Science & Mathematics > Earth Sciences">
Manual de Geologia para Ingenieros
Manual de Geologia para Ingenieros
Manual de Geologia para Ingenieros
INGENIEROS
GONZALO DUQUE ESCOBAR
EL CICLO GEOLGICO
SOBRE LA GEOLOGIA
La Geologa es la ciencia que estudia el planeta Tierra en su conjunto, describe los
materiales que la forman para averiguar su historia y su evolucin e intenta comprender
la causa de los fenmenos endgenos y exgenos. La unidad de tiempo en geologa es el
milln de aos.
El estudio de la Tierra de manera aislada fue objeto de inters en la antigedad, pero la
Geologa como ciencia se inicia en los siglos XVII y XVIII obteniendo su mayor
desarrollo en el siglo XX, donde diversas ramas de la Geologa se encargan del anterior
propsito.
La teora de la tectnica global o de placas de los aos 60 ofrece hoy explicaciones
plausibles a la mayora de los fenmenos y hechos geolgicos tales como la formacin
de montaas, ocanos, localizacin de volcanes y epicentros ssmicos, etc., quedando
sin embargo algunos puntos oscuros por resolver. En la actualidad las ciencias
geolgicas estn adquiriendo mayor importancia para enfrentar la escasez de materias
primas y energticas y los problemas ambientales. Esto exige el conocimiento profundo
de la geologa del terreno y el concurso de personal especializado en geologa,
geotecnia, geofsica y geoqumica, entre otras disciplinas y profesiones.
Los estudios geolgicos son tambin necesarios en obras de ingeniera civil, como
presas, autopistas y edificaciones y sobretodo en los trabajos relacionados con el
ordenamiento del territorio y la conservacin del medio ambiente.
Para ilustrar los temas de los cuales trata la geologa fsica, una buena herramienta es el
ciclo de las rocas, el cual permite describir los principales fenmenos a los cuales estn
sometidos las rocas y los suelos. Este enfoque de la geologa fsica servir tambin
como introduccin al presente texto.
1.2 CICLO DE LAS ROCAS
Figura 2. Relieve de los Fondos Ocenicos: se observan las dorsales ocenicas (do), las
fallas transformantes (ft), las llanuras abisales (lla) y fosas submarinas (fs), as como los
arcos de islas (ai) y continentes emergidos (ce). Fuente La Tierra Planeta Vivo, Salvat..
Las principales rocas gneas son el granito, entre las plutnicas, y el basalto entre las
volcnicas; por regla general la primera de ambiente continental y la segunda de
ambiente ocenico. En la Cordillera Central son frecuentes los granitos y en la
occidental los basaltos.
1.2.4 Meteorizacin, erosin y transporte. Los sedimentos se explican por la
meteorizacin, la erosin y el transporte de los materiales que conforman la corteza de
la Tierra. La denudacin es un proceso nivelador por el cual las rocas de los espacios de
erosin nutren los espacios de sedimentacin. Semejante proceso se corresponde con
fuerzas de degradacin de la superficie del planeta, a las que se oponen fuerzas de
agradacin que reconstruyen el relieve.
La meteorizacin o intemperismo, como condicin previa a la erosin y al transporte, es
la alteracin del material rocoso expuesto al aire, la humedad o al efecto de la materia
orgnica; existen dos tipos de meteorizacin: la mecnica, que alude a la desintegracin
del material y la qumica, a su descomposicin. Hay otras formas de alteracin que no
son meteorizacin, como la alteracin tectnica y la hidrotermal de importancia en el
ambiente andino.
Productos del intemperismo son: gravas, arenas, limos y arcillas, adems de soluciones
silceas, carbonatadas y ferruginosas, entre otras. Estos materiales explican
posteriormente la formacin de los suelos de cultivo, tambin los suelos residuales, los
suelos transportados y las rocas sedimentarias, todos ellos gracias a la meteorizacin
que supone la destruccin de las rocas y minerales expuestos sobre la superficie debido
a las fuerzas exgenas.
La erosin es el proceso de desprendimiento de las unidades alteradas de la roca merced
a agentes como el hielo, el agua y el viento; la gravedad no lo es. Estos mismos agentes
ocasionan luego el transporte de los materiales desprendidos, para formar los depsitos
sedimentarios, aprovechando la energa proveniente de la gravedad y del Sol.
1.2.5 Sedimentos. Son materiales rocosos, organismos muertos, sustancias qumicas y
otras sustancias acumuladas, fruto de la meteorizacin y alteracin de las rocas, por la
precipitacin de elementos disueltos en la hidrosfera o la acumulacin de materia
orgnica en un medio continental o marino.
Los procesos de denudacin de la corteza suponen la erosin de masas emergidas. La
energa la provee la gravedad y los movimientos de la tierra fluida a causa de la
radiacin solar, fuerzas sin las cuales no es posible el transporte de materiales por
medios como aire y agua. Segn el agente que lo transporta, el depsito recibe el
nombre de coluvial, aluvial, elico o glaciar; y segn el lugar donde se encuentre, el
depsito recibe el nombre de palustre, marino, lacustre o terrgeno.
Algunos ambientes sedimentarios estn situados dentro de los continentes como ocurre
con el medio fluvial formado por la acumulacin de partculas en el lecho y a ambos
lados de los ros, principalmente durante las crecidas, o el medio lacustre originado por
el material sedimentado en el fondo de los lagos. Otros ambientes se localizan en zonas
costeras y sus aledaos, entre los cuales citamos las playas y los deltas formados por
sedimentos del ro cuando termina su curso. Es, sin embargo, en el mar donde suelen
darse los mximos espesores de sedimentos ya sobre la plataforma continental, sobre el
talud continental o en la desembocadura de los caones submarinos. El espesor de los
sedimentos en las llanuras abisales es pequeo, para desaparecer en las vecindades de
las dorsales.
1.2.6 Diagnesis y litificacin. Cuando los sedimentos son sepultados tiene lugar todo
tipo de procesos qumicos y fsicos que pueden conducir a modificaciones bastante
radicales del material original. Con el trmino diagnesis se cubren todas esas
transformaciones ocurridas a temperaturas y presiones relativamente bajas, en zonas no
muy profundas por debajo de la superficie de la Tierra. Los tres procesos diagenticos
son la cementacin, la consolidacin-desecacin, y la cristalizacin.
Quizs el efecto ms obvio de la diagnesis sea la transformacin de partculas sueltas,
sin consolidar, en una roca sedimentaria compacta y dura. Este es slo uno de los
aspectos de la diagnesis que se denomina litificacin y como ejemplo de ella est la
conversin de arenas en areniscas, arcillas en arcillolita y turbas en carbn.
La consolidacin y la desecacin son los dos componentes esencialmente
independientes de la diagnesis, el primero es de carcter fsico mientras el segundo es
ms qumico que fsico, pero uno y otro en general avanzan paralelamente a lo largo de
la diagnesis.
La consolidacin-desecacin es un proceso que se explica con la litificacin de las
arcillas, cuyo producto final puede ser una roca sedimentaria llamada arcillolita; gracias
a presiones litostticas este material poroso e impermeable disminuye ostensiblemente
su volumen, pierde agua y se endurece.
La cementacin es el proceso clsico de litificacin de las arenas, tras su acumulacin,
por el cual se forma la roca sedimentaria llamada arenisca, donde la arena porosa y
permeable admite coloides cementantes y soluciones con aglutinantes qumicos.
Existen tres series bsicas de rocas metamrficas: en las zonas en las que la presin es
mucho ms elevada que la temperatura, donde se formarn rocas de alta presin; en la
zona en que la temperatura es mucho mayor que la presin, donde se formarn rocas
metamrficas de alta temperatura, finalmente, si en el lugar de formacin la presin y la
temperatura estn equilibradas, darn a lugar a rocas de presin y temperatura
intermedia.
Las zonas que pueden dar lugar a rocas metamrficas son variadas y pueden estar tanto
en el ambiente continental como en el ocenico. La Cordillera Central colombiana tiene
un basamento fundamentalmente de constitucin metamrfica. En la base de la corteza
ocenica, algunas rocas podran sufrir metamorfismo; en las dorsales se da una mayor
temperatura gracias al ascenso del magma, favoreciendo la formacin de rocas
metamrficas. Las zonas de subduccin tambin son ambientes propicios, como lo son a
su vez las partes inferiores de la corteza continental o los espacios vecinos en las
inmediaciones de las intrusiones gneas que sufre la corteza superior al ascenso de
magmas.
1.2.9 Rocas metamrficas. En la corteza la temperatura aumenta en promedio 33 C
por Km. (1 C por cada 30 metros de profundidad), y la presin unas 1000 atmsferas
cada 3 Km. (1 atmsfera cada 3 metros), por lo que a ms de 200 C y 2000 atmsferas
(6000 metros) se forman rocas metamrficas como las granulitas, eclogitas, gneises y
esquistos. Algunas rocas son de alta temperatura y baja presin (dorsales ocenicas), o
baja temperatura y alta presin (zonas de subduccin).
El entorno ms frecuente en el que las rocas metamrficas estn disponibles para el
hombre, es la cadena montaosa en donde la erosin de una parte temporalmente
engrosada de la corteza continental expone rocas gneas y sedimentarias que antes
estuvieron profundamente sepultadas pudiendo sufrir cambios mineralgicos en
respuesta al incremento de presiones y temperaturas. Si se tratara de una roca
sedimentaria que ha sufrido metamorfismo, tras un posterior proceso de meteorizacin
que altere su composicin qumica, con la presencia de agua pueden producirse silicatos
hidratados y dixidos de carbono para generar carbonatos.
Ms si el metamorfismo de las rocas sedimentarias comprende la produccin de vapor
de agua, dixido de carbono y otras sustancias gaseosas excedentes, el metamorfismo de
las rocas gneas incluye por lo general la absorcin retrgrada de los voltiles sealados,
que son tomados de las masas sedimentarias que acompaan el proceso.
Al clasificar las rocas metamrficas es indispensable describir la roca en trminos de su
textura y su composicin qumica, as como de su mineraloga. Estos tres parmetros
tienden a ser aplicados genticamente, aunque pocas veces se pueda, decidir si una roca
es metamrfica, gnea o sedimentaria, pero s con mejor aproximacin si ella es gneometamrfica o sedimentario-metamrfica, ya en atencin a las facies minerales, a la
textura que proporciona una valiosa escala de tcnicas o a los distintos contextos que
facilitan la asociacin.
Con alguna aproximacin, las principales rocas metamrficas son: a partir de la lutita, y
conforme aumenta la presin y la temperatura, la pizarra, la filita, el esquisto y el
paragneis; a partir de la arenisca (cuarzosa), la cuarcita; a partir de la caliza, el mrmol;
CAPITULO 2
MATERIA Y ENERGA
2.1 INTRODUCCIN
El estado fsico de los cuerpos desde el punto de vista clsico, es: slido, lquido y
gaseoso.
Figura 3. Estados de la materia. El cambio de estado recibe los nombres que seala el
diagrama. Los estados son tres: slido, lquido y gaseoso.
En el estado slido la materia tiene un volumen determinado y una forma fija; en el
lquido tiene tambin volumen fijo pero no as una forma determinada y en el estado
gaseoso no tiene volumen fijo ni forma determinada.
Los gases son menos densos que los slidos y que los lquidos. De manera muy
general, el contraste de densidades entre slidos y lquidos es bajo, permitiendo afirmar
que sus densidades son relativamente iguales. Los cambios de fase entre los diferentes
estados son los de la figura 3.
