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El estudio de nuestro planeta

OBJETIVOS 1. Comprender el papel de la geología como ciencia y sus distintas fases de trabajo. 2. Conocer el funcionamiento y utilidad del microscopio petrográfico, así como la preparación de muestras. 3. Entender los métodos directos e indirectos utilizados para el estudio del interior terrestre. 4. Describir la utilidad de los sistemas de información geográfica y la teledetección.

5. Conocer los criterios de división del tiempo geológico y los materiales característicos de las eras. 6. Comprender los métodos de datación absoluta y relativa en procesos geológicos. 7. Interpretar los componentes de un mapa topográfico o geológico. 8. Entender los conceptos de geocronología absoluta y relativa, contactos concordantes y discordantes.

CONTENIDOS CONCEPTOS

PROCEDIMIENTOS, DESTREZAS Y HABILIDADES

ACTITUDES

• El trabajo de los geólogos. (Objetivo 1) • Interpretación de mapas • Reconocer la importancia topográficos y geológicos, de los métodos indirectos • El microscopio petrográfico. (Objetivo 2) elaboración de perfiles topográficos en el estudio de fenómenos • Los métodos para estudiar el interior y cortes geológicos. (Objetivo 7) o de cuerpos que son inaccesibles terrestre. (Objetivo 3) a las técnicas de observación • Calcular la edad absoluta • El método sísmico. (Objetivo 3) habituales. de una roca aplicando • Los sistemas de información el método de la desintegración • Apreciar nuestro planeta, la Tierra, geográfica y los sistemas de alerta de isótopos. (Objetivo 6) y comprender la importancia temprana. (Objetivo 4) de su conservación. • Simulación de una datación • El tiempo en geología. (Objetivo 5) radiométrica. (Objetivo 6) • La edad de las rocas: dataciones absolutas y relativas. (Objetivo 6) • Los mapas, los perfiles topográficos y cortes geológicos. (Objetivo 7) • La geocronología y los contactos entre unidades. (Objetivo 8)

Preguntas prueba 1

Preguntas prueba 2

1, 2

1, 2

b) Conocer el funcionamiento del microscopio petrográfico y la preparación de muestras para su observación. (Objetivo 2)

3

3

c) Describir los diferentes métodos de estudio del interior terrestre. (Objetivo 3)

4

4

d) Conocer el funcionamiento de los sistemas de información geográfica. (Objetivo 4)

5

5

e) Conocer los criterios de división temporal en geología y el concepto de fósil característico. (Objetivo 5)

6

6

7, 8

7, 8

9

9

CRITERIOS DE EVALUACIÓN a) Definir el trabajo de los geólogos y sus tres fases. (Objetivo 1)

f) Describir los métodos de datación absoluta y relativa en las rocas. (Objetivo 6) g) Definir las diferentes representaciones del relieve. (Objetivo 7)

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RESUMEN

El trabajo de los geólogos Los geólogos son los científicos que estudian la composición, la estructura y la dinámica de la geosfera. Sus investigaciones pueden aportar: conocimiento científico sobre la Tierra, la prospección de recursos geológicos, la previsión de riesgos geológicos o la evaluación de las características del terreno para la ejecución de obras públicas. Los geólogos obtienen sus resultados tras realizar tres tipos de tareas: • Trabajo de campo. Toman muestras y datos sobre el terreno a estudiar. • Trabajo de laboratorio. Analizan las muestras recogidas en el campo, utilizando diferentes métodos: observación de las muestras con el microscopio, análisis químicos de las muestras, o pueden realizar otros análisis, por ejemplo, el paleomagnetismo de las muestras. • Trabajo de gabinete. Se estudian y ordenan las anotaciones, se interpretan los resultados, por último, se elaboran las conclusiones y se publican de los resultados.

El trabajo de campo Los geólogos pueden recoger diferentes datos en función de la investigación a realizar: • En investigaciones sobre las rocas superficiales se recogen muestras de fósiles y rocas. En investigaciones destinadas a la prospección de recursos, como carbón, petróleo y otras rocas o minerales valiosos, utilizan técnicas más sofisticadas, por ejemplo, equipos que miden la transmisión de las ondas sísmicas o las corrientes eléctricas o los propios sondeos. • Otras investigaciones científicas de mayor envergadura utilizan también equipos sofisticados, como los gravímetros, geófonos. No es extraño que el trabajo de campo lo realizan en el mar, a bordo de barcos de investigación geofísica.

El trabajo de laboratorio y de gabinete En las investigaciones geológicas se utilizan diferentes técnicas e instrumentos para estudiar las muestras de rocas y minerales en el laboratorio y en el gabinete. El gravímetro mide pequeñísimas variaciones en el campo gravitatorio, detectando la presencia de materiales especialmente densos o anormalmente poco densos en el subsuelo. El magnetómetro permite medir la intensidad y la dirección del magnetismo que produjo la orientación de ciertos minerales férricos de algunas rocas. El sismógrafo capta el paso de las ondas sísmicas producidas por los terremotos, lo que permite localizar el foco sísmico y averiguar la estructura interna de la Tierra. Los geófonos son micrófonos que captan los ecos de ondas sonoras producidas por pequeñas explosiones, para averiguar la estructura de las rocas del subsuelo. El microscopio petrográfico es un microscopio óptico normal al que se le han añadido dos filtros polarizadores, que solo dejan pasar la luz que vibra en un plano, absorbiendo el resto de los rayos luminosos que vibran en planos diferentes. La luz polarizada la forman ondas que vibran en planos paralelos. Uno de los filtros, llamado polarizador, está fijado al microscopio y permanece estático, mientras que el segundo filtro, el analizador, puede girarse 90º. Si el segundo filtro tiene la «rejilla» perpendicular a la del primero, la luz polarizada no puede pasar. En el microscopio petrográfico estos filtros se llaman nícoles, y por el giro del segundo puede ponerse paralelo al polarizador (posición de nícoles paralelos) o perpendicular (posición de nícoles cruzados). Muchos minerales tienen anisotropía óptica, pueden girar el plano de vibración de la luz que los atraviesa. La luz pasa al poner un mineral anisótropo entre el polarizador y el analizador.

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RESUMEN

Para observar una roca por transparencia al microscopio petrográfico es necesario preparar una lámina delgada de la muestra. Para ello se corta la muestra de roca con una sierra de diamante, obteniéndose una cara plana de unos 2 × 4 cm aproximadamente. A continuación, la superficie se pule con una pulidora y se pega sobre un portaobjetos. Por último se corta una lámina de roca lo más fina posible, que se pule primero con un abrasivo grueso y luego con abrasivos cada vez más finos. Se concluye el trabajo cuando adquiere un grosor de 30 micras.

Los métodos directos e indirectos de estudio Los métodos directos de estudio son aquellos que proporcionan datos contrastables de lo que se está investigando. El material es accesible y puede ser manipulado. Se utilizan para estudiar la superficie de la Tierra, y en algunos casos, el estudio del interior terrestre (lavas). Los métodos indirectos de estudio se aplican para obtener información de los objetos que no podemos manipular directamente. Método sísmico. Consiste en analizar los ecos debidos o al rebote de ondas sonoras producidas por una pequeña explosión provocada en la superficie, o por un terremoto de gran magnitud, en este caso pueden ser registradas en todos los sismógrafos de la Tierra, aportan información sobre la estructura más profunda. Permite detectar las superficies de separación entre materiales de distinta composición o de diferente estado, ya que desvían (reflejan o refractan) las ondas sísmicas. Los cambios de la trayectoria producen zonas de sombra, donde no se reciben ondas P ni ondas S. Las superficies en las que se originan alteraciones reciben el nombre de discontinuidades sísmicas. Tipos de ondas sísmicas: • Las ondas P. Se propagan a gran velocidad, por lo que son las primeras en ser registradas en los sismógrafos. Son ondas longitudinales y se transmiten por sólidos y líquidos, por lo que cruzan el planeta entero. • Las ondas S. Son más lentas que las ondas P. Son ondas transversales y solo se propagan en medios sólidos, pero no en los líquidos. • Método gravimétrico. Detecta las pequeñas variaciones del campo gravitatorio debidas a la distribución de las masas rocosas en el interior terrestre. • Mediciones de isótopos. Tienen muchas aplicaciones, por ejemplo, las proporciones de los isótopos 16O y 18O de una muestra de carbonato de calcio de un fósil marino permite saber la temperatura del agua en la que vivió el organismo. • Dataciones radiométricas. Se utilizan para conocer la edad de una muestra de roca. • Estudio de meteoritos. Sus análisis nos permiten saber cuál es la composición media de la Tierra. Se pueden utilizar para datar la edad de nuestro sistema planetario.

Los sistemas de información geográfica (SIG) El desarrollo de los ordenadores y de la red Internet ha facilitado el acceso a diferentes sistemas de información geográfica (SIG). Estos sistemas ofrecen informaciones diversas: mapas, fotografías aéreas y de satélite, datos de poblaciones, de producciones agrícolas, etc. En muchos casos, la información de las bases de datos de un SIG se puede presentar en capas, estas se van superponiendo según la información que se necesite: los ríos, las carreteras, las poblaciones, la toponimia, los cultivos, etc. Estos sistemas permiten a su vez realizar diferentes cálculos, como distancias, rutas óptimas o superficies de campos. Los SIG más importantes son dos: el sistema GPS y el Galileo. Están formados por un conjunto de satélites artificiales que orbitan la Tierra. Cuando el receptor capta las señales de tres o más satélites puede realizar un cálculo y determinar su posición exacta sobre la superficie de la Tierra (latitud, longitud y altitud sobre el mar).

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RESUMEN

La edad de las rocas. Dataciones absolutas La datación absoluta consiste en averiguar la edad concreta de un resto o de una roca, que normalmente se mide en millones de años. Los isótopos más pesados son inestables, y se desintegran radiactivamente a un ritmo constante. Se llama vida media del elemento, o periodo de semidesintegración, al tiempo que tarda en reducirse a la mitad el número de átomos radiactivos que hay en una muestra. Los métodos de datación radiométrica no pueden aplicarse en rocas sedimentarias, sino solo en rocas metamórficas y magmáticas.

Vida media (años)

Intervalo de aplicación (años)

1,25 × 109

0,01-4,60 × 109

Plomo-207

0,70 × 109

0,01-4,60 × 109

Uranio-238

Plomo-206

4,50 × 10

0,01-4,60 × 109

Uraninita y circón.

Rubidio-87

Estroncio-87

0,01-4,60 × 109

Moscovita, biotita y feldespatos.

Isótopo inestable Potasio-40 Uranio-235

Isótopo resultante Argón-40 Calcio-40

47 × 109

9

Minerales que pueden datarse Moscovita, biotita, hornblenda y feldespatos

La datación relativa ordena cronológicamente dos o más materiales o sucesos geológicos (el orden de antigüedad de los materiales o de los procesos geológicos). Los geólogos se basan en varios principios metodológicos: • La superposición normal de los estratos. Las rocas sedimentarias se disponen en estratos o capas, que se van superponiendo unos sobre otros de forma que los que están encima son más modernos que los que quedan debajo. • La superposición de procesos geológicos. Cada proceso geológico, como un plegamiento o una fractura de las rocas, la intrusión de una masa de roca fundida o la erosión de rocas superficiales, es más moderno que los materiales a los que afecta, y es anterior a los materiales que lo recubren o que le afectan. • La correlación entre materiales con el mismo contenido fósil. Cuando dos rocas sedimentarias presentan el mismo contenido fósil, y este es característico de un determinado periodo geológico, ambas rocas tienen la misma edad.

