicas de la corteza terrestre, manteniéndose al día con los avances científicos.
- Diseña estudios para buscar y explorar minerales, analizando áreas con posibles depósitos y cuantificándolos. Usa técnicas para tomar muestras, explorar kilómetros cuadrados, perforar metros y evaluar la eficiencia y los costos.
- Elabora estudios de aguas subterráneas y calidad del agua, definiendo los procesos para extraer y administrar los recursos hídricos del subsuelo de forma respetuosa con el medio ambiente.
- Diseña estudios geotécnicos para conocer las propiedades físicas de suelos y rocas, identificando zonas de riesgo o problemas de hundimiento y fallas activas.
- Realiza la planificación, diseño y desarrollo de proyectos geológicos para resolver problemas específicos o realizar tareas dentro de procesos geológicos.
Véase también
- Ciencias de la Tierra
- Escala temporal geológica
- Tectónica de placas
- Anexo:Definiciones usuales en geología