2.1.1 Conceptos Antiguos sobre la materia. Tales de Mileto (Grecia, 640 a 547 A. C.),
tomaba como pieza angular de la materia el agua. Demcrito de Abdera (Tracia,
460-357 aC.), deca que lo nico eterno e inmutable era la materia, susceptible de
descomponerse en corpsculos indivisibles llamados tomos.
Aristteles de Estagira (384 a 322 A. C.), propuso un esquema tan perfecto que, aunque
permiti el desarrollo de la ciencia en su momento, paradjicamente la retard hasta el
siglo XVII, cuando irrumpieron los alquimistas.
Segn Aristteles la materia puede tener las siguientes propiedades: fra o caliente y
hmeda o seca; en ninguna pareja de estados hay estados intermedios; si unimos dos de
estas propiedades podemos obtener los cuatro elementos bsicos de la materia, as: de
fro y hmedo el agua, de caliente y seco el fuego, de caliente y hmedo el aire, y de
fro y seco la tierra. La quinta esencia, o el ter, ser el quinto elemento, propio del reino
exterior donde est lo inmutable.
Aunque no eran claros los conceptos de gravedad y densidad para explicar la cada y
flotacin de los cuerpos, se proceda a decir que la tendencia de la Tierra era a desalojar
el elemento agua y a su vez el agua al elemento aire. El aire estara siempre por encima
de los tres elementos restantes por tener mayor levedad que ellos, pero por debajo del
fuego. De esta manera los cuerpos con mucha gravedad se precipitaban en los fluidos y
los cuerpos con mucha levedad flotaban en ellos.
Cuando el mtodo inductivo se impone sobre el mtodo deductivo y la comprobacin
sobre la demostracin (siglo XVII), la ciencia despega nuevamente en lo que se conoce
con el nombre de El Renacimiento, cuyo mximo exponente es Galileo Galilei (15641642), fundador de la ciencia moderna.
1. Electromagnetismo
(Fza Elctr. y Fza
Maxwell, 1860)
2. Fuerza nuclear dbil
Magnt.
Fuerza Electrodbil
Para dos fuerzas
(Weinberg, Salam 1967)
Teora
de
la
Unificacin (1980)
para tres fuerzas
Gran
Teora de la
Sper Unificacin
para las cuatro fuerzas
muy distinto, puede incluirse a su vez en este esquema en una teora de gran unificacin
(GUT), faltara slo incorporar la gravedad, como se muestra en el siguiente esquema.
Los quarks forman protones y neutrones. La tercera fuerza explica la unidad de los
protones en el ncleo atmico mientras la segunda fuerza explica cmo el ncleo
captura a los electrones (las cargas iguales se repelen y las cargas contrarias se atraen).
El electrn, el protn y el neutrn tienen masa; en el electrn la carga es -1, en el protn
es +1 y en el neutrn es 0. La masa del protn, similar a la del neutrn, es 1840 veces la
del electrn.
La materia se compone de tomos, stos de electrones, protones y neutrones. Los
tomos son la unidad ms pequea de un elemento y poseen masa y carga elctrica. En
el tomo normal el nmero de electrones y protones es igual. Un ion es un tomo
desequilibrado por la va de los electrones; si es de carga positiva recibe el nombre de
catin, pero si ella es negativa, ser anin. Un istopo es una forma alterna de elementos
y se produce desequilibrando un tomo por la va de los neutrones. En el hidrgeno no
hay neutrones; en los tomos de elementos livianos, el nmero de neutrones y protones
es igual; en los pesados el nmero de neutrones supera al de protones.
Los elementos se combinan para formar compuestos. En estado natural, conocemos 92
clases de elementos (del hidrgeno al uranio), los dems son artificiales; en estado
ambiente solamente dos elementos son lquidos (bromo y mercurio). Los compuestos
son combinaciones de tomos de elementos, y la molcula es la unidad ms pequea de
un compuesto. Los elementos ms all del uranio son artificiales.
Nombre Numrico
Carga del protn
Constante de Planck
Constante gravitatoria de Newton
Velocidad de la luz
Masa en reposo del protn
Masa en reposo del electrn
Constante de la fuerza dbil
Constante de la fuerza fuerte
Constante de Hubble
Constante cosmolgica
Relacin csmica fotn/protn
Permisividad del vaco
Constante de Boltzmann
Smbolo
e
Valor
(Unidades SI)
1,60 x 10-19
h
G
C
Mp
Me
Gw
Gs
H
A
S
6,63 x 10-34
6,67 x 10-11
3 x 108
1,67 x 10-27
9,11 x 10-31
1,43 x 10-62
15
2 x 10-18
<10-53
109
8,85 x 10-12
1,38 x 10-23
2.3 MACROESTRUCTURAS
Para considerar la materia a gran escala, el parmetro fundamental es la temperatura,
porque ella determina que los cuerpos sean slidos, lquidos o gaseosos. Si la
temperatura de una molcula es T, su energa trmica media ser aproximadamente KT,
de forma que el requisito para la solidez es KT E tomo (estado de menor energa del
tomo de hidrgeno, valor equivalente a unos 10-18 julios), si suponemos que la energa
de unin molecular se debe aproximadamente al 10% de la energa de unin atmica.
La siguiente tabla muestra los niveles principales de la jerarqua principal de nuestro
universo, en donde los nmeros estn aproximados a la potencia de 10 ms prxima. El
tiempo caracterstico representa la menor duracin necesaria para que el sistema pueda
transmitir informacin apreciable o sufrir cambios estructurales de importancia.
En los cuatro primeros casos se seala el tiempo que tarda la luz en atravesar el sistema.
En los sistemas biolgicos y sociales se anota el tiempo de reproduccin o de
crecimiento. Para las estrellas se da el tiempo de vida medio, pero para otros sistemas
ligados gravitatoria mente es ms apropiado el tiempo de cada libre. Para el tomo es el
tiempo orbital del electrn y para el Universo su edad.
Tabla 2. Escalas de Estructuras.
Tamao
Caracterstica
estructural
Masa
(Kg)
Tiempo caracterstico
(seg)
(m)
10-35
Estructura esponjosa
10-8
10-43
<10-18
10 15
Partculas elementales ?
Unin de quarks
10-27
10-14
10-10
10-7
10-5
1
Unin de partculas
Ncleo y electrones
Unin de tomos
Orden complejo
Organizacin
10-25
10-25
10-20
10-10
102
10-23
10-16
103
103
109
104
104
105
107
Orden social
Irregular
1011
1012
109
1013
Predominio
gravitatorio
Reacciones nucleares
Estrella y planetas
Ligado
gravitatoriamente
Ncleo y brazos
espirales
Ligado
gravitatoriamente
Uniformidad
1024
104
1030
1030
1035
1017
108
1015
1041
1016
1043
1017
1053
1018
Sistema
Gravedad
cuantizada
Quarks, leptones
Partculas
nucleares
Ncleo
tomo
Molcula
Clula viva
Forma
vida
avanzada
Ciudad
Montaa,
Asteroide
Planeta
Estrella
109
Sistema planetario 1011
Cmulo estelar
1018
Galaxia
Cmulo
galaxias
Universo
1021
de 1023
1026
<10-26
10-24
2.4 TRABAJO
Una tortuga y una liebre de igual masa, que recorren la misma distancia, realizan el
mismo trabajo y consumen la misma energa, pero la tortuga lo har con menor potencia
que la veloz liebre.
Podemos hacer una evaluacin de la energa que se consume en diferentes procesos
naturales, observando la siguiente escala (aproximada) de crecimiento exponencial.
Tabla 3. Escala de energa involucrada en diferentes fenmenos.
Magnitud
Fenmeno
102
ergios
108
1012
1018
1020
1024
1028
1032
1036
1040
ergios
ergios
ergios
ergios
ergios
ergios
ergios
ergios
ergios
1048
ergios
lo Extraordinario:
2.5 LA ENERGIA
La energa es la capacidad de un sistema para producir trabajo. Generalmente se divide
en energa potencial (almacenada) y cintica (de los cuerpos en movimiento).
La energa calorfica resulta del movimiento de tomos y molculas; la energa qumica
depende de los electrones, producindose cuando los tomos los ganan o los pierden al
formar compuestos; la energa atmica depende de los protones y neutrones en el
ncleo; exceptuando sta, las formas clsicas de intercambio entre energas mecnica,
qumica, trmica, elctrica y radiante, son intercambios de modo directo y doble
sentido, excepto para la mecnica que interacta slo con la trmica y la elctrica.
Figura 5. Formas de
intercambio
de
energa: se puede
intercambiar
de
forma directa, energa
qumica por trmica,
elctrica o radiante.
Tambin,
energa
radiante por qumica,
trmica o elctrica.
No
se
puede
intercambiar
de
manera
directa
energa mecnica por
qumica o radiante,
segn lo muestran las
lneas del diagrama.
Las formas de propagacin trmica son: transmisin, radiacin y conveccin. La
transmisin es el paso de calor por contacto (calentando la base de una cuchara se
calienta el mango). La radiacin es un fenmeno de emisin (recibir calor del fuego de
una chimenea). La conveccin supone el flujo de la materia (el agua en una cacerola
que se calienta: en el fondo el agua caliente se dilata, pierde densidad y puede ascender;
estando arriba se enfra, gana densidad y desciende para calentarse de nuevo).
La expresin de Einstein (1905), E = MC 2 muestra la identidad entre masa y energa.
As, de un kilogramo de materia podemos obtener la siguiente energa atmica:
E = 1 Kg x (300.000 km./seg)2
E = 1.000 g x (30.000.000.000 cm/seg)2
E = 9 x (10)23 ergios
Esta energa equivalente a 11000 millones KW hora, es suficiente para tener una
plancha elctrica funcionando durante un milln de aos, dar 180000 vueltas en carro al
mundo o 400 en un petrolero.
Se ha visto la relacin de masa entre los electrones y protones o neutrones, por lo que el
ncleo tiene el 99.95% de la masa del tomo. As, la densidad del ncleo es de 100
millones de toneladas por cm3 de protones, mientras el dimetro del tomo vara entre
20000 y 200000 veces el dimetro del ncleo, y en promedio es de dos unidades
Amstrong (2). La unidad de Bohr es el radio del primer orbital del tomo de
hidrgeno, igual a 0.53 .
Figura 6. Espectro electromagntico. Muchos tipos de radiacin distintas fsicamente, son ondas electrom
en tamao. La radiacin electromagntica tiene el doble carcter de onda y de partcula. Tomado de G
Duque Escobar.
luz sobre molculas de aire, nubes, polvo y aerosoles). Los meteorlogos disponen en
la actualidad de una red de imgenes de radar tomadas desde satlites, proyecciones por
ordenador e informes actualizados al minuto, procedentes de estaciones claves
distribuidas sobre un territorio. En los ltimos modelos de satlite meteorolgicos, las
cmaras de televisin se han complementado con sensores multiespectrales en las
regiones del infrarrojo y de las microondas, lo que ha ampliado el alcance de las
aplicaciones -adems de observacin de nubes, se observa la corriente del Golfo, las
corrientes ascendentes con carga biolgica y las reas cubiertas por hielo-.