Los mapas topográficos Los mapas topográficos son una forma de representar, sobre un plano, el relieve y los elementos de la superficie terrestre. La escala es la reducción de dicha representación. Las curvas de nivel o isocotas representan el relieve, unen puntos de igual altitud, sus altitudes son correlativas y equidistantes, son líneas que se cierran sobre sí mismas, no se cruzan, y su separación es proporcional a la pendiente del terreno. Sobre un mapa topográfico es posible realizar diferentes cálculos: La distancia horizontal entre dos puntos. Se mide con una regla, se multiplica por la escala y se pasa a metros o a kilómetros. La diferencia de altura entre dos puntos. Se resta la altitud indicada entre las curvas de nivel. La distancia real entre dos puntos. Sabiendo la diferencia de altura y la distancia horizontal, podemos hallar la hipotenusa. La pendiente de una ladera. Se divide el desnivel entre la distancia horizontal y se multiplica por 100. Un perfil topográfico es la línea que obtendríamos al cortar el terreno con una superficie vertical. Para realizarlo se señala sobre el mapa la línea sobre la cual se va a hacer el perfil.

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Sobre la línea marcada se pone un papel en el que está dibujada la escala vertical con las alturas de todas las curvas de nivel cortadas por la línea. Después se proyecta cada curva de nivel a su altura correspondiente y se marca el punto. Se concluye uniendo todos los puntos con un trazo a mano alzada.

Los mapas geológicos Un mapa geológico es el resultado de representar, sobre un mapa topográfico, las unidades geológicas que se observan en la superficie terrestre, junto con toda la información posible para identificar los materiales. En un mapa geológico se dibujan las líneas de contactos entre las unidades geológicas. Se representan mediante diversos símbolos: las fallas, los diques, los pliegues, el buzamiento de los estratos, etc. Los contactos entre las unidades geológicas trazan una «uve» cuando cruzan el cauce de un arroyo o de un río. El vértice de esa uve señala en la dirección hacia la que está inclinado o buza ese contacto (y, por tanto, también los estratos). En el primer caso, los estratos buzan hacia el oeste, mientras que en el segundo caso buzan hacia el este. Al cruzar un arroyo, las uves que dibujan los contactos son tanto más abiertas cuanto mayor es la inclinación de los estratos. Cuando los contactos son planos verticales, como es el caso del dique, dibujan líneas rectas sobre el mapa (las uves se abren al máximo). La serie de estratos P, Q y R, al ser horizontales tienen sus contactos paralelos a las curvas de nivel, ya que estas también se corresponden con planos horizontales. La base del estrato P, que forma el contacto con la serie de estratos A-E, recibe el nombre de discordancia. Cuando los estratos están plegados, los contactos dibujan dos tipos diferentes de uves en cada flanco del pliegue. Esta simetría en el trazado de los contactos sobre el mapa es suficiente para reconocer la presencia de un pliegue; en este caso, un anticlinal, pero se han añadido además los símbolos que indican el buzamiento de los estratos, y el símbolo que señala la localización del plano de simetría del pliegue.

Los cortes geológicos A partir de un mapa geológico podemos seguir un método parecido al descrito para obtener un perfil topográfico. Se obtendrá una información muy precisa de cómo están situados los materiales en el subsuelo. Un corte geológico se efectúa realizando los siguientes pasos: 1. Una vez que hemos indicado sobre el mapa geológico la dirección en la que vamos a realizar el corte geológico, obtenemos primero un perfil topográfico con las curvas de nivel. 2. Sobre el perfil topográfico obtenido, señalamos los contactos, indicando las unidades y el buzamiento. 3. Completamos el trazado de los contactos. 4. Damos color a las unidades con los mismos colores que en el mapa.

Teledetección y sistemas de alerta temprana Todas las tareas que pueden realizarse a partir de imágenes tomadas por satélites artificiales, se consideran aplicaciones de la teledetección. Actualmente hay más de veinte satélites artificiales que toman imágenes constantemente de la superficie terrestre o del espacio con fines no militares, como los satélites Envisat, Meteosat, NOAA, Nimbus, Terra y Acqua.

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La utilización de estas imágenes tiene muchos fines: predicción meteorológica, evaluación de la humedad del suelo, comprobación de las superficies destinadas a ciertos cultivos, vigilancia de incendios, comprobación del nivel de los embalses, medición de la temperatura de la atmósfera a diferentes altitudes, etc. La ONU impulsó el desarrollo de los sistemas de alerta temprana (SAT) para predecir, en la medida de lo posible, las catástrofes naturales tales como ciclones tropicales, tsunamis, lahares, erupciones volcánicas, incendios forestales e inundaciones. Un sistema de alerta temprana es cualquier dispositivo capaz de detectar una anomalía indicativa de que un riesgo está materializándose en forma de catástrofe. Los detectores de humo en los pasillos y habitaciones de un edificio son un SAT, igual que lo son la redde sismógrafos y termómetros que permiten saber si un volcán está entrando en actividad,o las boyas que detectan el paso de un tsunami.

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FICHA 1

RECURSOS PARA EL AULA

RELACIÓN DE LA GEOLOGÍA CON OTRAS CIENCIAS

La palabra geología procede del griego gea, tierra, y logos, tratado. Es decir, el tratado de la Tierra. Clásicamente se ha ocupado del estudio del planeta Tierra, de los materiales que lo componen, de los procesos que actúan sobre ellos, de los productos resultantes y de su historia, y sus formas de vida desde su origen. La geología, tal como se entiende actualmente, es una ciencia dinámica, amplia y compleja, que trata de descifrar e interpretar los procesos que producen cambios en nuestro planeta, es decir, los fenómenos que tienen lugar en la Tierra, su mutua dependencia y las leyes que los rigen. Podría decirse que su objetivo último es conocer cómo trabaja y trabajó la Tierra. La geología debe ser contemplada como integrante de las ciencias

de la naturaleza, desde una perspectiva más amplia que el simple estudio de unos materiales inertes e inmutables.

Subdivisiones de la geología Las subdivisiones de una ciencia no son más que marcos de referencia desde los que se pretenden resolver problemas parecidos y que utilizan técnicas afines para obtener las respuestas. A finales del siglo XIX y a principios del XX, las ciencias geológicas solían dividirse en geognosia, geodinámica y geología histórica. Estas ramas constituían los elementos vertebradores de la mayoría de tratados clásicos.

Matemáticas

Física Economía Geología económica

Geografía Geodesia Geoplanetología Geomatemática Geofísica Tectónica Sismología Cartografía G. estructural Vulcanología Climatología Cristalografía Geomorfología

Mineralogía

Ingeniería

MATERIALES

GEOL

Mineralotecnia

Petrología

OGÍA FUNDAMENTAL

Sedimentología

Hidrogeología

PROCESOS

Estratigrafía

G. del Cuaternario

Paleontología Geoarqueología

Geoquímica

Agrupaciones clásicas

Química

Geognosia Geodinámica interna Geodinámica externa Geología histórica

Meteorología

Edafología Geología marina Ciencias Biología ambientales APLICACIONES Prosp. Geotecnia Ing. geofísica Prosp. geológica minera G. del Hidrogeología Geología petróleo ambiental

Historia

GEOLOGÍA APLICADA

Las subdivisiones de la geología y su relación con otras ramas de la ciencia.

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Filosofía

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FICHA 2

RECURSOS PARA EL AULA

EL ESTUDIO DE LA TIERRA DESDE EL ESPACIO

Europea, recientemente aprobado, pretende ser una alternativa estrictamente civil, apoyada en las señales enviadas por una red de unos 30 satélites que estarán plenamente operativos en el año 2008. La precisión actual del sistema GPS es de unos 20 metros y las expectativas del Galileo aspiran a reducir este margen de error tan solo a cinco metros.

Los estudios geológicos deberán apoyarse siempre un conjunto de labores y técnicas clásicas propias de los investigadores del medio natural. La observación de campo, la recogida de muestras, la cartografía, el dibujo, la descripción de los fenómenos, la toma de medidas, etc. Sin embargo, ya en el siglo XXI son muchos los progresos de la técnica que proporcionan nuevos métodos de estudio de nuestro planeta. Los sistemas de posicionamiento por satélite han revolucionado los métodos de localización precisa de objetos y fenómenos sobre la superficie terrestre. El procedimiento se basa en una red de satélites que orbitan alrededor de la Tierra a una distancia superior a los 20 000 km emitiendo unas señales. Los usuarios del sistema deben disponer de unos aparatos receptores capaces de recibir estas señales. El instrumento identifica la posición de los distintos satélites y, por triangulación, establece la propia posición sobre el planeta. Esto le permite conocer su posición geográfica (latitud, longitud y altitud) y, por tanto, georreferenciar cualquier observación realizada sobre la superficie del planeta. Conociendo la propia posición, el sistema puede calcular velocidades y aceleraciones de objetos en movimiento. El sistema GPS (Global Positioning System) desarrollado por Estados Unidos, se fundamenta en una red de 24 satélites que empezaron a ser operativos militarmente a finales de la década de 1970 y que, a lo largo de la de 1980, se ampliaron a usos civiles. El sistema Galileo, impulsado por la Unión

Las técnicas de teledetección permiten obtener a distancia información sobre las características de la superficie de la Tierra o de otros cuerpos planetarios. Sin la necesidad de un contacto físico directo, los métodos de teledetección se basan en el empleo de sensores instalados, generalmente, sobre aeronaves o satélites. Los instrumentos utilizan las ondas electromagnéticas –desde los rayos ultravioletas, hasta las señales de radio de onda corta (radar)– para captar las señales que emiten o reflejan los objetos. De este modo es posible conocer, por ejemplo, la temperatura superficial del terreno, el tipo de rocas (en función de la gama de colores), la presencia de agua, la topografía, entre otras propiedades. La teledetección permite realizar estudios geológicos de zonas de difícil acceso, controlar la evolución de determinados procesos activos (inundaciones, erupciones volcánicas, desertización, etc.), e investigar la presencia de yacimientos minerales, entre otras muchas aplicaciones. Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) son sistemas informáticos que permiten obtener, manipular, analizar y representar datos de todo tipo (geológicos, de vegetación, de población, de usos del suelo, etc.), y localizarlos en el espacio. Entre los múltiples usos de los SIG, destacan el inventario y gestión de recursos naturales, el estudio del relieve y la planificación urbana.

Representación tridimensional de la isla de Tenerife realizada mediante SIG.

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FICHA 3

RECURSOS PARA EL AULA

RAMAS DE LA GEODINÁMICA INTERNA

La geodinámica analiza los cambios: los fenómenos, estados y formas que llevan a la continua y progresiva transformación del planeta. Los procesos que modifican la

Tierra suelen diferenciarse en internos y externos, en función de la localización de las fuentes principales de energía que provocan los cambios.

GEODINÁMICA INTERNA La geodinámica interna estudia los procesos desencadenados por la acción conjunta de la energía almacenada en el interior de la Tierra y la acción de su campo gravitatorio. Se divide en las siguientes disciplinas: Sismología Estudia los terremotos. Localiza y caracteriza los fenómenos sísmicos que se producen en la Tierra. Los sismólogos elaboran mapas de riesgo sísmico, calculan probabilidades de que ocurran terremotos e intentan descubrir métodos y técnicas para pronosticarlos y minimizar los daños que estos puedan producir. Vulcanología Dedica su atención al estudio de los volcanes. Trata de investigar los fenómenos eruptivos actuales estudiando los materiales y procesos a que estos dan lugar. Esta información le permite interpretar estructuras y procesos volcánicos antiguos. Analiza la distribución de la actividad volcánica en la superficie de la Tierra y, de un modo parecido a la sismología, intenta predecir el riesgo eruptivo de las zonas volcánicas conocidas. Geología estructural Aparece como una rama geológica íntimamente ligada a la tectónica. La primera se propone estudiar la estructura interna de los conjuntos rocosos, especialmente la descripción, representación y análisis de las estructuras de deformación a pequeña y mediana escala que las afectan (pliegues, fallas, etc.). La tectónica, en cambio, centra sus investigaciones en las estructuras a gran escala, en la arquitectura global de la parte superior de la corteza terrestre, y en su evolución en el tiempo.

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FICHA 4

RECURSOS PARA EL AULA

LAS ONDAS SÍSMICAS Y LA ESTRUCTURA DE LA TIERRA

Las ondas de cuerpo son las que viajan por el interior terrestre en una vibración parecida al sonido. Se dividen, a su vez, en dos tipos: ondas P y ondas S. • Las ondas P o primarias se denominan también ondas longitudinales, puesto que se desplazan en la misma dirección en la que se propaga el movimiento. Avanzan mediante sucesivos impulsos de expansión y compresión que afectan a los materiales que están atravesando. Su vibración es equivalente al efecto de acordeón que producen al expandirse y comprimirse las espirales de un muelle. Para recordar el efecto de las ondas P en inglés se utiliza la palabra push, que significa «empujar». • Las ondas S o secundarias se conocen también como ondas transversales o de cizalla, ya que vibran perpendicularmente a la dirección en que se propagan. Su avance se produce mediante un movimiento ondulatorio perpendicular al sentido de propagación. En inglés, la palabra shake («sacudir») evidencia el efecto de las ondas S.

Terreno sin perturbar (aún no ha llegado la onda)

Expansión Compresión

Onda P

Longitud de onda

Onda S

Dirección de propagación de la onda

Longitud de onda

Dirección de propagación de la onda

Esquemas de propagación de las ondas sísmicas P y S. Las ondas P comprimen y dilatan el medio que atraviesan: la alteración que producen tiene lugar en el mismo sentido de la propagación. En cambio, las ondas S producen un movimiento de los materiales perpendicular (transversal) al sentido de propagación.

0° (epicentro) 0

10

20

30

Corteza

Manto

Núcleo externo Onda P reflejada

Núcleo interno

103° No llegan ondas directas P ni S

No llegan ondas directas P ni S

30 5 000 60

10 000

90 120

Zona de sombra de ondas P y S directas (se registran ondas P reflejadas y ondas superficiales) 15 000

150

180

142° No llegan ondas S directas (llegan ondas P)

Ángulo epicentral (grados)

Ondas S y P

20 000

Distancia desde el epicentro (km) medida en superficie

Tiempo (minutos)

Ondas S y P

Zona de sombra de las ondas P

La estructura interna de la Tierra, deducible del estudio de las ondas sísmicas. A la izquierda, modelo de la estructura del planeta. A la derecha, gráfica tiempo-recorrido de las ondas sísmicas.

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FICHA 5

RECURSOS PARA EL AULA

MÉTODOS DE ESTUDIOS RADIACTIVOS

Las dataciones radiactivas son un instrumento que permite datar los acontecimientos de las primeras épocas de la historia de la Tierra.

4,0 3,5

0,8 Pb206/U238

El principio se basa en calcular la proporción de un elemento radiactivo presente en un mineral y los elementos radiógenos derivados del proceso radiactivo. El proceso de desintegración del elemento radiactivo es una función matemática exponencial.

4,5

1,0

Nt = No ⭈ e⫺εt

3,0 0,6 2,5 0,4

2,0 1,5

0,2

donde: 0

No = número de átomos iniciales.

0

Nt = número de átomos en un tiempo t.

10

20

30

40

50

Momento de metamorfismo.

60

70 Pb207/U235

Edad (miles de millones de años)

Momento de cristalización.

ε = constante de desintegración del elemento radiactivo. Ejemplo de curva de concordia. De donde: t = 1/ε ⭈ L ⭈ No/Nt La vida media o período de semidesintegración (T), es el tiempo necesario para que la masa inicial del isótopo radiactivo sea la mitad: T = 1/ε ⭈ L ⭈ 2 = 0,693/ε

1,0

4,0

(ecuación fundamental de la geocronología). 0,8 Pb206/U238

Los elementos radiactivos en el proceso de formación de los minerales se incorporan en la estructura, por ejemplo durante la cristalización, y a partir de ese momento comienza la desintegración y formación de los elementos radiogénicos.

3,0 0,6 0,4

2,0

0,2 El aparato que permite separar y medir los isótopos es el espectrómetro de masas. En su interior se crea el vacío y 0 se introduce el isótopo que se va a medir en forma de gas 0 10 20 30 40 50 60 70 Pb207/U235 ionizado o, en el caso de sólidos, se atomizan y se ionizan. Circones alterados. Edad (miles de Los iones son acelerados mediante una gran diferencia de Circones más antiguos. millones de años) potencial y a través de un gran campo magnético, de tal manera que las trayectorias de los iones se desvían en fun- Circones del monte Narryer, en Australia. ción de su peso. El haz de iones inicial queda descompuesto en haces secundarios correspondientes a los diferentes isótopos y son proyectados sobre detectores separados para ser medidos. Al ser la vida media del U235 y del U238 muy diferente, la Uno de los minerales utilizado en las dataciones de las rorepresentación gráfica de la acumulación conjunta de los cas más antiguas es el circón, ZrSiO4, mineral de elevada dos isótopos del plomo es una curva que se denomina densidad y dureza, fácilmente extraíble de las rocas que lo 235 «curva de concordia». Las medidas realizadas a una muescontienen. Los isótopos radiactivos empleados son el U 238 235 tra deben coincidir con dicha curva, en caso contrario iny el U presentes en la estructura del circón. El U se des207 238 206 dicaría que ha habido pérdida de plomo por procesos integra tras numerosos pasos en Pb y el U en Pb con geológicos tales como el metamorfismo o la meteorización. una vida media de 713 y 4 510 millones de años, respecti-

vamente. Se emplean simultáneamente los dos métodos (U235, U238), lo que permite una mayor seguridad en las dataciones.

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Las medidas realizadas a los circones del monte Narryer dan unas edades en la curva de concordia de 4 100 - 4 200 millones de años.

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FICHA 6

RECURSOS PARA EL AULA

CARTOGRAFÍA E INTERPRETACIÓN DE LA SUPERFICIE TERRESTRE

a

La cartografía de superficie e interpretación de estructuras geológicas. La cartografía de las estructuras que se observan en superficie permite al geólogo interpretar la evolución de las estructuras en profundidad. a) La erosión de una sucesión de anticlinales y sinclinales con el eje horizontal permite observar en superficie una serie de bandas paralelas de distintos materiales. b) En el caso de pliegues inclinados, en superficie se observa una serie de bandas paralelas más anchas a un lado del plano axial que en el otro. c) Si se trata de pliegues con el eje inclinado (pliegues soterrados), las bandas no son paralelas, sino que están ligeramente curvadas en la dirección de inclinación del eje.

b

c

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RECURSOS PARA EL AULA

ESQUEMA MUDO 1

TÉCNICAS E INSTRUMENTOS

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RECURSOS PARA EL AULA

SUGERENCIAS

EN LA RED INSTITUTO GEOGRÁFICO NACIONAL www.fomento.es/MFOM/LANG_CASTELLANO/DIRECC IONES_GENERALES/INSTITUTO_GEOGRAFICO/ En la página del Instituto Geográfico Nacional hay enlaces de cartografía, geodesia, teledetección o astronomía.

MUSEO HISTÓRICO-MINERO D. FELIPE www.minas.upm.es/inicio/Museo%20Historico/espan ol.htm El Museo Histórico-Minero Don Felipe de Borbón y Grecia nos describe una de las mejores colecciones de España.

FUNDACIÓN PARA EL ESTUDIO DE DINOSAURIOS www.fundaciondinosaurioscyl.com/es/portada/index. asp La fundación para el estudio de los dinosaurios en Castilla y León tiene una web donde nos muestra sus actividades y publicaciones de divulgación gratuita.

Rocas y fósiles ROBERT R. COENRAADS. Ed. Timun Mas Este libro describe lo que sucede en el interior de la Tierra y su influencia en las formas de vida y la formación de rocas y minerales. El gran libro de los mapas VV. AA. Ed. Paidós Ibérica Análisis de todos los tipos de mapas, un libro con buenas imágenes. Posee explicaciones que nos permitirán comprender cada uno de los mapas que representa. Introducción a la Cartografía Geológica (4.ª ed.) R. RAMÓN LLUCH, L. M. MARTÍNEZ TORRES y A. PRAIZ. Ed. Universidad del País Vasco Manual básico para conocer los elementos necesarios que nos permitan interpretar un mapa geológico. Biografía de la Tierra: Historia de un planeta singular FRANCISCO ANGUITA. Ediciones Aguilar Un libro que describe la historia de la Tierra y los mecanismos científicos que nos han permitido el conocimiento del pasado y la predicción del futuro.

RED DE LAS CIENCIAS DE LA TIERRA EN ESPAÑA tierra.rediris.es/ La Red temática de las Ciencias de la Tierra de España posee todos los enlaces con otras redes temáticas referentes a la investigación geológica.

DVD/PELÍCULAS Hijos de la Montaña de Plata. Siddhartha Films Documental rodado en Bolivia. Comenta la explotación minera del Cerro Rico, sus movimientos cooperativistas, la venta del mineral y la repercusión económico-social.

LIBROS Y REVISTAS Conocer los minerales ROBERTO ZORZIN. Susaeta Ediciones, S. A. Libro sencillo que profundiza el estudio de los minerales con conceptos claros y precisos de las especies más representativas.

Dante’s Peak (La Furia de la Montaña) Película sobre las erupciones volcánicas, la actividad de los vulcanólogos y la historia que acompaña a toda película de catástrofes naturales.

La Historia de la Tierra: Un estudio global de la materia MARÍA JESÚS MEDIAVILA PÉREZ. Ed. McGraw-Hill, Interamericana de España Este libro sintetiza los hallazgos realizados por la geología en los últimos 50 años, gracias al desarrollo tecnológico y a los nuevos medios de análisis.

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EVALUACIÓN

PRUEBA DE EVALUACIÓN 1

1

¿Qué aportaciones destacarías de las investigaciones realizadas por los geólogos?

2

¿Cuáles son las tareas que se realizan en el trabajo de gabinete en geología?

3

Explica el funcionamiento del microscopio petrográfico para el estudio de las rocas.

4

Indica en qué consisten y qué tipo de información aportan los siguientes métodos de estudio: a) Método sísmico. b) Dataciones radiométricas.