2.6.2
2.6.3 2.6.2 Observacin de los ocanos. La observacin de los ocanos, para evaluar
su temperatura superficial, la produccin marina primaria, la circulacin ocenica, la
cartografa de los fondos marinos y los hielos polares. En efecto, la temperatura de la
superficie marina utilizando satlites meteorolgicos NOAA en rbita polar -con bandas
mltiples del infrarrojo- puede ser utilizada tambin para la observacin de las
corrientes marinas superficiales. Hasta ahora, el nico medio con el que puede obtenerse
informacin acerca de la produccin marina primaria, es decir, el fitoplancton clave en
la cadena alimenticia de ste ambiente, consiste en la deteccin a distancia, desde
satlites, del color del ocano
Las aguas superficiales experimentan marcadas variaciones en su color en funcin del
contenido de materias suspendidas, tales como fitoplancton, lodos y contaminantes.
Para la circulacin ocenica se observan las olas superficiales que se visualizan en las
imgenes de radar en forma de cambios peridicos de su tono. Las olas internas se
reflejan por su efecto sobre la rugosidad de la superficie y las grandes corrientes
asociadas a las olas internas modifican las olas superficiales al sobreponerse a las
oscilaciones, agrupando sustancias oleosas y otros materiales, formando franjas lisas o
rugosas por efectos de tensiones.
La topografa de la superficie ocenica se consigue con altimetra de radar desde
satlites. Estos muestran grandes relieves y depresiones de hasta 180 metros,
extendindose sobre amplias reas y explicadas por anomalas de la gravedad en la
vecindad de montaas, dorsales, depresiones y otras estructuras submarinas de masa
variable, distribuidas de forma irregular sobre los fondos marinos. Tambin para
complementar las observaciones de las masas de hielo hechas desde satlites en rbita
polar con espectros visible e infrarrojo el radar resulta conveniente, pues supera las
dificultades aquellos en medios oscuros y con cubiertas de nubes.
2.6.4
2.6.5 2.6.3 La observacin de la Tierra. Hoy se obtienen mapas topogrficos a
partir de fotografas areas; para la hidrologa se miden coberturas de nieve, mantos de
hielo y obstrucciones de hielo en ros, y reas inundadas por avenidas asociadas a
tormentas. En estudios ecolgicos se hace factible la deteccin a distancia de los
cambios medioambientales a escala global, aprovechando satlites con rbita
geosincrnica. En estudios de deforestacin los sensores multiespectrales (Landsat y
SPOT), ofrecen unas posibilidades para el estudio de la vegetacin terrestre que ningn
otro medio puede proporcionar.
Para evaluar el desarrollo urbano las imgenes de satlite hacen factible la identificacin
de reas urbanas, diferentes niveles de ocupacin, tasas de crecimiento econmico y
Figura 7. Imgenes desde el espacio: A. La Tierra vista desde la nave Apolo. B. Tormenta tropical a travs de imagen L
Tomado de Cosmos, Carl Sagan.
Las imgenes Landsat son de gran utilidad para levantar planos geolgicos, debido a su
cobertura regional con imgenes que abarcan 185 km. de lado. La combinacin de datos
multiespectrales puede hacer resaltar pequeas diferencias en las propiedades de la
superficie, con lo cual es factible la diferenciacin de unidades geolgicas basndose en
su reflectancia y apoyando el proceso con el anlisis de rugosidad superficial aportado
por el radar. En la tectnica de placas, adems de poner en evidencia anomalas trmicas
ligadas a actividad gnea en los mrgenes de placas, es necesario medir la deriva de los
continentes. El empleo del satlite Laser Range (LSR) y el Sistema de Posicionamiento
Global (GPS), para determinar distancias, midiendo el tiempo que invierten los pulsos
3.1.1 El Sol. El Sol es una estrella en cuyo interior se dan reacciones termonucleares.
Tiene una composicin del 70% de H, 27% de He y 3% de otros elementos; su masa de 2
x 1027 Ton (332270 veces la de la Tierra) y su radio de 1.39 x 10 6 Km. (109 veces el de la
Tierra), explican una aceleracin de la gravedad en su superficie de 2.74 x 10 4 cm/seg2
(27.9 veces la terrestre).
La rotacin es diferencial, as: perodo ecuatorial de 25 das y perodo polar de 30 das. La
radiacin solar de emisin es de 3.8 x 1023 Kw y la recibida en la Tierra de slo 1.7 x 10 14
Kw.
El Sol se mueve con relacin al patrn local o de reposo (grupo de estrellas cercanas), a
20 Km./seg en direccin a Hrcules (punto llamado APEX, cerca a Vega de la Lira). La
temperatura superficial vara desde 5000C en las manchas solares a 6000C en la
fotosfera, mientras en el ncleo es superior a los 10 millones de C. Su densidad es de 100
g/cm3 en el ncleo y en el conjunto del astro de 1,41 g/cm3
3.1.2 La Tierra. Su figura es parecida a la de una esfera de radio, r = 6370 Km., la masa
de la Tierra es, m = 5,976 x 1027 g, y su velocidad angular de rotacin es, w = 7,292115 x
10-5 s-1. No obstante, y a causa de la rotacin del planeta sobre su propio eje, dada su
masa, el planeta sufre el achatamiento de 1:297. La densidad media del planeta es 5,5
g/cm3.
3.1.2.1 Leyes de Keppler (1571-1630). Son las leyes enunciadas sobre el movimiento
planetario continuo, y que son de gran utilidad para describir la distancia relativa entre los
cuerpos celestes, las posiciones planetarias y en general el movimiento de cualquier
cuerpo puntual alrededor de un centro de atraccin gravitacional.
las reas; adems el Sol ocupa uno de los focos de la elipse. Adaptado de Eduardo Brieva,
Introduccin a la Astronoma.
1. Las rbitas de los planetas alrededor del Sol son elpticas; el Sol ocupa uno de los
focos. La distancia planeta-Sol, es menor en el perihelio y mayor en el afelio.
2. El radiovector que une el planeta con el Sol barre reas iguales en tiempos iguales, por
tanto la velocidad en el perihelio es mayor que en el afelio.
3. Si tomamos dos planetas con sus correspondientes perodos de revolucin alrededor del
Sol y las distancias medias respecto a l, los cuadrados de los perodos de revolucin, T,
son proporcionales a los cubos de dichas distancias, R.
T12/T22 = R13/R23
La Tierra describe su rbita sobre un plano llamado la eclptica. Su eje de rotacin esta
inclinado 23 27' respecto de la perpendicular a la eclptica. Recorre la rbita en 365.26
das. La rbita tiene una excentricidad de 0.017. El afelio es el 2 de julio y el perihelio el 2
de enero. Por la inclinacin del eje polar, existen estaciones en el norte, as: solsticio de
verano el 21 de junio y de invierno el 22 de diciembre y equinoccio, de primavera el 21
de marzo y de otoo el 23 de septiembre. En el hemisferio sur, se invierten las fechas.
En el sistema solar las rbitas de los planetas son casi coplanares, las de menos son
Mercurio con 7 y Plutn con 17. La rotacin y la traslacin, por regla general, son del
W al E; es decir, son retrgradas respecto a la estrella polar. En la rotacin son excepcin
Venus y Urano, que la hacen en sentido directo.
3.1.3 Planetas terrestres o interiores. Son los planetas comprendidos entre el Sol y el
cinturn de asteroides. En su orden son: Mercurio, Venus, Tierra y Marte, planetas duros
y slidos, de pequeo dimetro y baja gravedad, por lo que su atmsfera resulta poco
densa y poco extensa. La rotacin sobre su eje (da) es larga.
3.1.4 Planetas mayores o exteriores. Los planetas gigantes, despus del cinturn de
asteroides, son Jpiter, Saturno, Urano y Neptuno, sigue Plutn que es la excepcin ya
que por sus caractersticas se acomoda ms a los interiores.
Aunque tienen gran masa son de baja densidad; mayoritariamente son lquidos y gaseosos
aunque poseen un pequeo ncleo slido. La atmsfera es extensa, compuesta de H, He,
agua, Amonaco y Metano; tienen alta velocidad de rotacin (da corto) y muchos satlites
(el de menos Neptuno), adems de anillos.
3.1.5 Los satlites (lunas). La observacin de Fobos y Deimos, en Marte, anuncia que
parecen capturados por su forma irregular y pequeo tamao; ello ha permitido clasificar
los satlites as:
3.1.5.1 Satlites regulares. Los que tienen rbita circular, rotacin y traslacin W al E
(retrgrada) y una rbita poco inclinada (casi coplanar con la del sistema solar). Dichos
satlites y el planeta son congnitos.
3.1.5.2 Satlites Irregulares. De rbita extremadamente excntrica y de plano muy
inclinado, con rotacin y traslacin E al W (directa); estos satlites se asocian a asteroides
capturados.
Nuestro satlite es la Luna, un satlite regular cuyos perodos de rotacin y traslacin son
iguales, razn por la cual la Luna siempre muestra la misma cara a la Tierra. La Tierra y la
Luna podran considerarse de alguna manera como un sistema doble. Observe estos datos:
Dimetro lunar 27% del terrestre, superficie 7.4%, de la de la Tierra, volumen 2.0% de la
de la Tierra, masa 1.2% de la de la Tierra, gravedad 16.6% de la de la Tierra.
Por la falta de atmsfera e hidrosfera en la Luna, como consecuencia de su escasa
gravedad, entre la cara diurna y nocturna la temperatura pasa de +100 C a -170 C. La
conformacin de su superficie est condicionada por procesos trmicos internos,
volcnicos, tectnicos, magmticos e impactos metericos. La edad de la Luna y su
condicin de satlite regular anuncian su carcter congnito con la Tierra.
3.1.6 Los asteroides. Hoy en da se conocen 2300 con exactitud para especificar su
rbita, pero se han descubierto ms de 7000 planetoides o pequeos planetas. Los
asteroides son bloques de roca en bruto con densidad media de 3,5 g/cm3, y de forma
irregular. Los mayores en tamao son Ceres, de 1003 Km.; Palas, de 608 Km.; Juno, de
247 Km., y Vesta de 538 Km. (magnitudes en km. de dimetro equivalente). Se
distinguen tres grupos principales de asteroides: el grupo APOLO, de pequea rbita y
por lo tanto con un perihelio entre el Sol y la Tierra; el grupo AMOR, de rbita mayor
cuyo perihelio est entre la Tierra y Marte, y finalmente los TROYANOS, que son los
subgrupos Aquiles y Patroclo ubicados sobre las distancias Lagrangeanas (a 60), sobre
la rbita de Jpiter donde estn libres de perturbaciones gravitacionales.
3.1.7 Los cometas. Pueden ser peridicos y no peridicos; los primeros tienen varios
retornos, los segundos caen al Sol o a Jpiter, o simplemente dan un paso y salen del
sistema solar. Los primeros se dividen en los de perodo corto y perodo largo, segn ste
sea inferior o superior a 200 aos. Estn compuestos de un ncleo (de Metano, CO2, hielo
sucio y amonaco) y una cola (sublimacin del ncleo por radiacin solar en la que las
partculas del ncleo se disocian formando polvo, H, O, cianuro, etc., pero ionizados).
Se supone que dichos cuerpos provienen de la nube de OORT ubicada a 100 mil UA
(Alfa del Centauro dista 275000 UA); los cuerpos son capturados de la nube por
perturbaciones gravitatorias de estrellas vecinas y pasajeras. UA es una Unidad
Astronmica UA, equivalente a la distancia media entre la Tierra y el Sol, cuyo valor es
150 millones de km..