5

a) Indica un modo de representar las bases de datos de un SIG. b) ¿Cuáles son las aplicaciones de la teledetección?

6

Completa la siguiente tabla:

Tipo de materiales

Características de los materiales

Edad

Tiempo geológico

Primarios Secundarios Terciarios

7

Si al analizar una mica biotita contenida en un granito observas que contiene un 6,25 % de 40K y un 93,75 % de 40Ca, ¿qué podrías deducir?

8

Explica el principio de superposición de los estratos. ¿Se obtiene una datación absoluta o relativa?

9

a) ¿Cuál es la diferencia entre un mapa topográfico y un mapa geológico? b) ¿Qué tipo de representación necesitarías para obtener información muy precisa de cómo se encuentran los materiales distribuidos en un subsuelo?

10 a) Si en el estrato de un mapa topográfico se representa el contenido de un determinado fósil, ¿qué tipo

de información se puede obtener? b) ¿Qué tipo de contactos se establecen entre las capas de una serie de estratos paralelos entre sí?

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EVALUACIÓN

PRUEBA DE EVALUACIÓN 2

1

¿Cuál es el campo de estudio de los geólogos?

2

¿Cuáles son las tareas que se realizan en el trabajo de laboratorio en geología?

3

Indica los pasos necesarios en la preparación de una muestra para su observación al microscopio petrográfico.

4

Indica en qué consisten y qué tipo de información aportan los siguientes métodos de estudio: a) Método gravimétrico. b) Estudio de meteoritos.

5

a) ¿Qué información proporciona un SIG? b) ¿Cómo funciona un sistema de alerta temprana?

6

Completa la siguiente tabla:

Tiempo geológico

Características de los materiales

Edad

Tipo de materiales

Paleozoico Mesozoico Cenozoico

7

Si al analizar una mica biotita contenida en un granito observas que contiene un 25 % de 40K y un 75 % de 40Ca, ¿qué podrías deducir?

8

Explica el principio de superposición de los procesos geológicos. ¿Se obtiene una datación absoluta o relativa?

9

a) ¿Cuál es la diferencia entre un mapa topográfico y un perfil topográfico? b) ¿Qué tipo de representación obtendrías si sobre un mapa topográfico representas las unidades geológicas que se observan en la superficie terrestre, junto con toda la información posible para identificar los materiales?

10 a) Explica qué representa la forma en la que las estructuras geológicas se cortan entre sí.

b) ¿Qué tipo de contactos se establecen entre las capas de una serie de estratos paralelos inclinada y sobre la que se ha depositado otra serie no paralela con ella?

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ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD

AMPLIACIÓN

1

El paleomagnetismo es la disciplina que se encarga del estudio del campo magnético de la Tierra en el pasado, las escalas de tiempo utilizadas son de millones de años. Indica cuáles son las principales aplicaciones del paleomagnetismo en geología.

2

¿Qué métodos geofísicos se utilizan en la prospección del petróleo?

3

Para poder estudiar una muestra en el microscopio petrográfico es necesario hacer previamente una preparación. El procedimiento a seguir es distinto según que se trate de una muestra de material coherente (roca) o suelto (suelo o arena). Busca información sobre la preparación de una muestra de roca para su observación al microscopio petrográfico y señala los diferentes pasos a seguir.

4

¿Cuál puede ser la utilidad de un espectrómetro de masa en el estudio de fósiles en geología? ¿Qué datos se pueden obtener a partir de las muestras de fósiles sometidos a un espectrómetro de masa?

5

Además de las ondas sísmicas P y S existen las ondas L, ¿cómo se propagan las ondas L?

6

¿En qué se basa la teledetección? ¿Se considera teledetección la observación de otros planetas o de la Luna?

7

Completa la siguiente tabla en relación con el Fanerozoico:

Millones de años

Eón

Era

Periodo

1,6

65

245

F A N E R O Z O I C O

550 8

a) ¿Es posible aplicar la datación radiométrica en todos los tipos de rocas? Razona la respuesta. b) ¿Se trata de un método de datación absoluta o relativa? Explica la principal diferencia.

9

¿Cuál es la equidistancia entre las curvas de nivel de un mapa topográfico si sabemos que aparecen un total de seis curvas y existe una altitud de 1 520 m y 1 640 m entre las dos curvas más separadas?

10 ¿Cómo se llaman aquellos estratos entre los que no ha habido ninguna interrupción en el proceso de sedimentación?

¿Y en el caso contrario?

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ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD

REFUERZO

1

¿Qué tipo de conocimientos pueden aportar las investigaciones realizadas por los geólogos?

2

¿En qué campo de la geología trabajan los geofísicos?

3

Define los siguientes términos: a) Geófono. b) Magnetómetro.

4

a) ¿En qué consiste el método sísmico? ¿Es un método directo o indirecto? b) Indica qué datos puede aportar el estudio de los meteoritos.

5

Cuando se produce un terremoto se originan dos tipos de ondas sísmicas que se propagan por el interior de la Tierra; las ondas P y las ondas S. Compáralas en cuanto a velocidad, modo de propagación y tipo de materiales que atraviesan.

6

¿Cómo funcionan el Sistema de Posicionamiento Global y el sistema de posicionamiento Galileo? ¿Cuál es la diferencia entre ambos?

7

Completa la siguiente tabla:

Definición de los materiales

Intervalo de tiempo

Nombre de la era

Materiales poco o nada plegados con fósiles muy parecidos a los actuales. Materiales muy plegados y metamorfizados, y por contener fósiles de organismos muy antiguos, la mayoría de ellos extinguidos. Materiales de rocas sedimentarias, plegadas pero no intensamente, y contienen fósiles de organismos parecidos a los actuales. 8

El análisis de una roca nos indica que contiene el 75 % del uranio-235 inicial (isótopo inestable) y el 25 % restante se ha transformado en plomo-207 (isótopo estable). ¿Qué edad tiene la roca?

9

Indica brevemente para qué se utilizan las siguientes representaciones: a) Mapa topográfico. b) Perfil topográfico. c) Mapa geológico.

10 ¿Cuál es la información que proporciona la geocronología absoluta en los mapas topográficos? ¿Y la geocronología

relativa?

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ORIENTACIONES PARA UN EXAMEN 1

En la imagen se muestra un corte geológico de un determinado terreno. a) Identifica cada uno de los procesos geológicos ocurridos en él. b) Haz la datación relativa de los materiales y de los procesos geológicos. c) Describe la historia geológica del lugar.

E D C

F

C

B B A

F

A

A

Interpretación de cortes geológicos En este caso se pide que partiendo de un corte geológico, en el que se nos muestran los materiales del subsuelo, deduzcas su historia geológica; es decir, el relato ordenado de los procesos geológicos que han sucedido. Para contestar a esta pregunta sigue el orden de las cuestiones propuestas, primero deberás identificar los procesos, después datarlos, y por último contar la historia. a) Procesos geológicos: lo primero que debes observar es una falla que interrumpe casi todos los materiales, en concreto el A, B, C y F. Por el sentido del desplazamiento es una falla normal. También puedes ver que uno de los materiales interrumpidos, el F, atraviesa los materiales A, B y C, no es paralelo a ellos, por lo que debes suponer que se trata de una intrusión magmática. Por último, todas las líneas son rectas excepto la base del material D, que es ondulada y de trazo discontinuo, con ello se quiere indicar que existe un contacto discordante entre este material y los que hay por debajo. b) Datación relativa de los materiales: siempre has de suponer la superposición normal de los estratos, es decir, se depositan horizontalmente y se superponen con el paso del tiempo. Puedes agrupar los de este corte geológico en dos: la serie A, B y C; y la serie D y E. Siguiendo ese orden de depósito en cada serie, el más antiguo siempre abajo (A y D) y el más moderno arriba (C y E). Además, la superposición de los procesos geológicos te indica que la intrusión magmática es posterior a la serie A, B y C. Por el mismo motivo puedes decir que la falla además es posterior a esta serie y a la intrusión, ya que afecta a ambos. También se observa que el contacto discordante afecta a la serie A, B y C, a la falla y a la intrusión, pero no a la serie de estratos D y E, por tanto, es posterior a ellos. c) Historia geológica: con los datos anteriores reconstruye la historia geológica ordenando los acontecimientos. 1. Depósito de los estratos A, B y C por este orden. 2. Intrusión magmática que atraviesa la serie de estratos A, B y C. 3. Fractura del terreno por una falla normal que afecta a la serie de estratos A, B y C y a la intrusión magmática. El labio hundido se sitúa a la izquierda de la imagen y el levantado a la derecha. 4. Proceso erosivo que iguala la superficie del terreno fracturado rebajando la altura del bloque levantado. 5. Depósito de los estratos D y E por este orden.

Practica 1 Estudia la historia geológica de este terreno

siguiendo los pasos propuestos:

1 1 2

a) Identifica cada uno de los procesos geológicos ocurridos en él. b) Haz la datación relativa de los materiales y de los procesos geológicos. c) Describe la historia geológica del lugar.

4 3

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4

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ORIENTACIONES PARA UN EXAMEN 2

Calcula la edad de una roca sabiendo que al analizar su contenido en isótopos radiactivos, en dos laboratorios y con dos métodos distintos, se han obtenido los siguientes datos: a) La proporción entre el potasio-40 y el argón-40 es de 1:7. b) La proporción de uranio-235 y de plomo-207 es de 1:63. Sabemos que los periodos de semidesintegración son 1 300 y 713 millones de años, respectivamente.

Cálculo de una datación radiométrica Fíjate bien en los dos únicos datos del problema, las proporciones entre dos parejas de elementos químicos. Esto significa que la roca en cuestión ha sido sometida a dos análisis de isótopos radiactivos, el K-Ar y el U-Pb. Además, has de suponer que si son resultados sobre la misma roca, con cualquiera de ellos se puede deducir su edad por separado, y deberías preguntarte el porqué se utilizan dos análisis distintos. La respuesta debe encaminarse hacia la precisión de los datos obtenidos. Es habitual que las muestras se envíen a laboratorios distintos para garantizar la independencia de los resultados, y así se pretende asegurar la fiabilidad de los mismos si ambos resultados coinciden. Debes realizar los cálculos de forma organizada y razonando cada uno de ellos. Te recomendamos que lo hagas para los dos análisis y después redactes una pequeña conclusión como resumen. a) En el primer análisis se obtiene una proporción de K/Ar de 1:7, es decir, por cada parte de K hay siete de Ar, o lo que es lo mismo 1/8 de K y 7/8 de Ar. Debes recordar lo estudiado en el tema y darte cuenta de que el isótopo inestable (o elemento padre) es el K y el estable (o elemento hijo) es el Ar. Esto significa que si el elemento padre se ha reducido hasta la octava parte, desde su formación han transcurrido tres periodos de semidesintegración (en un periodo se habría reducido a 1/2, en dos periodos a 1/4 y en tres periodos a 1/8). Por todo esto puedes concluir que la edad de la roca es de 3 900 millones de años (1 300 × 3). b) En el segundo análisis la proporción de U/Pb es de 1:63, o sea, por cada parte de U hay 63 de Pb, dicho de otra manera 1/64 de U y 63/64 de Pb. En este caso, el isótopo inestable es el uranio, y el estable, el plomo. Ahora el elemento padre se ha reducido hasta la sesenta y cuatroava parte, desde su formación han pasado seis periodos de semidesintegración (en cuatro periodos se habría reducido a 1/16, en cinco periodos a 1/32 y en seis periodos a 1/64). Ahora el cálculo es 713 × 6 = 4 278 millones de años. K-Ar

Los dos resultados son distintos, aunque están alrededor de los 4.000 millones de años. Podríamos decir que la edad es aproximadamente la media, es decir, unos 4.140 ± 190 millones de años. Por último, podrías realizar una gráfica en la que se muestren las dos curvas de desintegración, en la que se vea cómo una (U-Pb) desciende más rápido, pues tiene un periodo de semidesintegración más corto que la otra (K-Ar). Lo que explica el porqué al utilizar análisis de distintos isótopos debe dar aproximadamente la misma datación. En la realidad se utiliza una fórmula exponencial y los datos son mucho más exactos que en el supuesto de este problema.