Mer
0
+4
--0,4
0.39
Ven
3
+4
---0,7
0.72
Tie
6
+4
--1,0
1.00
Mar
12
+4
--1,6
1.52
Ast
Jup
Sat
Ura
Nep
Plu
24
+4
--2,8
48
+4
--5,2
96
+4
--10,0
192
+4
--19,6
384
+4
---38,8
768
+4
---77,2
---
5.20
9.54
19.2
30.0
39.3
Para calcular en Unidades Astronmicas UA la distancia entre los miembros del sistema
solar, de conformidad con lo que se ilustra en el Cuadro 2, afinales del siglo XVIII
Johann Daniel Titus en 1766, se dedic a buscar una relacin aritmtica de tipo
experimental entre las distancias desde el Sol a los planetas. La encontr y su amigo
Johann Elert Bode la puli y populariz, en 1772, por lo que se le denomin Ley de
Titus-Bode. En ella cada nmero de la Serie 0, 3, 6, 12... se sum la Constante 4, y luego
el resultado, se dividi por 10, para obtener las distancias entre el Sol y cada miembro del
sistema solar. Como ejemplo, para Mercurio, que en la Serie tiene el 0, la distancia al Sol
vale (0 +4)/10 = 0,4. Para Saturno que en la Serie tiene el 96, tenemos que (96 +4)/10 =
10,0, y esa es su distancia al Sol. Estos valores que se muestran en la penltima fila del
Cuadro son en unidades astronmicas, UA, la distancia al Sol segn la Ley de Titus-Bode;
mientras en la ltima fila se dan las distancias medias reales del Sol a cada uno de los
planetas, para que se comparen los resultados empricos y los actualmente medidos.
3.1.7.1 Velocidades de escape. Son las velocidades csmicas. La primera velocidad es la
necesaria para que un cuerpo orbite en un campo de gravedad con trayectoria elptica, y la
segunda, para que escape de l con trayectoria hiperblica. De la segunda velocidad, de
escape, depende que un cuerpo celeste tenga atmsfera, pues semejante valor se compara
con la velocidad trmica de las molculas de gas, dada por la siguiente expresin que
involucra la temperatura ambiental T:
v_ kT /m
Radio
(m)
7,0 x 108
2,4 x 106
6,1 x 106
6,4 x 106
1,7 x 106
3,4 x 106
7,1 x 107
6,0 x 107
2,6 x 106
2,5 x 107
2,2 x 107
1,4 x 106
Gravedad
Densidad
Tierra=1
Tierra=1
27,90
0,39
0,88
1,00
0,16
0,38
2,34
0,93
0,13
0,79
1,09
0,06
0,25
0,98
0,95
1,00
0,61
0,71
0,24
0,125
0,34
0,216
0,286
0,36
Temp.
(K)
5780
400
290
250
250
200
110
80
80
55
45
40
Composicin
Atmsfera
e-, H+, H, He
Despreciable
CO2, N2, SO2
N2, O2, H2O
No hay
CO2, N2
H2, He, CH4
H2, He, CH4
N2, CH4
H2, He
H2, He
Despreciable?
N2, sobre la tierra firme, lo que atena las variaciones diurnas y nocturnas de la atmsfera.
Titn, con un tamao comparable a Mercurio, tiene menor gravedad pero alcanza a tener
atmsfera, a causa de la menor temperatura.
Igualmente la Tierra, tiene una atmsfera importante sobre el ocano y la tierra firme,
compuesta de N2, O2 y H2O. Casi todos los procesos meteorolgicos ocurren en la
troposfera, donde tambin se forman y estn las nubes, mientras en la estratosfera reina ya
una calma mayor.
La Luna, no tiene atmsfera, en razn de su baja gravedad. La temperatura en su
superficie vara dramticamente entre el da y la noche desde +118 C hasta 153 C, sin
que sean factibles los vientos por falta de aire, pero s la incidencia de la radiacin solar
por la cara iluminada de nuestro satlite.
Marte, tiene la suficiente gravedad para mantener una atmsfera dbil algo similar en
composicin a la de Venus. Su menor gravedad explica el relieve ms accidentado
(mayores alturas y depresiones).
Jpiter con temperatura superficial semejante a la de Saturno, muestra una potente
atmsfera que se transforma constantemente en lquido. En ambos planetas la
composicin de la atmsfera es la misma. Titn, por tener masa suficiente, pese al efecto
de la temperatura recibida de Saturno, tiene una atmsfera de N 2 y CH4, sobre el ocano
de metano (?).
Mientras Urano y Neptuno, con temperaturas superficiales similares, tienen una atmsfera
de igual composicin, Plutn, con una temperatura sensiblemente igual no parece poseer
atmsfera, en razn de su baja gravedad.
La superficie de Plutn es quiz un paisaje helado. Los gases atmosfricos ms pesados
que la escasa masa del planeta pudiera retener (metano y amonaco p. ej) tienen que estar
completamente helados a las temperaturas que prevalecen all, pues el punto de
congelacin del metano es de 182 C, el del amonaco incluso de 78 C y el del
anhdrido carbnico 78,5 C.
3.2.2 Teora de la Nebulosa (Evolutiva) Simn Laplace, 1796. Supone una bola de gas
caliente en rotacin la cual, al enfriarse la masa, sufre achatamiento y de ste modo el
desprendimiento gradual de anillos del sistema. Por cada anillo ecuatorial separado de la
nebulosa se forma un planeta del sistema solar, a partir de ncleos de acrecin.
3.2.3 Teora Planetesimal (Catastrfica). Chamberlain-Moulton, 1905. Supone una
estrella que se aproxima al Sol para arrancarle hinchazones gneas; estas explosiones
levantan materia pero los brazos que caen chocan con brazos en ascenso, resultando de las
colisiones pequeas esferas de tamaos variables y rbitas diferentes llamadas
planetesimales: del choque entre ellas se formarn los planetas.
3.2.4 Teora de la Gota (Catastrfica) Jeans-Jeffreys, 1919. Recoge las dos teoras
anteriores. La estrella invasora al aproximarse al Sol, le arranca una inmensa gota de gas
en estado caliente que al enfriarse se fragmentar produciendo esferas de tamao
ordenadamente variable (planetas).
3.2.5 Teora Magnetohidrodinmica (Evolutiva) Hoyle, 1960. Las teoras evolutivas
haban perdido su vigencia porque no explicaban por qu mientras el Sol tiene el 99.9%
de la masa del sistema solar, en los planetas se concentra el 98.0% del momento cintico;
ello da origen a teoras catastrficas que resuelven el problema mas el principio de la
magnetohidrodinmica salva la dificultad y se regresa a las teoras evolutivas.
Dice el principio de la magnetohidrodinmica que los gases responden a las leyes de la
gravedad, la presin y la rotacin cuando se encuentran en un campo magntico sostenido
por una corriente elctrica, y esa ley gobierna las nubes de polvo compuestas de gases
ionizados en rpida rotacin. Un gas ionizado es tan buen conductor de electricidad como
un alambre de cobre.
La teora supone que a travs de esos gases que invadan el espacio, corran lneas de
fuerza magnetohidrodinmicas a manera de hilos largos y elsticos; en las partes internas
de los filamentos el gas era ms lento que en las porciones externas. Con el giro flexible
se favorecen las turbulencias dentro del sistema provocndose el enroscamiento y
alargamiento de los hilos en espiral y, al mismo tiempo, una transferencia del momento
angular hacia las porciones exteriores, donde se formarn posteriormente los planetas,
todo, a expensas de la parte central enriquecida de masa y donde se formar el Sol.
Figura 9. Diagrama temporal. El diagrama muestra cunto tiempo hace que ocurrieron
algunos acontecimientos importantes. Adaptado de El Universo Desbocado, Paul Davies.
Los ltimos 500 millones de aos de la historia del Universo, en la Figura 9, se amplifican
con un zoom, entre F y N. Los acontecimientos notables en los 15 mil millones de aos
que son la historia misma del tiempo, son:
A. Big-Bang,
B. formacin de la galaxia,
C. cmulos globulares,
D. formacin del sistema solar,
E. comienzo de la vida en la Tierra,
F. abundancia de fsiles,
G. vida en tierra firme,
H. formacin de Pangea,
I. aparicin de los dinosaurios,
J. rotura de Pangea,
K. aparicin de los mamferos,
L. extincin de los dinosaurios,
M. hombre primitivo,
N. actualmente (tiempo en millones de aos).
% en volumen
Molcula
% en volumen
N2
78,08
He
0,00052
O2
20,95
Kr
0,00011
Ar
0,93
H2
0,00005
CO2
0,031
CH2
0,00002
Ne
0,0018
Figura 10. Regiones trmicas de la atmsfera. Tomado de El Clima Futuro, John Gribbin.
Qumicamente la atmsfera se divide en tres capas: la homosfera sobre los primeros 100
km., con proporcin constante de componentes; la heterosfera, hasta los 900 km., con
predominio de gases ligeros, y la exosfera, donde se da el escape de las partculas ligeras.
Figura 11 Trayectoria de las ondas ssmicas. A partir del epicentro las ondas marchan con trayectorias simila
la densidad de la Tierra responde a un modelo de capas esfricas concntricas, cuya geometra se anuncia co
Tomado de Longwell y Flint, Geologa Fsica.
El modelo clsico resulta de la interpretacin del comportamiento de las ondas ssmicas.
Ninguna perforacin ha llegado al MOHO, discontinuidad que separa la corteza del
manto superior. En la corteza distinguimos la corteza ocenica densa (SIMA) y la
continental ligera (SIAL), separadas ambas por la discontinuidad de CONRAD que
explicara el comportamiento anmalo de ondas ssmicas, probablemente por una zona
andestica entre las dos regiones.
Por debajo de la corteza encontramos el manto superior, donde se establecen las corrientes
de conveccin; se trata de una masa en flujo plstico cuya composicin presenta desorden
atmico. Dentro de ella, a 480 Km. de profundidad, esta la discontinuidad de los 20,
llamada as porque una estacin sismolgica ubicada a 2240 Km. del epicentro detecta un
comportamiento anmalo de las ondas ssmicas interiores (1 son casi 112 Km. sobre la
superficie).
Tabla 5. Estructura de la Tierra.
Componente Estructural
Profundidad
(Km.)
Presin
(kbar)
Densidad
(Kg/m3)
Temperatura
0-50
0-100
0-3000
0-500
Manto superior
50-400
100-150
3000-3500
500-1750
Zona transicin
400-1000
150-325
3500-4500
1750-2000
Manto profundo
1000-2900
325-1325
4500-10000
2000-3000
Ncleo exterior
2900-5100
1325-3300
10000-2100
3000-3600
Ncleo slido
5100-6370
3300-3750
12100-12500
3600-4000
Corteza
(C)
Discontinuidad de Mohorovicic
Discontinuidad de Gutenberg
Figura 12. Corte ideal del planeta Tierra, estructura plana con acercamiento. Los valores dependen del m
Tomado de La Tierra en Movimiento, J Gribbin.
modelo isosttico horizontal supone que cada punto de la superficie isosttica soporta el
peso de una columna de SIAL en la zona de los continentes o de SIMA en las zonas
ocenicas.
El proyecto MOHOLE, nacido en el ao geofsico internacional (1950), propuso hacer
una perforacin para alcanzar el manto terrestre cuya localizacin se basa en las
siguientes premisas: el SIAL flota sobre el SIMA y entre ambos el contraste de
densidades es del 10% (2.7 y 3.0), respectivamente. Si un tmpano de hielo emerge el
10% sobre el agua (pues las densidades son 0,9 y 1,0 respectivamente), lo mismo har el
SIAL sobre el SIMA.