U-Pb

100

75

50

25

0 0

500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 4 000 4 500

Practica 1 Calcula la edad de una roca cuyas proporciones de rubidio-87 y estroncio-87 son de 1:1,

sabiendo que el periodo de semidesintegración es de 47.000 millones de años. 쮿 BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 1.° BACHILLERATO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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SOLUCIONARIO

RECUERDA Y CONTESTA 1. Las dataciones radiométricas constituyen un método indirecto utilizado por los geólogos para el estudio de la edad de una roca o de un mineral. 2. Las capas terrestres desde el exterior al interior son: corteza, manto y núcleo. En la corteza se distingue la corteza continental, con predominio de rocas metamórficas, como gneis y esquistos, rocas plutónicas como los grandes macizos de granito y rocas sedimentarias, y en la corteza oceánica con una capa superficial de sedimentos, debajo de ella una capa de basaltos y, por último, una capa de gabros. El manto está constituido fundamentalmente por peridotitas. El núcleo se subdivide en núcleo externo e interno y está formado principalmente por hierro y níquel, además de elementos más ligeros, como azufre, silicio y oxígeno. 3. Las isocotas son curvas de nivel, utilizadas en los mapas topográficos, que unen puntos de igual altitud. Las isocotas son equidistantes porque dos líneas contiguas en el mapa topográfico siempre tienen la misma diferencia de altura. ACTIVIDADES 13.1. Las investigaciones de los geólogos aportan conocimiento científico sobre la Tierra, prospección de recursos geológicos: minerales y rocas de interés industrial, previsión de riesgos geológicos y evaluación de las características del terreno para obras públicas. 13.2. Normalmente no todos los investigadores que firman una publicación realizan el mismo trabajo. Cada investigador lleva a cabo las tareas propias de su especialidad. 13.3. El Glomar Challenger fue un barco de investigación utilizado a finales de la década de 1960, equipado con una torre de perforación y laboratorios científicos. Con los resultados obtenidos tras la investigación se demostró la teoría de la expansión del fondo marino y la teoría de las placas tectónicas. Además se comprobó que las enormes secciones de sedimentos, que se acumulaban capa sobre capa en el fondo marino, eran una auténtica fotografía de cómo el clima de la Tierra había cambiado durante su historia. Los sedimentos del fondo marino y las rocas contenían también numerosas pistas importantes sobre la estructura y la evolución de la Tierra. La mayoría de estas pistas no podían encontrarse en las rocas al aire libre, porque se hubieran erosionado. Bajo el suelo marino, sin embargo, se conservaban muy bien. 13.4. El microscopio petrográfico se diferencia del microscopio electrónico en que es un microscopio óptico que utiliza luz polarizada que permite reconocer los minerales que forman una roca. El miscroscopio electrónico permite observar objetos muy pequeños, ya que tiene un gran poder de resolución. 13.5. El filtro polarizador permite el paso únicamente de las ondas que vibran en planos paralelos a las rendijas y la luz que sale del polarizador es luz polarizada. El filtro analizador se utiliza para analizar los efectos que se producen al atravesar la luz polarizada los minerales. 13.6. Los métodos directos de estudio son aquellos que proporcionan datos contrastables de lo que se está investigando. Aportan datos que pueden ser tomados repetidamente por personas o laboratorios diferentes para comparar los resultados y limitar los errores de medida o las posibi-

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lidades de fraude. En el caso de las rocas lunares y las de Marte no es fácil obtener muestras para comparar los resultados. 13.7. Cuando las ondas sísmicas son producidas por un terremoto de gran magnitud, recorren no solo la parte superficial de la corteza terrestre, sino todo el interior del planeta; pueden ser registradas en todos los sismógrafos de la Tierra, y aportan información sobre la estructura más profunda. Estudiando la velocidad a la que se desplazan las ondas sísmicas se obtiene información de la composición de los materiales por los que se propaga y del estado físico de esos materiales. Normalmente, una variación brusca de la velocidad de propagación indica que en ese lugar cambia la composición de los materiales terrestres o su estado físico. 13.8. Las capas de un sistema cartográfico son formas de representar la información de las bases de datos de un sistema de información geográfica (SIG) que ofrecen informaciones diversas: mapas, fotografías aéreas y de satélite, datos de poblaciones, de producciones agrícolas, de usos del suelo, etc. Cada una de las capas contiene la información que el usuario desee ir superponiendo en una imagen base, puede contener los ríos, los cultivos, la toponimia, etc. 13.9. Los primeros homínidos aparecieron hace unos tres millones de años, y la especie Homo sapiens surgió en África hace unos 200 000 años. Tal y como se explica en el texto, si reducimos la historia de la Tierra a un año, un millón de años se convierte en una hora y 54 minutos, por tanto, tres millones de años son cinco horas y 42 minutos. Los primeros homínidos aparecerían en nuestro calendario a las 18 horas y 18 minutos del 31 de diciembre. Utilizando la misma regla de tres, 200 000 años son la quinta parte de un millón de años y, por tanto, son una hora y 8,4 minutos. Homo sapiens apareció en la Tierra el 31 de diciembre, a las 22 horas, 51 minutos y 36 segundos. 13.10. Si la edad de la Tierra, que consideramos 4 500 millones de años la hacemos equivaler a 100 años, entonces una edad de 16 años serían 720 millones de años [(4 500 × 106 × × 16) / 100 = 720 × 106 años]. 13.11. El periodo de semidesintegración o vida media del 40K es de 1,25 × 109 años, transformándose en 40Ca, por tanto, si observamos un contenido del 12,5 % de 40K y 87,5 % de 40K, significa que han transcurrido tres periodos de semidesintegración completos y que la edad del granito es de 3,75 × 109 (3 × 1,25 × 109) años, es decir, 3 750 millones de años. 1,25 × 109 años

100 % 40K ⎯→

1,25 × 109 años

1,25 × 109 años

40

25 % 40K 12,5 % 40K 50 % K ⎯→ ⎯→ 50% 40Ca 75 % 40Ca 87,5 % 40Ca

13.12. El circón que encontramos en una arenisca procede de la erosión de una roca granítica, en cuyo interior se formó. La edad que obtenemos cuando lo analizamos radiométricamente es la edad del granito, no la edad de la arenisca, que es mucho más reciente. 13.13. El conjunto de estratos (A, B, C, D, E, F) sería más antiguo que el conjunto (G, H, I, J). 13.14. Sí, estaría relacionado con el estrato B. 13.15. a) Se formó antes el conjunto de estratos A-F. b) La sedimentación de los estratos es posterior a la formación de la superficie erosiva.

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SOLUCIONARIO c) Se formó antes el dique N, por el principio de la superposición de procesos geológicos. d) El plegamiento que afecta al conjunto de estratos AF es anterior.

mente por debajo tiene una altitud de 1 220 m. El valor de las curvas de nivel desciende de 20 en 20 metros hasta llegar a la más baja que se observa en el mapa, cuya altitud es de 1 040 m. b) La línea A tiene mayor pendiente, ya que discurre por una zona en la que las curvas de nivel están más apretadas. La trayectoria de la línea B corta curvas de nivel que están más separadas, por lo que ese trayecto tiene una pendiente menor. c) El agua del arroyo fluye del norte hacia el sur, porque en el norte de nuestro mapa topográfico se encuentra la zona de más altitud.

13.16. Sí, puesto que la serie de estratos A-F se encuentra por debajo de la serie G-J y les afectará el basculamiento. 13.17. La capa L la relacionaría con el estrato H, pues presentan el mismo contenido fósil. Y la capa K se relaciona con el estrato G. 13.18. a) El vértice geodésico (triangulito negro) está a una altura de 1 237 m, por lo que la curva de nivel inmediata-

N

1180

YELMO 1237 1220

1160 1180

1200

1140 1160 1140

1120

A

B

1100 1040

1060

1:10 000

1080

13.19. La equidistancia entre las curvas de nivel es de 20 m. Puede deducirse porque existen dos curvas con altitud de 860 m y 820 m entre los que queda otra curva, por tanto, esta tendrá una altitud de 840 m, y la equidistancia es de 20 m.

13.23. El perfil topográfico desde el caserío hasta la ermita sería el siguiente:

13.20. La altitud de las curvas de nivel que corta el río son 800, 780, 760 m y la de las curvas situadas a ambos lados del caserío son de 780 y 760 m.

860

860

860 840

820

800

840 820

13.21. El perfil topográfico desde A hasta B sería: 860

780

800

860 840 820 800 780

780 760 860 840 820

Ermita

800 Pinar

780

Ermita

Caserío

Desde el caserío no se ve la ermita, puesto que esta se encuentra en la cima del cerro y no puede trazarse una visual que una ambos extremos del perfil topográfico. 13.24. La isocota cercana al Yelmo tiene una altitud de 1 220 m, y la siguiente, 1 200 m.

A

B

13.22. El cerro de La Muela tiene mayor pendiente en su vertiente oeste, puesto que las líneas isocotas se encuentran más juntas y el desnivel para una misma distancia horizontal será superior.

13.25. Las aguas del río discurren hacia el sur. 13.26. En los mapas geológicos, además de la topografía y las estructuras geológicas hay información geocronológica sobre la edad de los materiales y el orden en que ocurrieron los procesos geológicos representados. Por eso si

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SOLUCIONARIO consultamos el mapa geológico podríamos saber a que tipo de materiales corresponde la zona «otras unidades».

13.27. El pliegue que se observa es un anticlinal. Se puede deducir observando las uves que dibujan los contactos de las unidades al cruzar el arroyo. 13.28. Si la cuadrícula del mapa tiene 4 cm de lado y según la escala 1 cm del mapa equivalen en la realidad a 25 000 cm, entonces en la realidad la cuadrícula tendría de lado 100 000 cm, es decir, 1 000 m. Una cuadrícula de 1 000 m de lado, posee un área de 1 000 000 m2. 13.29. Si la escala es 1: 10 000, entonces el cateto de 10 cm en el mapa mide 100 000 cm en la realidad, es decir 1 000 m, y el cateto de 15 cm en el mapa mide en la realidad 150 000 cm, es decir 1 500 m. Por tanto, la finca con forma de triángulo rectángulo, tiene uno de los lados (cateto) de 1 000 m y el otro lado (cateto) de 1 500 m. Como el área de un triángulo es: base × altura / 2, entonces el área de nuestra finca en la realidad sería 1 000 m × 1 500 m / 2 = 750 000 m2.

2,5 min

75 bolas rojas ⎯⎯⎯→ 37 bolas rojas* 225 bolas blancas 150 bolas blancas * Nota: aunque la mitad de 75 es 37,5, como el número de bolas debe ser un número entero, se considera que si hay 37 bolas rojas ya han transcurrido los tres primeros periodos de desintegración. 13.33. Si en una bandeja hay 48 828 125 bolas rojas y ha transcurrido once veces el periodo de semidesintegración, entonces con ayuda de la calculadora bastaría con multiplicar esta cantidad de bolas por dos y el resultado obtenido lo volvemos a multiplicar por dos, esto se realiza un total de 11 veces y se obtiene que el número inicial de bolas rojas era de 1011. A continuación se muestra la comprobación: 1

2

3

4

1011 ⎯→ 5 × 1010 ⎯→ 2,5 × 1010 ⎯→ 1,25 × 1010 ⎯→ 4

5

6

7

⎯→ 6,25 × 109 ⎯→ 3,125 × 109 ⎯→ 1,5625 × 109 ⎯→ 7

8

9

LABORATORIO

⎯→ 7,8125 × 108 ⎯→ 3,90625 × 108 ⎯→

13.30. Si una vez transcurrido cada periodo de semidesintegración, el número de bolas se reduce a la mitad respecto a lo que había al principio del periodo, entonces:

⎯→ 195 312 500 ⎯→ 97 656 250 ⎯→ 48 828 125

1

2

20 000 bolas rojas ⎯→ 10 000 bolas rojas ⎯→ 3 5

6

625 bolas rojas ⎯→

⎯→ 312,5 bolas rojas Se puede considerar que después del sexto periodo de semidesintegración tendremos 312 bolas rojas y 19 688 bolas blancas. 13.31. N.º de bolas rojas

200 150 100 50 0 0

2,5

5

10 7,5 Tiempo (min)

12,5

15

Sí, con la gráfica se puede saber la edad de la muestra cuando el tiempo está entre medias de los puntos de referencia. La edad si hubiera 120 bolas rojas sería de unos 90 segundos. 13.32. Si llega una bandeja con 37 bolas rojas y 263 bolas blancas, entonces al principio había 300 bolas rojas, puesto que en todo momento el número total de bolas permanece constante, ya que las rojas se van transformando en blancas. La bandeja que nos ha llegado con 37 bolas rojas y 263 blancas tiene una edad de 7, 5 min, es decir, han pasado 7,5 min desde que se comenzó a cronometrar. En el siguiente esquema se representa el proceso: 2,5 min

2,5 min

300 bolas rojas ⎯⎯⎯→ 150 bolas rojas ⎯⎯⎯→ 150 bolas blancas

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10

11

ACTIVIDADES DE REPASO 4

⎯→ 5 000 bolas rojas ⎯→ 2 500 bolas rojas ⎯→ ⎯→ 1 250 bolas rojas ⎯→

9

13.34. Los geoquímicos realizan análisis químicos de las muestras para identificar los minerales que las componen, y los elementos químicos y los isótopos que contienen. En el laboratorio utilizan métodos de estudio directos, realizan preparaciones de muestras y posteriormente las observan al microscopio electrónico o petrográfico. También pueden utilizar el espectrógrafo de masas, que permite detectar la presencia de ciertos elementos o de isótopos, presentes en cantidades muy pequeñas y el difractómetro de rayos X que sirve para determinar la estructura cristalina de un mineral. Con los resultados obtenidos por los geoquímicos es posible estudiar la superficie de la Tierra, pero se aplican también en algunos casos al estudio del interior terrestre, por ejemplo, cuando se analiza la composición de las rocas que salen por los volcanes, la estructura y la composición de los primeros kilómetros de espesor de la corteza, o incluso de rocas de origen aún más profundo, que han sido llevadas a la superficie debido al movimiento y a la colisión de los continentes. 13.35. El trabajo de campo consiste básicamente en la obtención de datos y de muestras directamente en el medio, en este caso en la sierra de Atapuerca. En el laboratorio se analizan las muestras obtenidas o las informaciones que se han recogido directamente del medio. Y el trabajo de gabinete consiste principalmente en estudiar y ordenar las anotaciones realizadas en el campo y en el laboratorio, consultar la bibliografía existente sobre el tema de estudio, elaborar informes y, por último, obtener las conclusiones y la publicación de los resultados. 13.36. El gravímetro mide pequeñísimas variaciones en el campo gravitatorio, detectando la presencia de materiales especialmente densos o anormalmente poco densos en el subsuelo.

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SOLUCIONARIO de carreteras, planos de ciudades y pueblos, aplicaciones para calcular distancias y rutas, etc., y además tiene una pantalla donde muestra los mapas y los cálculos, el aparato es un navegador como el que aparece en la imagen, que nos indica la localización exacta sobre la superficie de la Tierra en cada momento y la ruta exacta para llegar a un punto deseado.

La corteza continental es menos densa que la oceánica debido al tipo de materiales que la integran, por tanto, se espera que en la corteza continental haya una anomalía gravimétrica negativa y en la corteza oceánica una anomalía gravimétrica positiva. 13.37. Los geólogos de la fotografía están obteniendo información sobre la lava de un volcán y por tanto sobre el interior de la Tierra y el método utilizado es directo. 13.38. El estudio de los meteoritos procedentes del cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, nos proporciona información directa sobre cómo es el cinturón de asteroides al analizar la composición de los meteoritos, pero también constituyen un método indirecto de estudio del interior terrestre, puesto que la mayoría de los meteoritos que llegan se formaron en la misma época que la Tierra. La composición de los meteoritos nos permite saber cuál es la composición media de la Tierra, así podemos deducir qué elementos, que escasean en la corteza terrestre, deben encontrarse en capas más profundas, como el manto o el núcleo. 13.39. El método sísmico es un método de estudio indirecto que permite detectar las superficies de separación entre materiales de distinta composición o estado, ya que desvían (reflejan o refractan) las ondas sísmicas. Así, las ondas P que se propagan desde el interior terrestre cuando se produce un terremoto, se transmiten por sólidos y líquidos, por lo que cruzan el planeta entero, pero experimentan una decelaración en su propagación cuando pasan de un material sólido a un material líquido. Se ha comprobado que a unos 2 900 km de profundidad ocurre esta disminución de la velocidad de propagación, que es la localización aproximada del núcleo externo. Además, las ondas S, no se propagan por líquidos, únicamente por materiales sólidos, y en los sismógrafos se observa que a 2 900 km de profundidad estas ondas se reflejan. 13.40. La zona de la superficie terrestre en la que no se reciben las ondas sísmicas se denomina zona de sombra. Estas se producen por la alteración en la trayectoria de las ondas sísmicas al atravesar, por ejemplo, el núcleo externo, debido a su composición las ondas se reflejan.

13.44. Si la muestra tiene 10 000 años y considerando que el periodo de semidesintegración del carbono-14 es de 5 570 años, habrá transcurrido un periodo de semidesintegración completo en el que se habrá transformado el 50 % de carbono-14 en nitrógeno-14. En el segundo periodo de semidesintegración hasta los 10 000 años se transforma un 20 % aproximadamente del carbono-14 que quedaba, por tanto, a los 10 000 años en la muestra de madera encontramos un 70 % de nitrógeno-14 y un 30 % de carbono-14. Se trata de un método de estudio indirecto, a partir de una información determinada se encuentra la relación con lo que queremos averiguar. 13.45. El estrato más moderno es el J, que es el que está encima de todos, y el estrato A es el más antiguo porque está debajo de todos los demás. Hemos aplicado el principio de superposición de los estratos. El dique es anterior a la falla, ya que está cortado por ella. 13.46. Ammonites Huellas de dinosaurio Helechos Trilobites

13.47. a) Los extremos de las uves indican aguas arriba del arroyo, por tanto, el agua corre desde el noroeste hacia el sureste. b) Se pueden deducir los buzamientos aplicando la «regla de uves». Se aprecia que los estratos se repiten debido a que forman un sinclinal. c) Se trata de un pliegue sinclinal. d) El estrato C es el más moderno, y el estrato A, el más antiguo. e) El corte geológico es el siguiente:

13.41. Es un sistema de información geográfica que proporciona datos sobre mapas, fotografías aéreas y de satélite, información de poblaciones, de usos del suelo, etc. El manejo de las bases del datos de un SIG permite obtener distancias entre puntos, rutas óptimas para ir de un lugar a otro, superficies de campos, volúmenes de masas de tierra, pendientes, desniveles, etc. 13.42. El estudio de tendencias se refiere a la evolución de un determinado parámetro a lo largo del tiempo. Esto tiene especial interés para observar la evolución en el desarrollo de epidemias, en la producción de cultivos, en los volúmenes de agua contenidos en los embalses, etc. 13.43. El sistema GPS está formado por un conjunto de satélites artificiales que orbitan la Tierra. Las distancias entre ellos son conocidas, y cada uno emite una señal que puede ser captada por un receptor. Cuando el receptor capta las señales de tres o más satélites, puede realizar un cálculo y determinar su posición exacta sobre la superficie de la Tierra (latitud, longitud y altitud sobre el mar). Si el receptor incluye una base de datos de un SIG, es decir: mapas

A

B

C

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ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN 13.48. El HCl sirve para realizar lavados de los componentes de una muestra. Al tomar muestras utilizando un martillo se deben utilizar gafas protectoras. 13.49. El sónar es un sistema de detección que utiliza como principio físico la emisión de ondas que se reflejan en un objeto y son recogidas en forma de ecos. El sónar utiliza ondas de sonido, por tanto, es un instrumento de detección muy valioso en los casos en los que las ondas de radio no se transmiten, como ocurre en el interior del agua. 13.50. En el estudio de la estructura molecular de las proteínas y de los ácidos nucleicos se utiliza el difractómetro de rayos X, ya que permite ver la resolución atómica de la estructura macromolecular. En 1962, Crick, Watson y Wilkins compartieron el premio Nobel de Fisiología y Medicina por determinar cuál era la forma de la estructura de la molécula de ADN y cómo se unían las parejas de bases. 13.51. Una vez observada la imagen, el alumno realizará un comentario que debe reflejar el impacto del ser humano sobre los incendios forestales y la importancia de contar con sistemas de observación como MODIS en la detección de los mismos. 13.52. Un foco térmico emite radiación infrarroja. Los sensores infrarrojos registran energía electromagnética invisible. El calor de los objetos puede medirse por la energía infrarroja que irradian. Los sensores infrarrojos crean imágenes que muestran las variaciones de temperatura en una zona. Una imagen infrarroja es la que un satélite toma en el llamado canal o banda infrarroja. Como todos los cuerpos están a una determinada temperatura, emiten radiación térmica, aunque el ojo humano, sensible a la luz visible o ‘blanca’, no pueda verla. En este canal, el satélite detecta esos focos térmicos y es capaz de generar mapas térmicos de las superficies emisoras terrestres que esté explorando y posean una temperatura de brillo. Una imagen visible es aquella que toma un satélite en el llamado canal o banda visible. En este canal, el satélite toma una imagen de la Tierra como una persona la vería si estuviera dentro del satélite mirando por la ventanilla: se captan los objetos dependiendo de cómo reflejan la luz solar, es decir, de su capacidad para reflejar los rayos solares. 13.53. a) Se trataba de un barco de inspección geofísica. Mediante las perforaciones realizadas se extrajeron y estudiaron numerosas muestras del fondo oceánico. b) El posicionamiento dinámico se refiere al hecho de que el barco mantenía una posición en el punto de sondeo a la vez que realizaba las perforaciones. El sistema de posicionamiento dinámico permite mantener el barco en una posición predeterminada, corrigiendo los desplazamientos debido a las corrientes, viento, etc. El sistema se encuentra conectado a un equipo de posición GPS diferencial. c) Para realizar sondeos de una posición concreta y determinada, el barco debe llevar un sistema que le permita mantenerse inmóvil para evitar ser arrastrado y movido por las corrientes, ya que durante el sondeo la broca y la tubería deben de ser extraídas varias veces y deben volver a insertarse en el pozo. Si el barco se