As, la perforacin tendr que buscar las grandes depresiones de la corteza terrestre para
evitar las races de las montaas; si se utilizan las fosas ocenicas, obviando la
profundidad del ocano, sera necesario perforar 4 Km. de roca para alcanzar el manto.
Figura 13. Modelos isostticos. A la izquierda se ilustra el modelo isosttico vertical de Airy y a la derecha el
de Pratt. Con h se sealan los espesores y con las densidades.
En la superficie isosttica las presiones litostticas dependen del modelo asumido. Deber
tenerse en cuenta que el espesor medio de la corteza en las zonas continentales es de 60
Km., contra slo 5 Km. en las zonas ocenicas, de conformidad con el principio de la
isostasia.
Tabla 6. Composicin promedio de la corteza, del manto y del planeta Tierra.
Manto % en peso
Corteza % en peso
Tierra % en peso
Fe
35,00
44,07
45,60
Mg
22,61
Si
27,30
30,00
Si
21,10
Al
8,36
Si
15,00
Fe
6,57
Fe
6,22
Mg
13,00
Ca
2,20
CA
4,66
Ni
2,40
Al
1,87
Mg
2,76
1,90
Manto % en peso
Corteza % en peso
Tierra % en peso
Ti
0,43
Na
2,27
Ca
1,10
Na
0,42
1,84
Al
1,10
Cr
0,29
Ti
0,63
Na
0,57
Ni
0,16
0,15
Cr
0,26
0,11
0,11
Mn
0,22
Mn
0,11
Mn
0,11
Co
Durn-Gold-Taberner. Atlas de Geologa, Edibook S. A. 1992.
0,13
4.3 HIDROSFERA
Definitivamente, se vive en el planeta mar. Los ocanos, con una superficie de 360
millones de Km.2, se constituyen en uno de los nuevos espacios para el hombre y fuente
de recursos naturales. Cubren 4/5 del hemisferio Sur y ms de 3/5 del hemisferio Norte.
La densidad media de la hidrosfera es de 1gr/cm3. La composicin de los mares es: 96.4%
de agua, 3.5% de sales (de Cl, Na, Mg, S, Ca, K, Br, B, Sr) y 0.1% de otros elementos.
El mar es una masa de agua salada que cubre la mayor parte de la superficie terrestre y
cada una de las partes en que se considera divida dicha masa.
Frmula
Cl Na
Cl2 Mg
SO4 Mg
SO4 Ca
SO4 K2
CO3 Ca
Br2 Mg
Gramos *
27,213
3,807
1,658
1,260
0,863
0,123
0,076
% de Sales
77,558
10,878
4,737
3,600
2,465
0,345
0,217
En conjunto los mares, lagos y ros cubren el 70% de la superficie de la Tierra y suman
1.500 millones de km.3. Los mares ocupan el 85% del volumen de las aguas de la Tierra.
Por la accin de las mareas, las corrientes marinas y el oleaje, se encuentran
constantemente en movimiento.
Figura 14. Perfil hipsogrfico. De izquierda a derecha: A. continente, B. plataforma continental, C. talu
pelgica, E. talud ocenico, F. fosa abisal. Adaptado de Diccionario Rioduero de Geologa.
Las regiones ecuatoriales son clidas durante todo el ao porque las masas de aire
llegadas a ella son clidas, hmedas y llevan lluvias regulares a lo largo de todo el ao.
Los climas monznicos de la India el sudeste asitico y China deben sus caractersticas a
sus vientos estacionales provenientes de direcciones opuestas; vientos clidos y hmedos
que se alternan con otros clidos y secos para producir veranos nubosos y hmedos e
inviernos secos.
Los climas desrticos propios de amplias zonas situadas a ambos lados del ecuador, estn
situados en las regiones anticiclnicas y estables donde el aire clido y seco origina cielos
despejados y poca lluvia.
En las altitudes medias de ambos hemisferios el aire subtropical clido suele yuxtaponerse
al aire fro subpolar, lo que da origen a frecuentes perturbaciones. Las reas de estas zonas
tienen el clima templado, disfrutando del aire subtropical en verano pero padeciendo en
invierno corriente ocasionales de aire fro subpolar.
Los climas mediterrneos de California, el sudeste de Australia y la propia regin
mediterrnea se encuentran generalmente en las costas occidentales de los continentes con
tendencia a ser secos en verano y tener inviernos suaves y poco lluviosos.
Ms cerca de los polos, las regiones climticas estn controladas por las masas de aire
polar, origen de tiempo fro y seco a lo largo de todo el ao con breves veranos soleados.
4.4.1 El clima polar. Como el de Vostok en la Antrtida y Groenlandia, muestra inviernos
largos y fros, y casi ninguna precipitacin, pues los polos son desiertos.
4.4.2 El clima de taiga. Como el de Alaska, la pennsula del Labrador y Yakutsk en la
Siberia Oriental, muestra ligera precipitacin, veranos cortos y fros en inviernos largos
muy fros.
4.4.3 El clima de montaa. Como el de ciudad de Mjico y los andes suramericanos,
muestra un clima que vara con la altitud, la latitud y la exposicin a los rayos solares.
4.4.4 El clima de estepa. Como el de Cloncurry Australia, Irn y Nigeria, muestra ligera
precipitacin, veranos clidos e inviernos fros en algunos lugares.
4.4.5 El clima tropical. Como el de Manaos Brasil, Borneo, Java y Sumatra, muestra
lluvias densas con slo uno o dos meses secos, adems calor bochornoso.
4.4.6 Clima templado. Como el de Amsterdan Holanda, la regin de los grandes lagos y
el sur de Chile, muestra precipitacin en todas las estaciones y temperaturas variables.
4.4.7 Clima monznico y subtropical. Como del de Madrs en la India, la Florida y los
Llanos Orientales y la Costa Norte colombiana; siempre es caluroso y presenta a menudo
estaciones secas y lluviosas.
4.4.8 Clima mediterrneo. Como el de Orn en el norte de frica y California, es
clido, tiene precipitaciones leves, inviernos suaves y veranos secos.
4.4.9 Clima desrtico clido. Como el de Assun en Egipto, la pennsula de California,
Namibia y el norte de Chile, que tienen precipitaciones insignificantes y todos los meses
calurosos.
cantidad de vapor de agua del aire y al contrario, cayendo la temperatura se pierde vapor
de agua en forma de neblina, llovizna o lluvia. La humedad es absoluta si alude a la
cantidad de vapor de agua, en gramos, por unidad de volumen de aire, en metros cbicos.
La humedad relativa si alude a la proporcin de vapor de agua en relacin con el que
podra contener en el punto de saturacin. Esta se da en %.
4.5.5 El brillo solar. Son las horas de Sol que llegan cada ao a la superficie terrestre.
Las zonas con alta nubosidad tienen bajo brillo solar. Para medirlo se usa el heligrafo,
instrumento que concentra los rayos del Sol en una esfera de cristal, y los hace incidir en
una cinta de papel que quema cuando la intensidad calorfica por centmetro cuadrado y
minuto alcanza ms de 0.8 caloras.
4.5.6 La nubosidad. Alude a la cantidad de nubes que se presentan en la atmsfera,
originadas por concentracin de vapor de agua y que pueden condensarse produciendo
lluvia. La presencia de nubes se debe a la circulacin de vientos intertropicales y de valle
a montaa. Nuestro clima es bimodal en razn de que la zona de interconfluencia tropical
se desplaza en diciembre hacia el Per y en junio hacia Cuba, generado dos pocas de
lluvia en su paso por Colombia. Las zonas de laderas, contiguas a las partes altas, de la
zona andina colombiana, se caracterizan por la frecuente presencia de nubes que en el da
circulan desde los valles del Cauca y el Magdalena, a las cordilleras vecinas.
4.5.7 La presin atmosfrica. Es el peso de una columna de aire, que a nivel del mar de
760 mm de mercurio. A nivel del nevado del Ruiz desciende a 380 mm. Tambin
disminuye la presin atmosfrica con la temperatura y el contenido de humedad del aire.
Por regla general el aire caliente se expande hacindose ms liviano, pero tambin con el
calor puede aumentar la cantidad de vapor de agua en el aire, caso en el cual su densidad
se incrementa hacindolo ms pesado.
4
5
6
7
Los vientos. Son movimientos de masa de aire entre zonas de alta y baja
presin. La erosin elica no es frecuente en
zonas de ladera, pero los vientos persistentes traen como consecuencia el
secamiento del suelo, lo que ocasiona aridez. Sobre
corrientes ocenicas fras, sobre lagos y sobre valles bajos (donde la masa
atmosfrica sobre yaciente atena la radiacin
solar), el aire es relativamente fro y suele asentarse, razn por la cual, se
establece una zona de alta presin.
LOS MINERALES
5.1 DEFINICION
Son los principales constituyentes de las rocas de la corteza terrestre; se trata de sustancias
slidas naturales, y homogneas de composicin qumica definida, disposicin atmica
ordenada y fruto de procesos inorgnicos.
Pocos minerales forman rocas a pesar de que se conocen cerca de 2000 especies
diferentes, pues los silicatos y los xidos son los principales constituyentes de la corteza,
en razn de que ocho elementos lo hacen casi todo en la naturaleza. Los minerales
pueden formarse con base en un slo elemento, como el diamante con el carbono; con dos
elementos, como la pirita (oro de los tontos) con el hierro y el azufre, o con tres o ms
elementos como los feldespatos o los piroxenos y anfboles. Tambin se pueden generar
varias especies minerales con un mismo elemento, como el diamante y el grafito con el
carbono, o con dos elementos como la pirita y la marcasita con el hierro y el azufre.
5. 2 ELEMENTOS CLAVES
Los ocho elementos ms importantes de la naturaleza, por su participacin, son:
- Oxgeno. Elemento no metlico que por ser altamente reactivo forma xidos con casi
todos los dems elementos. Hace parte sustancial del aire y del agua.
14
+4
PESO
ESPECIFIC
O
---
0.4
2.40
13
+3
0.5
26
+2
0.7
20
+2
1.0
11
+1
1.0
19
+1
1.3
12
+2
0.7
Total participacin en la corteza
2.70
7.88
1.54
0.97
0.86
1.74
PESO VOLUMEN
46.60
%
27.72
%
8.13%
5.00%
3.63%
2.83%
2.59%
2.09%
93.77%
0.86%
0.47%
0.43%
1.03%
1.32%
1.83%
0.29%
100.00%
98.59%
Adaptado de Leet y Judson. Fundamentos de geologa fsica, Limusa, 1980.
- Aluminio. Elemento metlico; siempre aparece en combinacin con otros elementos. Es
uno de los principales constituyentes de los silicatos. Resiste a la corrosin, es ligero y
buen conductor elctrico. Es el principal componente de las aleaciones ligeras.
- Hierro. Elemento metlico constituyente de xidos, silicatos, xidos hidratados,
carbonatos y sulfuros. Se encuentra tambin nativo y en aleaciones con nquel. Es el
principal constituyente del acero lo que lo hace el metal industrial ms importante.
- Calcio. Elemento metlico; aparece en silicatos, carbonatos, sulfatos y fosfatos. Es
aditivo en la fundicin de metales para separar el oxgeno, el azufre, el fsforo y los
halgenos. Es til como agente reductor o deshidratador, en la qumica orgnica.
- Sodio. Elemento metlico; aparece en los silicatos y en los carbonatos hidratados. Se
inflama al contacto con el agua. Es til como ncleo de los cables elctricos.
- Potasio. Elemento metlico; es el ms comn en los silicatos y aluminosilicatos. til
como fertilizante en forma de cloruro, sulfato o en combinacin con nitrgeno y fsforo.
- Magnesio. Elemento metlico; aparece combinado en silicatos, xidos, hidrxidos y
carbonatos. Se utiliza en aleaciones ligeras de aluminio.
5.3 CRISTALIZACION
Un cristal es un slido, por regla general homogneo, que posee un orden interno
tridimensional de largo alcance. Los cristales se forman a partir de fundidos, disoluciones
y vapores. Estos fluidos, caracterizados por un estado de desorden atmico, se solidifican
por variaciones en la temperatura, presin y concentracin. El producto final, por regla
general, resultar con estructura cristalina, dado que los tomos, iones y molculas,
aparecern ordenados y ligados por fuerzas electromagnticas de enlace qumico.
La cristalizacin a partir de un fundido, como el hielo a partir del agua o las rocas gneas a
partir del magma, se genera por el descenso de la temperatura a un punto en el cual las
molculas, iones y elementos disociados, conforme pierden la movilidad, se orientan y
aproximan favoreciendo los enlaces de reaccin.
La cristalizacin a partir de una disolucin, como la sal en agua, se produce por
sobresaturacin del solvente. Si se evapora el agua, si pierde temperatura y presin, los
iones de sodio y cloro se van separando de la solucin para edificar un cuerpo slido
cristalino.
La cristalizacin por un vapor de enfriamiento se presenta por la interaccin de sus
tomos o molculas que se aproximan entre s hasta solidificarse (desublimacin o previa
condensacin del vapor). Es el caso de la nieve formada a partir del vapor de agua.
Si la velocidad de los procesos de solidificacin es alta, el ordenamiento interno, y con
mayor razn el crecimiento cristalino, ser deficiente. Algunas sustancias solidificarn
como agregados y por lo tanto sin estructura cristalina (vidrio); semejantes slidos son
amorfos por lo que su estado debe ser considerado ms bien como de lquido de elevada
viscosidad. Minerales sin estructura cristalina reciben el nombre de mineraloides.
Los cuerpos amorfos tienden a cristalizarse; en algunos de ellos la velocidad de
transformacin es muy baja, en tanto que en otros es tan rpida que se convierte en
explosiva.
5.4 ENLACES, ESTRUCTURAS Y ALEACIONES
En el carbn vegetal la sustitucin tiende a ser la del grafito y no la del diamante; tambin
existen all capas de anillos hexagonales pero la extensin de cada arreglo es reducida y
por lo tanto el espacio de movilidad de los electrones no apareados tambin lo es.
Figura 16. Arreglos de tomos de carbono. A la izquierda dos capas o lminas de grafito y
a la derecha tres formas de empaquetamientos compactos de tomos de carbono. Adaptado
del Manual de mineraloga de Dana.
Los casos anteriores explican la mayor densidad del diamante, su dureza (ms tomos y a
menor distancia por unidad de volumen), y la propiedad lubricante del grafito, material
conductor de la electricidad, de brillo metlico y exfoliacin perfecta, gracias a la
movilidad de electrones no compartidos sobre un arreglo espacial ineficiente.
5.4.1 5.4.5 Estructuras de silicio. El silicio, con idntica estructurra electrnica a la
del carbono y extendida variedad de compuestos, prefiere la unin con tomos no
idnticos, como en el carbono, sino con otros que lo hacen ms estable, por ejemplo,
rodendose tetradricamente con oxgeno. En este caso se forma un anin de silicato
estable con cuatro valencias negativas.
Los cuatro electrones no apareados sirven para que el ion del silicato ligue cationes
metlicos. Esta estructura de tetraedros individuales es el grupo de silicatos denominado
nesosilicatos. Pero esas cargas (de los 4 electrones) sobre el silicio, pueden considerarse
sobre los oxgenos. Si se hace que uno de los oxgenos comparta su electrn con el
oxgeno de un tetraedro adyacente, el nuevo ion silicatado tendr seis electrones
disponibles para ligarse con iones metlicos que compensen su carga.
Figura 17. Tetraedros de silicio. Compartiendo vrtice (iz), compartiendo arista (ce) y compartiendo cara (de). Adaptado del M
de Mineraloga de Dana.
Mineral
Talco
Yeso
Calcita
Fluorita
Apatito
Ortoclasa
Cuarzo
Topacio
Corindn
Diamante
Dureza
Composicin
Sistema
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Mg3Si4O10(OH)2
CaSO4.2H2O
CaCO3
CaF2
Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)
KAlSi3O8
SiO2
Al2SiO4(F,OH)2
Al2O3
Mon
Mon
Rom
Iso
Hex
Mon
Rom-Hex
Ort
Rom
Iso
Observacin
Tacto graso, sctil
Brillo vtreo o sedoso
Fosforescente
Exfoliacin octadrica
Exfoliacin mala
Feldespato potsico
El ms abundante
Exfoliacin perfecta
Alterado pasa a mica
Brillo adamantino
Se entiende por peso especfico el peso de la muestra sobre el peso del agua a 4EC,
cuando de ambas sustancias se contrastan volmenes iguales. Dicho valor depende de dos
parmetros: la clase de tomos y la estructura cristalina.
Algunos ejemplos de minerales con su composicin, sistema cristalino, peso especfico
(G) y dureza (D):
Composicin
AuTe2
Be3Al2(Si6O18)
PbCO3
Cu
C
NaCl
MgCO3
Sistema Cristalino
Monoclnico
Hexagonal
Ortorrmbico
Isoclnico
Hexagonal
Isoclnico
Rombodrico
9.35
2.65 - 2.80
6.55
8.90
2.23
2.16
3-3.2
2
7-8
33
2-3
12
2
3-5
En caso de materiales porosos (con cualquier cantidad de espacios vacos) se toman los
pesos de la muestra, seca (D), saturada (S) y en suspensin sumergindola en agua (F).
El peso especfico aparente ser:
Pa = D/(S-F)
El peso especfico verdadero ser:
Pv = D/(S-F-A)
Siendo A = (S-D), el agua que satura los poros de la muestra.
5.5.6 Propiedades pticas. Son las que dependen de la luz, como la diafanidad, el brillo,
el color, el espectro y la raya.
- La diafanidad. Depende de la capacidad refractante del mineral: si la refraccin es
coherente la muestra ser transparente (a las frecuencias que ordenadamente la
atraviesan); ejemplo el diamante y el espato de Islandia.
Si la onda luminosa que cruza el cuerpo es incoherente, el mineral ser translcido; como
ejemplo la baritina. Finalmente, si la luz se refleja o queda absorbida, sin poder cruzar el
material, la muestra ser opaca; ejemplo la galena.
- Brillo. Es el grado de reflexin que experimenta la luz en los cuerpos opacos. Si la
reflexin es coherente (la superficie de rebote es pulida), el brillo ser mximo (metlico).
Si la reflexin es incoherente (la superficie de rebote es rugosa), el brillo ser nulo (mate).
Figura 18 Reflexin y refraccin de una haz luz. A. Reflexin coherente y brillo metlico, B. reflexin in
refraccin coherente y diafanidad transparente, D. refraccin incoherente y diafanidad translcida.
La luz es un frente de ondas multiespectral. Algunas frecuencias se refractan y otras se
reflejan, en uno y otro caso, con diferente nivel de coherencia. As, el brillo podr ser:
metlico, como en la galena y la pirita; adamantino, en la cerusita y la anglesita; vtreo, en
el cuarzo y la turmalina; sedoso, en el yeso fibroso y la serpentina; nacarado, en la
superficie de exfoliacin del talco; graso, en algunas especies de blenda; resinoso en la
blenda y el azufre, y mate, en la acantita, que siendo gris acerada cuando la superficie es
fresca, se vuelve gris mate al aire.
- Color. Sea el material opaco o transparente, el color depende de la longitud de onda de
la luz que llegue al ojo. En los opacos, la luz se absorbe o rebota; pero en otros se da una
combinacin de refraccin-reflexin-dispersin, por frecuencias. As, los colores pueden
variar de claros a oscuros y los tonos, del azul al rojo.
Adems el color puede ser el propio de la sustancia o el que adquiere aquella en virtud de
materias extraas. Suelen estar entre los primeros los minerales opacos, metlicos y
transparentes, por ejemplo, blanco la plata, gris la galena, amarillo el oro, rojo el cobre,
amarillo el azufre, rojo el cinabrio, verde la malaquita y azul la azurita. En los segundos,
la coloracin no es propiedad caracterstica del mineral, porque esta vara
extraordinariamente en una misma especia y an en las distintas partes de un mismo
ejemplar.
- Espectro. Es la forma de la descomposicin de la luz que se refracta oblicuamente.
Cada onda penetra el material con diferente direccin; por la anisotropa algunas pueden
reflejarse sobre caras internas del cristal, otras pueden quedar absorbidas y otras pueden
atravesarlo. De lo anterior se desprende que el mineral presente irisacin, como en ciertos
5.5.7 Propiedades electromagnticas. Son las que tienen que ver con la respuesta del
mineral a las fuerzas elctricas y magnticas.
Conductividad elctrica. Los minerales con enlaces puramente metlicos, como los
metales nativos, son excelentes conductores elctricos; aquellos en los que el enlace es
parcialmente metlico y hay pocos electrones mviles, como en algunos sulfuros, son
semiconductores. Las cermicas, los silicatos y los diamantes, por su estructura interna
(minerales inicos o de enlace covalente), son no conductores. La sal no conduce la
electricidad porque est compuesta de iones y los iones son fijos, slo vibran pero no se
desplazan.
- La piroelectricidad se produce cuando se desarrollan cargas positivas y negativas en
los extremos de un eje cristalino por variacin de la temperatura en el mineral, por
ejemplo la turmalina.
- La piezoelectricidad se presenta cuando se produce electricidad al presionar un cristal
sobre un eje, por ejemplo el cuarzo.
- El magnetismo: si con imanes o electroimanes potentes pueden ser o no atrados ciertos
minerales. La magnetita, La pirrotita, la ilmenita y la hematites, son imanes naturales.
5.6.1 Los sistemas cristalinos. Los siguientes son las clulas elementales posibles de los
cristales, es decir, los sistemas que dan origen a las 32 clases cristalinas, y estas a su vez, a
230 grupos espaciales segn su disposicin. Con A, B, C y D se definirn los ngulos y
con a, b, c y d los ejes de los cristales.
- Cbico o isomtrico. (Forma de dado) s A = B = C = 90 y a = b = c. En la simetra, 4
ejes ternarios. Ejemplo la halita, la pirita, la fluorita, el oro nativo, etc.
- Ortorrmbico. De base rectangular y altura perpendicular a la base; s A = B = C = 90
y a # b # c. Con 3 ejes de simetraa binarios. Ejemplos el olivino, la aragonita, el vitriolo
de nquel, la marcasita, etc.
- Tetragonal. La base es un cuadrado y la altura es perpendicular a la base; s A = B = C
= 90 y a = b # c. Con 1 eje tetragonal en la simetra. Ejemplo circn, la calcopirita, el
rutilo y la pirolusita.