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desplaza puede resultar imposible encontrar de nuevo la boca del sondeo. 13.54. El orden de los impactos de más antiguo a más moderno es: azul, verde, rojo y amarillo. El criterio para ordenarlos es que las líneas de fractura de un impacto son detenidas por las fracturas de impactos anteriores; puede verse que las fracturas del impacto azul no se detienen (no son cortadas) por las de ningún otro; las del impacto verde solo se detienen al llegar a las del impacto azul, lo que permite saber que las líneas azules ya estaban formadas cuando se formaron las líneas verdes. El mismo criterio permite ver que las líneas rojas se detienen al llegar a las líneas verdes, y que las amarillas se detienen al llegar a las líneas rojas. 13.55. Como puede verse, no hay seis capas diferentes, sino solo dos (A y B), que están plegadas formando un pliegue tumbado. Los pliegues tumbados y las fallas inversas dan lugar a excepciones en la aplicación del principio de superposición de los estratos, ya que pueden alterar el orden normal de estos al apilar materiales antiguos sobre otros más modernos, como ocurre en este caso. 13.56. Los fragmentos de ammonites del estrato F han podido ser arrastrados por las gravas y arenas fluviales, por tanto, el contenido del mismo tipo de fósiles en los estratos C y F no tiene por qué significar que los dos estratos estén correlacionados. Además, en las terrazas fluviales, al ir excavando el río en su cauce, los sedimentos más antiguos quedan en las terrazas superiores, y los más recientes, en las zonas más profundas. ORIENTACIONES PARA UN EXAMEN 13.57. En la imagen F se puede observar hasta donde han llegado los daños causados por el huracán Katrina. 13.58. La imagen G muestra 2 incendios, uno en Tenerife y otro en Gran Canaria. La teledetección nos indica en qué lugar están ocurriendo los incendios. Es un sistema de vigilancia de incendios lo que permite una intervención rápida y eficaz. PRUEBA DE EVALUACIÓN 1 1. Las investigaciones realizadas por los geólogos pueden aportar: – Conocimiento científico sobre la Tierra. – Prospección de recursos geológicos: minerales y rocas de interés industrial, petróleo, carbón, gas natural, etc. – Previsión de riesgos geológicos, detectando qué zonas pueden estar expuestas a terremotos, erupciones volcánicas, hundimientos, etc. – Evaluación de las características del terreno para la ejecución de obras públicas, como autovías, embalses, edificaciones, etc. 2. En el trabajo de gabinete en geología se estudian y ordenan las anotaciones realizada en el campo, se clasifican los fósiles, se observan las fotografías aéreas o de satélite de la zona estudiada, se consulta la bibliografía, se elaboran o estudian mapas geológicos de la zona, etc. Tras esto, viene la elaboración de las conclusiones y la publicación de los resultados. 3. El microscopio petrográfico es un microscopio óptico normal al que se le han añadido dos filtros polarizadores. El filtro po-

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larizador permite el paso únicamente de las ondas que vibran en planos paralelos a las rendijas y la luz que sale del polarizador es luz polarizada. El filtro analizador se utiliza para analizar los efectos que se producen al atravesar la luz polarizada los minerales. 4. a) Método sísmico: consiste en analizar los ecos debidos al rebote de ondas sonoras producidas por una pequeña explosión provocada en la superficie; estos ecos permiten construir una imagen tridimensional del interior, localizando la profundidad a la que se encuentran las capas que los han producido. Cuando las ondas son provocadas por un terremoto de gran magnitud, recorren no solo la parte superficial de la corteza terrestre, sino todo el interior del planeta; pueden ser registradas en todos los sismógrafos de la Tierra, y aportan información sobre la estructura más profunda. b) Dataciones radiométricas: se utilizan para conocer la edad de una muestra de roca. Algunos minerales poseen cierta proporción de átomos radiactivos; por ejemplo, el circón contiene algunos átomos de uranio, que son inestables y se transforman en plomo. Como esta transformación se produce a un ritmo constante, podemos saber la edad de ese mineral averiguando la proporción de átomos de uranio que quedan y los que ya se han transformado en plomo. 5. a) La información de las bases de datos de un SIG se presenta en capas. Sobre una imagen de base, que puede ser un mapa o una fotografía aérea o de satélite, que es posible ampliar o reducir para representarla a la escala deseada, el usuario irá superponiendo la información que necesite: los ríos, las carreteras, las poblaciones, la toponimia, los cultivos, etc. b) Algunas de las aplicaciones de la teledetección son: predicción meteorológica, evaluación de la humedad del suelo, comprobación de las superficies destinadas a ciertos cultivos, vigilancia de incendios, comprobación del nivel de los embalses o medición de la temperatura de la atmósfera a diferentes altitudes. 6.

Tipo de materiales Primarios

Características de los materiales

Edad

Tiempo geológico

Muy plegados y metamorfizados, con fósiles de organismos muy antiguos, la mayoría de ellos extinguidos.

540-250 millones de años

Paleozoico

Secundarios Rocas sedimentarias, también plegadas pero no tan intensamente, y con fósiles de organismos más parecidos a los actuales.

250-65 millones de años

Mesozoico

Terciarios

65 millones Cenozoico de añosactualidad

Poco o nada plegados y con fósiles de organismos muy parecidos a los actuales.

7. Se podría deducir que han transcurrido cuatro periodos de semidesintegración completos. Por el siguiente razonamiento: 100 % 40K ⎯→ ⎯→

50 % 40K 25 % 40K ⎯→ ⎯→ 75 % 40Ca 50 % 40Ca

6,25 % 40K 12,5 % 40K ⎯→ 40 93,75 % 40Ca 87,5 % Ca

8. Según el principio de superposición de los estratos, las rocas sedimentarias se disponen en estratos o capas, que se van superponiendo unos sobre otros de forma que los que están encima son más modernos que los que quedan debajo. Se trata de una datación relativa porque se pueden comparar los estratos en cuanto a su edad pero no determinar la edad exacta de cada uno de ellos únicamente por este principio. 9. a) Los mapas topográficos son una forma de representar, sobre un plano, el relieve y los elementos de la superficie terrestre y los mapas geológicos son el resultado de representar, sobre un mapa topográfico, las unidades geológicas que se observan en la superficie terrestre, junto con toda la información posible para identificar los materiales. b) Se necesitaría un corte geológico. 10. a) Se puede obtener la información sobre la edad de los materiales que contienen el fósil, normalmente se expresa en millones de años y se estaría aplicando la geocronología absoluta. b) Se establecen contactos concordantes. PRUEBA DE EVALUACIÓN 2 1. Los geólogos son los científicos que estudian la composición, la estructura y la dinámica de la geosfera. 2. El trabajo de laboratorio en geología consiste, principalmente, en analizar las muestras recogidas en el campo. Para ello se utilizan diferentes métodos: – Observación de las muestras con el microscopio, para reconocer minerales o microfósiles o para observar la estructura microscópica de las rocas. – Análisis químicos de las muestras, para identificar los minerales que las componen, y los elementos químicos y los isótopos que contienen. – Otros análisis, por ejemplo, el paleomagnetismo de las muestras, es decir: averiguar la dirección en que quedaron orientados los minerales magnéticos en el momento en que se formó la roca. 3. Para observar una roca por transparencia al microscopio petrográfico es necesario preparar una lámina delgada de la muestra. Deben realizarse los siguientes pasos en la preparación: – La muestra de roca se corta con una sierra de diamante, obteniéndose una cara plana de unos 2 × 4 cm, aproximadamente. – La superficie se pule con una pulidora. Después se pega sobre un portaobjetos. – Se corta una lámina de roca lo más fina posible. – Por último, se pule la lámina, primero con un abrasivo grueso y luego con abrasivos cada vez más finos, hasta que adquiere un grosor de 30 micras.

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4. a) Método gravimétrico: detecta las pequeñas variaciones del campo gravitatorio debidas a la distribución de las masas rocosas en el interior terrestre. Las rocas ligeras, como el granito, producen una anomalía gravimétrica negativa (un valor menor que el teórico), mientras que las rocas densas, como el basalto, provocan el efecto contrario: una anomalía gravimétrica positiva; lo mismo ocurre con los yacimientos metálicos, formados por minerales de densidad elevada. Constituye un método indirecto de estudio del interior terrestre. b) Estudio de meteoritos: la mayoría de los meteoritos que llegan se formaron en la misma época que la Tierra. Sus materiales nos permiten saber cuál es la composición media de la Tierra, así podemos deducir qué elementos, que escasean en la corteza terrestre, deben encontrarse en capas más profundas, como el manto o el núcleo. Representan también valiosos testigos de los primeros momentos de existencia del Sistema Solar, y se pueden utilizar para datar la edad de nuestro sistema planetario. Son un método de estudio del interior terrestre indirecto. 5. a) Estos sistemas ofrecen informaciones diversas: mapas, fotografías aéreas y de satélite, datos de poblaciones, de producciones agrícolas, de usos del suelo, etc. En muchos casos, la aplicación para el manejo de las bases de datos del SIG permite, además, realizar diferentes cálculos, como distancias entre puntos, rutas óptimas para ir de un lugar a otro, superficies de campos, volúmenes de masas de tierra, pendientes, desniveles, etc., así como observar tendencias, es decir, la evolución de un determinado parámetro a lo largo del tiempo. b) Un sistema de alerta temprana es cualquier dispositivo capaz de detectar una anomalía indicativa de que un riesgo está materializándose en forma de catástrofe. Los sistemas de alerta temprana constan de redes de detectores (boyas en el océano, sismógrafos, estaciones meteorológicas, estaciones de medición del caudal de los ríos, etc.), que emiten señales a intervalos regulares de tiempo. Cuando detectan una anomalía envían una señal de alarma que es recogida por un satélite de comunicaciones y enviada a los laboratorios correspondientes, donde se recibe y analiza la señal, tomándose las medidas oportunas. 6.

Tiempo geológico

Características de los materiales

Edad

8. Según el principio de la superposición de procesos, cada proceso geológico, como un plegamiento o una fractura de las rocas, la intrusión de una masa de roca fundida o la erosión de rocas superficiales, es más moderno que los materiales a los que afecta, y es anterior a los materiales que lo recubren o que le afectan. Con la aplicación de este principio se puede obtener una datación relativa, puesto que deducimos cómo son los materiales de antiguos, unos respecto a otros, pero únicamente con la aplicación del principio no sabemos la edad de cada uno de los materiales. 9. a) Los mapas topográficos son una forma de representar, sobre un plano, el relieve y los elementos de la superficie terrestre. En ellos, las distancias y los tamaños están reducidos en una misma proporción, esta reducción se denomina escala. Un perfil topográfico es la línea que obtendríamos al cortar el terreno con una superficie vertical. Este perfil se obtiene a partir del mapa topográfico. b) Se obtiene un mapa geológico. 10. a) Es la información sobre el orden en que ocurrieron los procesos geológicos representados en el mapa, de modo que los procesos más modernos afectan, recubren o cortan a los más antiguos. Se denomina geocronología relativa. b) Se establece un contacto discordante. AMPLIACIÓN 1. El paloeomagnetismo se usa como herramienta de datación de series estratigráficas para poder correlacionar columnas estratigráficas de lugares muy alejados y distintos ambientes, y también se usa para la reconstrucción de la deriva continental.