- Rombodrico. Llamado tambin trigonal (formaba parte del hexagonal); s A = B = C #
90 y a = b = c. Con 1 eje de simetra ternario. Ejemplo la dolomita, la magnesita, la
calcita, etc.
- Hexagonal. De base hexagonal, con 4 ejes, siendo las 3 de la base iguales; s A = B = C
= 90, D = 120 y a = b = c # d. Con 1 eje hexagonaal de simetra. Ejemplo la pirrotina,
el berilo, la nefelina, el grafito, etc.
- Monoclnico. Con base rectangular y altura perpendicular a un slo eje; s A = B = 90 #
C y a # b # c. Con 1 eje de simettra binario. Ejemplo la moscovita, la biotita, el yeso, la
ortoclasa, etc.
Figura 19. Ejemplos de cristales sistema por sistema. A. Halita y fluorita (cbico), B. aragonita (Ortorrmbico), C. circn (tetra
calcita (rombodrico, E. Nefelina y cuarzo (hexagonal), F. calcantita (triclnico), G. elementos del cristal. Por la forma, pris
izquierda), piramidal (A derecha), tabular (F), columnar (E). Tomados de Diccionario Rioduero de Geologa y Mineraloga.
5. 7 MINERALOGIA QUIMICA
De acuerdo con la composicin qumica, los minerales pueden ser agrupados en silicatos,
xidos, sulfuros, sulfatos, carbonatos, elementos nativos y otros grupos menores.
5.7.1 Los silicatos. Se subdividen en ferromagnesianos y no ferromagnesianos; se trata de
la unin de un catin ms el anin SiO-4.
Los ferromagnesianos son silicatos de Fe y Mg oscuros y pesados; sobresalen entre ellos
la Biotita, una mica negra con raya blanca y laminado dbil; la hornblenda, de brillo
vtreo, es un tipo de anfbol verde oscuro y negro y en el clivaje muestra ngulos agudos;
la augita, tipo de piroxeno con fractura concidea, de iguales colores al anterior, pero
mostrando clivaje en ngulos casi rectos; los olivinos, tetraedros simples de estructura
granular, color verde olivo y con porcentajes variables de Fe y Mg.
Los no ferromagnesianos, por la ausencia de Fe y Mg, son claros y menos densos; entre
ellos se incluyen el cuarzo, la moscovita y los feldespatos.
Dentro de los feldespatos, se encuentran las plagioclasas, una serie isomorfa que va desde
la anortita, feldespato Clcico, hasta la albita, feldespato Sdico.
Otro feldespato es la ortoclasa, un feldespato potsico, monoclnico y de color rosado,
blanco o gris.
Plagioclasa significa que el mineral rompe oblicuamente y ortoclasa que rompe en ngulo
recto.
El cuarzo es un tetraedro de silicio-oxgeno (SiO -4) pero qumicamente es SiO2. Es duro e
incoloro o blanco grisceo. Entre sus variedades cristalinas, se encuentran el cristal de
roca, la amatista, el jaspe, el gata y el nice.
La moscovita que es la mica blanca bien cementada con exfoliacin perfecta y que
cristaliza en el sistema monocclico. Algunos silicatos son:
Mineral
Cuarzo
Anortita
Composicin
SiO2
NaAlSi3O8
Albita
NaAlSi3O8
Ortoclasa
KalSi3O8
Biotita
Moscovita
Olivino
Piroxeno
Hornblenda
K2(MgFe)6(Si3Al)2O20(OH)4
KAl2(Si3Al)O10(OH)2
(MgFe)2SiO4
CaMgSi2O6
NaCa2(MgFeAl)5(SiAl)8O22(OH)2
Caractersticas
Rombodrico o hexagonal, dureza 7
Miembro extremo Ca de las
plagioclasas
Miembro extremo Na de las
plagioclasas
Feldespato potsico de temperatura
media
Mica negra, monoclnica
Monoclnica, exfoliacin perfecta
Mineral de roca, verde, Ortorrmbico
Grupo mineral de la forma X Y Z2 O6
Anfbol verde a negro
5.7.2 Los xidos. Son la unin de un elemento con el oxgeno; se caracterizan por ser
menos duros que los silicatos, pero menos pesados que los sulfuros; en este grupo se
encuentran las principales menas (vetas de un metal econmicamente explotable) de
hierro, magnesio, estao, cromo y aluminio, entre otros. Los prototipos son: casiterita,
corindn, cromita, hematita, magnetita, pirolusita y cromita (tipo de espinela). Algunas de
sus caractersticas son:
Tabla 10. Ejemplos de xidos.
Mineral
Composicin
Casiterita
SnO2
Corindn
Al2O3
Cromita
FeCr2O4
Hematita
Fe2O3
Magnetita
Fe3O4
Pirolusita
MnO2
Caractersticas
Dureza 6,0-7,0; color pardo a negro
Dureza 9,0; fractura concidea
Dureza 5,5; brillo submetlico
Llamada oligisto; ms dura que la limolita
Dureza 5,5; exfoliacin imperfecta
Dureza 2,2-5,0; gris plomo o negro
5.7.3 Los sulfuros. Unin de un elemento con azufre; se encuentran all las menas
comercialmente ms importantes de hierro, plata, cobre, mercurio, zinc y plomo. Sus
prototipos son: pirita, galena, esfalerita, calcosita, marcasita y cinabrio. Algunas
caractersticas son:
Tabla 11. Ejemplos de sulfuros.
Mineral
Composicin
Pirita
FeS2
Galena
PbS
Caractersticas
Color amarillo de latn, dureza 6,0 a 6,5
Peso especfico 7,4-7,6 y muy buena exfoliacin
Mineral
Esfarelita
Calcosita
Marcasita
Cinabrio
Composicin
ZnS
CuS
FeS2
HgS
Caractersticas
Es el mineral de zinc ms importante (blenda)
Peso especfico 5,7-5,8; dureza 2,5-3.0
Pirita blanca de color amarillo verdoso
Color rojo escarlata de brillo diamantino
Caractersticas
Dureza 3 y peso especfico 2,6-2,8
Un carbonato de calcio y magnesio
Color verdoso y fractura concidea
Carbonato de Mg, peso especfico 3,0
Mineral de Pb asociado a la galena
Caractersticas
Incoloro, blanco, gris, rojo o azulado
Fractura concidea y dureza 1,5-2,0
Bario predominantemente hidrotermal
Llamado vitriolo de cobre (azul)
Estroncio originado en fisuras calcreas
como mezclas homogneas de dos o ms. En general son muy escasos. Entre los metales
se destacan el oro, la plata y el cobre y entre los no metales se pueden citar el azufre, el
grafito y el diamante.
Metal
Manganeso
Oro
Cobre
Plata
Mercurio
Estao
Hierro
el
cobre
nativo,
calcosina,
bornita y calcopirita
cinabrio
casiterita y estannina
hematites y magnetita
Molibdeno
Zinc
Molibdenita
blenda o esfalerita
Aluminio
Cromo
bauxita
cromita
Magnesio
Nquel
Titanio
Manganeso
Oro
Cobre
el
cobre
nativo, Plata
calcosina,
bornita y calcopirita
cinabrio
Uranio
Mercurio
Uranio
Platino
Plomo
Mineral
manganita y pirolusita
oro
nativo
y
marmatita
Argentita
uraninita y carnotita
Esperrilita
galena, cerusita y
anglesita
Magnesita
Niquelina
Ilmenita
manganita y pirolusita
oro
nativo
y
marmatita
Argentita
uraninita y carnotita
VULCANISMO
6.1 LOS AMBIENTES DE LOS PROCESOS MAGMATICOS
El magma es un fundido natural a alta temperatura, de composicin silicatada, en el que
participan principalmente los 8 elementos ms abundantes, con cristales y rocas en
suspensin, as como otros gases y voltiles en disolucin. Su explosividad est dada por
el contenido de voltiles y la viscosidad del fundido.
Por su compleja composicin qumica, la cristalizacin del magma es fraccionada.
El magma procede del manto superior, abajo de la corteza profunda, y su doble accin
sobre la litosfera es:
- Asimilar y fundir la roca encajante (en especial en la zona de transporte profundo).
- Intruir la roca encajante creando movimientos telricos (en especial sobre el rea de
influencia del reservorio magmtico).
En el ambiente continental los magmas son ricos en slice y voltiles; por el primero se
hacen viscosos y por ambos explosivos. En este ambiente las rocas derivadas tienen una
densidad de 2,4 g/cm3 y un punto de fusin que vara entre 700 y 900C.
En el ambiente ocenico los magmas, pobres en slice y voltiles, resultan ricos en hierro
y magnesio; son magmas de gran movilidad y baja explosividad. Las rocas de este
ambiente alcanzan densidad de 2,7 g/cm3 y el punto de fusin vara entre 1200 y 2400C.
6.1.2 Contenido de slice. El porcentaje de slice en el magma vara desde 35 hasta 75%
y los voltiles que participan en l, y que suelen aumentar cuanto ms silicatado es el
magma, son: H, H2O, CO, Cl, F, CO2, HF, H2, SO2 y H2S.
Por tres vas se explica el contenido de slice en los magmas: contaminacin,
diferenciacin y magma primitivo.
- La contaminacin. Se produce en la roca encajante de ambiente continental en razn de
que la slice tiene bajo punto de fusin. El magma obtendr slice extrayndolo de la
matriz cementante o asimilando rocas de matriz silcea a lo largo de la zona de transporte.
- La cristalizacin fraccionada. Se explica por diferenciacin magmtica. Conforme se
va produciendo el enfriamiento, cristalizan primero los ferromagnesianos y plagioclasas
(minerales que demandan poca slice) quedando como residuo un fundido relativamente
enriquecido de slice, con el cual posteriormente se podrn formar, a las ltimas
temperaturas, ortoclasa, mica blanca y cuarzo.
- El magma primitivo. Los diferentes magmas primognitos varan de contenido de
slice, segn se trate de las series alcalina, toletica o calcoalcalina; cada una de ellas
asociada a una regin del manto superior donde se origina.
6.1.3 Procesos magmticos fundamentales. Los procesos magmticos son cuatro; los
tres primeros dan origen a las rocas volcnicas, y el cuarto a las plutnicas y a las de
ambiente hipoabisal:
- El efusivo. Caracterizado por la efusin y derramamiento de lava sobre la superficie,
para formar mesetas y escudos volcnicos.
- El explosivo. Donde se da el lanzamiento con violencia y a gran presin de magma
pulverizado y fragmentos de roca; como evidencia de stos, los conos cinerticos y el
estrato-volcn (ej El Tolima), cuando el mecanismo se alterna con el anterior.
Figura 22. Formacin de una Caldera: por el vaciado una cmara magmtica superficial (arriba), se dan el v
en peso del edificio volcnico; as, a la erupcin pliniana le sucede el paroxismo volcano-tectnico (abajo).
Inestable Tierra.
6.2.2.2 Calderas. (Ver figura 22) Son grandes depresiones circulares u ovaladas; a
diferencia del crter, el dimetro supera su profundidad; es un elemento destructivo del
relieve; los hay de cuatro tipos:
- De colapso. Llamada estructura vulcano-tectnica, si es el hundimiento a partir de un
importante vaciado de una cmara magmtica superficial y el consecuente aumento en
tamao y peso del edificio, con lo cual el colapso es inminente, ej., Cerro Bravo y la
caldera sobre la cual se construye el Galeras.