Tipo de materiales

2. En la prospección de petróleo se utilizan en la actualidad métodos sísmicos, gravimétricos, magnetométricos y eléctricos. 3. La preparación de una muestra de roca para su observación al microscopio petrográfico debe seguir las siguientes etapas: – Corte: el trozo de roca ha de ser cortado con una sierra de borde de diamante para obtener una superficie plana con el tamaño de la preparación microscópica que se quiera obtener. – Pulido: una vez obtenida una superficie plana, esta se pulimenta para eliminar las huellas del corte y obtener un plano lo más suave posible. – Pegado: la superficie pulida se pega sobre un portaobjetos de vidrio con un agente cementante incoloro e isótropo (bálsamo de Canadá, Eukit, resinas de poliéster, etc.). – Corte final: una vez pegado el trozo de roca al portaobjetos, se corta para obtener una sección lo más fina posible. – Desgaste: la muestra se desgasta hasta que alcance un espesor de unas 30 micras. – Cubrir: finalmente, la muestra se recubre con un cubreobjetos pegándolo con un cemento similar al usado para pegar la roca al portaobjetos.

Paleozoico Muy plegados y metamorfizados, con fósiles de organismos muy antiguos, la mayoría de ellos extinguidos.

540-250 millones de años

Primarios

Mesozoico Rocas sedimentarias, también plegadas pero no tan intensamente, y con fósiles de organismos más parecidos a los actuales.

250-65 millones de años,

Secundarios

Cenozoico Poco o nada 65 millones Terciarios plegados y con de añosfósiles de organismos actualidad muy parecidos a los actuales.

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7. Se podría deducir que han transcurrido dos períodos de semidesintegración completos en la roca. El razonamiento sería el siguiente: 50 % 40K 25 % 40K 100 % 40K ⎯→ ⎯→ 40 50 % Ca 75 % 40Ca

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4. El espectrómetro de masa es un instrumento que permite analizar con gran precisión el contenido isotópico de diferentes elementos en un mismo compuesto. Muchos seres vivos del pasado recogieron en la composición química e isotópica de sus esqueletos las características de su ambiente, como la cantidad de oxígeno de la atmósfera o la temperatura de la Tierra. Actualmente, las mediciones de isótopos en fósiles tienen muchas aplicaciones, por ejemplo, las proporciones de los isótopos 16O y 18O de una muestra de carbonato de calcio de un fósil marino permite saber con bastante exactitud la temperatura del agua en la que vivió el organismo. 5. Las ondas L se propagan solo por la superficie una vez que llegan las ondas S, por lo que también se les llama ondas superficiales. Por tanto, no aportan información sobre la estructura del interior terrestre. 6. La teledetección también se conoce como percepción remota. Es la técnica que permite obtener información sobre un objeto, superficie o fenómeno a través del análisis de los datos adquiridos por un instrumento que no está en contacto con él. Se basa en que cada objeto, área o fenómeno emite un espectro electromagnético específico, en función de su propia naturaleza y de las radiaciones que recibe. La reflectancia de ese espectro electromagnético se denomina firma espectral, y es la que hace distinguible a ese objeto, superficie o fenómeno de los demás. Por lo general, los datos son recogidos a través de sensores instalados en plataformas aerotransportadas o en satélites artificiales, los cuales captan la radiancia emitida o reflejada, obteniéndose una imagen. La observación del universo y de la superficie de los planetas o de la Luna utilizando telescopios o radiotelescopios se puede considerar también una forma de teledetección, pero normalmente se reserva este término para el análisis de imágenes de la superficie terrestre. 7.

Millones de años 1,6

65

245

550

Eón

F A N E R O Z O I C O

Era Cenozoico

Periodo Cuaternario Terciario Cretácico

Mesozoico

Jurásico Triásico Pérmico Carbonífero

Paleozoico

Devónico Silúrico Ordovícico Cámbrico

8. a) La datación radiométrica no puede aplicarse en rocas sedimentarias, sino solo en metamórficas y magmáticas. Los isótopos medidos en una roca sedimentaria realmente muestran la edad de la roca de la que procede ese elemento químico, no de la roca sedimentaria en la que se encuentra actualmente. b) Se trata de un método de datación absoluta, puesto que se determina la edad concreta de la roca de un resto o de

una roca, normalmente en millones de años. Sin embargo, la datación relativa nos proporciona el orden de antigüedad de los materiales o de los procesos geológicos que han actuado sobre ellos. Es decir, ordena cronológicamente dos o más materiales o sucesos geológicos, averiguando cuál es más antiguo y cuál más moderno. 9. Las curvas de nivel o isocotas de un mapa topográfico representan altitudes correlativas y equidistantes, por tanto, si se muestran un total de seis isocotas, representando la primera una altitud de 1 500 m y la más alejada una altitud de 1 650 m significa que la equidistancia es de 25 m (1 640 – 1 520 = 120, 120/6 = 25). 10. Son estratos concordantes aquellos entre los que no ha habido interrupción en el proceso de sedimentación. Y son estratos discordantes los que representan una interrupción en la sedimentación durante la cual tiene lugar un movimiento que deforma los materiales depositados, los estratos que se originen posteriormente formarán un cierto ángulo con la serie deformada. REFUERZO 1. Los geólogos son los científicos que estudian la composición, la estructura y la dinámica de la geosfera. Sus investigaciones pueden aportar: – Conocimiento científico sobre la Tierra. – Prospección de recursos geológicos: minerales y rocas de interés industrial, petróleo, carbón, gas natural, etc. – Previsión de riesgos geológicos, detectando qué zonas pueden estar expuestas a terremotos, erupciones volcánicas, hundimientos, etc. – Evaluación de las características del terreno para la ejecución de obras públicas, como autovías, embalses, edificaciones, etc. 2. Los geofísicos estudian las deformaciones de los materiales e interpretan las anomalías magnéticas y gravimétricas. 3. a) Geófono: micrófono que capta los ecos de ondas sonoras producidas por pequeñas explosiones, se utiliza para averiguar la estructura de las rocas del subsuelo. b) Magnetómetro: instrumento que permite medir la intensidad y la dirección del magnetismo que produjo la orientación de ciertos minerales férricos de algunas rocas. 4. a) El método sísmico consiste en analizar los ecos debidos al rebote de ondas sonoras producidas por una pequeña explosión provocada en la superficie; estos ecos permiten construir una imagen tridimensional del interior, localizando la profundidad a la que se encuentran las capas que los han producido. Cuando las ondas son provocadas por un terremoto de gran magnitud, recorren no solo la parte superficial de la corteza terrestre, sino todo el interior del planeta; pueden ser registradas en todos los sismógrafos de la Tierra y aportan información sobre la estructura más profunda. Se trata de un método indirecto de estudio del interior terrestre. b) La mayoría de los meteoritos que llegan se formaron en la misma época que la Tierra. Su composición nos permite saber cuál es la composición media de la Tierra, así podemos deducir qué elementos, que escasean en la cor-

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SOLUCIONARIO teza terrestre, deben encontrarse en capas más profundas, como el manto o el núcleo. Son también valiosos testigos de los primeros momentos de existencia del Sistema Solar, y se pueden utilizar para datar la edad de nuestro sistema planetario.

5. Las ondas P se propagan a gran velocidad, por lo que son las primeras en ser registradas por los sismógrafos, las ondas S son más lentas que las ondas P y se reciben más tarde en los sismógrafos. Las ondas P son longitudinales, es decir, la onda se propaga en la misma dirección que se mueven las partículas, se transmiten por sólidos y por líquidos, por lo que cruzan el planeta entero. Sin embargo, las ondas S son transversales, la onda se propaga perpendicularmente al movimiento de las partículas, se propagan por los sólidos, pero no en los líquidos. 6. El sistema GPS (Sistema de Posicionamiento Global) está formado por un conjunto de satélites artificiales que orbitan la Tierra. Las distancias entre ellos son conocidas, y cada uno emite una señal que puede ser captada por un receptor. Cuando el receptor capta las señales de tres o más satélites, puede realizar un cálculo y determinar su posición exacta sobre la superficie de la Tierra (latitud, longitud y altitud sobre el mar). El sistema de posicionamiento Galileo es un sistema similar al GPS, formado por treinta satélites puestos en órbita por la Agencia Espacial Europea (ESA), que proporciona una precisión de pocos centímetros, y que permite el aterrizaje de aviones o el atraque de barcos en condiciones de visibilidad nula. 7.

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Definición de los materiales

Intervalo de tiempo

Nombre de la era

Materiales poco o nada plegados, y con fósiles muy parecidos a los actuales.

Desde 65 Cenozoico millones de años a la actualidad.

Materiales muy plegados y metamorfizados, y con fósiles de organismos muy antiguos, la mayoría de ellos extinguidos.

Desde 540 Paleozoico a 250 millones de años.

Materiales de rocas sedimentarias, plegadas pero no intensamente, y con fósiles de organismos parecidos a los actuales.

Desde 250 a 65 millones de años.

8. Habrá transcurrido la mitad de la vida media de este isótopo, por tanto; la edad de la roca será de 7 × 108 años/2 = 3,5 × × 108 años; es decir, 350 millones de años. 9. a) Mapa topográfico: es una forma de representar, sobre un plano, el relieve y los elementos de la superficie terrestre. Para representar el relieve se utilizan curvas de nivel, llamadas también isocotas, que unen puntos de igual altitud. Además de las curvas de nivel, suelen incluirse otras variables geográficas, como la vegetación, los suelos, la red hidrográfica, las localidades, etc., todas ellas con su correspondiente color y símbolo. b) Perfil topográfico: es la representación de un corte del relieve del terreno que se obtiene cortando transversalmente las líneas de un mapa topográfico que muestre curvas de nivel. c) Mapa geológico: es el resultado de representar, sobre un mapa topográfico, las unidades geológicas que se observan en la superficie terrestre, junto con toda la información posible para identificar los materiales. En un mapa geológico se dibujan las líneas de contactos entre las unidades geológicas. Se representan además, mediante diversos símbolos, las fallas, los diques, los pliegues, el buzamiento de los estratos, etc. 10. La geocronología absoluta es la información sobre la edad de los materiales, que normalmente se expresa en millones de años. Viene señalada por colores, cada uno de los cuales representa un periodo geológico, o bien con la indicación del contenido fósil de la unidad, mediante el cual podemos en muchos casos saber en qué periodo geológico se formó. La geocronología relativa es la información sobre el orden en que ocurrieron los procesos geológicos representados en el mapa. Viene representada por la forma en que las estructuras geológicas se cortan entre sí; de modo que los procesos más modernos afectan, recubren o cortan a los más antiguos.

Mesozoico

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