- Explosivas. La prdida del edificio, y en su sustitucin una depresin, se explica por un
paroxismo tras el cual los fragmentos de la estructura se han disipado con violencia,
ejemplo, el Machn.
- De Erosin. En donde los procesos erosivos son los responsables de la destruccin y
prdida de la acumulacin.
- De impacto. Depresiones ocasionadas sobre la superficie por la cada impetuosa de
meteoros con gran energa. Posteriormente puede surgir una erupcin como evento
secundario.
6.2.3 Zonas magmticas. Las zonas magmticas del planeta se subdividen en zonas
magmticas interplaca y zonas magmticas intraplaca.
6.2.3.1 Zonas interplaca. Las principales son:
- Zonas de dorsal ocenica. Son los bordes constructivos de placas en donde se da la
fusin del manto peridottico hacia basaltos toleticos u olivnicos; ellos con bajo
Figura 23. Desplazamiento transversal de una dorsal (I). Desplazamiento a lo largo de una falla transcurrente
Transformante. Las flechas muestran los movimientos de las placas. Tomado de Las Montaas, R. Fouet y C
Tipo de
Erupcin
Fumarlica
Ejemplo
Ot
Caracters-t
Solfatara, Italia
Pequeas c
hirviendo
De gas
Hekla, Islandia
1947
Puede prec
descargas de
Ultravulcaniana
Kilauea, Hawaii,
1924
Estruendo y
Lakagigar,
Islandia, 1783
Conos disem
planos
Hawaiana
Mauna Loa,
Hawaii
Conos disem
Estromboliana
Stromboli, Italia,
Paricutn, Mjico
1943 52
Conos de c
Vulcaniana
Vulcano, Italia,
siglo XIX
Conos de ce
Peleana
Mt. Pele,
Martinica, 1902
Depsitos d
extruidos
Pliniana
Vesubio, 79 dC
Krakatoa, 1883
Lechos de c
Flujo rioltico
Katmai, Alaska
1912
Flujos de ce
Subacutica
Capalhinos
Azores
1957
Conos de ce
almohadilla
Subglaciar
Katla, Islandia
Flujos de ba
vtreos
Flujo basltico
Caracteres-tica principal
Figura 26. Cuatro tipos de erupciones en vulcanismo subareo. A. tipo hawaiana, B. tipo estromboliana,
pliniana. Tomado de Booth y Fitch, La inestable Tierra.
- Productos de cada. Son bloques y bombas que surgen como proyectiles de trayectoria
balstica. Los bloques son rocas preexistentes, partes del tapn o del conducto; las bombas
volcnicas, porciones de lava o magma solidificadas en ambiente subareo; las ms
ligeras, por su estructura vesicular, son parte de la espuma que en el medio ambiente
adquiere forma ovalada y se denominan bombas fusiformes; las densas son porciones de
magma que explota en el aire por la salida impetuosa de gases atrapados en continuo
cambio de fase; pero ste gas resquebraja la superficie de la bomba dndole una textura
por la que se le denomina bomba corteza de pan. Las bombas, son fragmentos de ms de
6.5 cm.
Los fragmentos piroclsticos de cada (de piro fuego y clasto pedazo); son trozos
decrecientes de magma y lava fragmentados que reciben los siguientes nombres: escoria,
lapilli (fragmento piroclstico entre 20 y 5 mm), arena volcnica (hasta 2 mm), ceniza
volcnica (<2 mm), y por ltimo polvo volcnico a los fragmentos con dimensiones ms
precarias, formas veleras y tamaos aerosoles. A partir de los lapilli, los productos
menores son transportados por el viento a distancias cada vez mayores conforme
disminuyan sus tamaos.
En un paisaje volcnico es frecuente encontrar una sucesin de capas con productos de
cada. Cuando hay varios focos de emisin respondiendo por una sucesin de capas o
eventos, es importante la construccin de curvas que muestren en planta como
disminuyen los espesores de cada capa y el dimetro de los fragmentos que la componen.
Estas curvas (ispacas e isopletas) permiten asignar a cada evento la fuente que lo origina,
pues la distribucin de los materiales queda condicionada por la direccin del viento y por
la distancia al volcn.
- Flujos piroclsticos. Son turbulencias de magma fragmentado, en nubes orientadas
cuyo movimiento se debe a energa de expansin termodinmica. Conforme aumente el
coeficiente explosivo y por ende la velocidad y violencia de la riada, se clasifican en nube
de vapor, flujo piroclstico (propiamente dicho), flujo de ceniza e ignimbrita. En la
ltima viajan bloques de roca hasta de algunos metros y fundidos en su superficie. El flujo
de ceniza llamado igneslumita se explica en ocasiones por un derrame de lava, saturado
de gases (espumoso), que por el movimiento logra colapsar transformndose en nube
ardiente y que luego de depositarse queda con las partculas sinterizadas formando una
toba volcnica. Depsitos ignimbrticos se exhiben a lo largo de la va Ibagu-Armenia en
el sector de Cajamarca, anunciando la vigencia e importancia de esta amenaza volcnica
asociada al volcn Machn, cuya extensin alcanza las primeras decenas de km.
- Derrames lvicos. Son flujos lvicos propiamente dichos, cuyo alcance va de los
primeros hasta las decenas de km., segn decrezca la viscosidad de la lava. En escudos
volcnicos alcanzan decenas de km. de longitud y volmenes del orden de la fraccin
hasta los km. cbicos.
- Otros. Como efecto indirecto de las erupciones los flujos de lodo primarios que
alcanzan a formar grandes avalanchas explicadas por fusin de hielo, y los flujos de lodo
secundarios de menor magnitud formados a causa de la ceniza y la intensa lluvia que
acompaa la erupcin. El Ruiz ha generado flujos de lodo primarios en las erupciones de
1595, 1845 y 1985. El Machn ha hecho lo propio.
6.4.2 Efectos mundiales de las erupciones. 1915 fue un ao sin verano por la actividad
del Tambora (Java) y Mayn (Filipinas); adems en 1912, por la actividad del monte
Katmai de Alaska, se vio cmo la radiacin solar recibida por la Tierra disminuy en un
20% a causa de la ceniza afectando el verano. Desde la erupcin del Ruiz en 1985, se
mantuvo una emisin de dixido de azufre superior a las mil toneladas diarias, durante los
primeros aos. Esto se expres en lluvia cida e incremento de descargas elctricas sobre
las cuencas del rea de influencia del edificio volcnico. Otro efecto posterior, asociado a
la produccin del dixido de carbono de origen volcnico, es el efecto de invernadero. El
basamento del Vesubio, rico en calizas, ha favorecido este tipo de emisiones. A gran
escala y depositadas las cenizas con el mayor aporte de gases de invernadero sobrevendra
un incremento en la temperatura media del planeta.
lodo, el mayor de todos el de 1.845 y el menor, el de 1985. Hay un pequeo evento del
Tolima cercano al ao 1.900.
A continuacin se presenta un mapa de amenazas potenciales del Ruiz en una retcula de
20 x 20 Km.2. Se sealan las zonas de susceptibilidad alta (A) y moderada (M). A partir
del crter los flujos de lava, con nivel moderado, son probables hacia el norte; los flujos
piroclsticos tienen reas delimitadas y achuradas con puntos, siendo la de mayor riesgo
ms extensa; los flujos de lodo siguen los cauces de los ros, hasta encontrar las corrientes
del Cauca y del Magdalena, por donde continan con riesgo moderado. La direccin
probable de cada de cenizas se presenta con dos flechas: hacia el Nordeste en las
temporadas de invierno (marzo 21 a junio 21 y septiembre 21 a diciembre 21), y al
occidente, en las temporadas secas (diciembre 21 a marzo 21 y junio 21 a septiembre 21).
Figura 27.Mapa de amenazas potenciales del V. N. del Ruiz Hiptesis de trabajo. (Versin no oficial). La e
retcula. En el centro, el crter arenas. con dos pequeos derrames de lava hacia el norte y en su alrededor d
flujos piroclsticos: amenaza alta y moderada. Desde el crter y hacia los costados este y oeste, amenaza a
el drenaje de las cuencas. En los costados sobre los dos ros mayores Cauca y Magdalena que drenan de su
flujos de lodo. Las dos flechas sealan amenaza por cada de ceniza as. En el perodo de verano, hacia el o
invierno, hacia el noreste. Las manchas oscuras de la izquierda del crter son Manizales al noroccidente y
Armero est 40 km al este del crter. Fuente Gonzalo Duque Escobar, Universidad Nacional, Julio de 1986
ROCAS IGNEAS
7.1 GENERALIDADES
Cuadro 7. Serie
Variacin de min
durante la cristaliza
del Manual de Min
Segn Bowen, conn el enfriamiento del magma aparecen primero los ferromagnesianos y
plagioclasas y por ltimo el cuarzo; los ferromagnesianos lo harn en el siguiente orden
con base en cambios estructurales: por formacin de tetraedros individuales aparece el
olivino; por formacin de cadenas de tetraedros, la augita; por formacin de cadenas
dobles y a partir de las cadenas simples anteriores, la Hornblenda, y por la unin de
lminas de cadenas dobles, la biotita. Contemporneamente los iones de calcio van siendo
sustituidos por iones de sodio, pues ambos elementos tienen radios compatibles, con lo que
las plagioclasas evolucionarn en una serie continua, desde la anortita hasta la albita.
Posteriormente se formarn el feldespato potsico, la moscovita y por ltimo el cuarzo y
las soluciones acuosas, a la menor temperatura.
Ensea Bowen que los primeros minerales formados son los primeros que se meteorizan y
los ltimos en cristalizar (micas, ortoclasa y cuarzo) son los ms resistentes al
intemperismo.
La cristalizacin fraccionada se evidencia al observar y analizar las rocas gneas, de conformidad con la serie de Bowen, a
partir de un magma basltico. Cabe aqu el mecanismo de segregacin magmtica a travs de una cristalizacin
fraccionada, ya por asentamiento de cristales formados ya por escurrimiento del magma lquido. La diferencia en
concentracin debida a la asimilacin de las rocas intruidas, realmente ocurre a gran profundidad, cuando la composicin
de la segunda es favorable a la reaccin (no se trata de metamorfismo de contacto).
La difusin y conveccin han sido estudiadas como posible manera para la diferenciacin
magmtica. En relacin con la conveccin, segn Soret, los componentes de una solucin
prxima a saturarse tienden a acumularse en las partes ms fras que estn en equilibrio,
resultando la concentracin inversamente proporcional a la temperatura absoluta.
7.2.4 Textura. La textura de una roca alude al tamao, forma, distribucin, densidad y
disposicin de los granos. La textura de la roca gnea, por depender de la velocidad de
enfriamiento, es tambin funcin de la profundidad de cristalizacin del magma.
En general si se puede afirmar que las rocas con minerales de tamaos heterogneos son
ms resistentes que las de tamaos homogneos. Las rocas de textura granular son ms
resistentes que aqullas que presentan minerales laminares (micas) y fibrosos alineados
(anfboles).
Si la roca es plutnica, los minerales son resistentes y entrabados y su fallamiento a la
accin de los esfuerzos se presenta progresivo porque la resistencia de sus componentes
vara.
Figura 28. Ambientes de formacin y texturas. A la izquierda se ilustran los ambientes de formacin de las ro
texturas de las rocas en cada ambiente. Adaptado de Leet y Judson
Si la roca es volcnica, los poros disminuirn su resistencia y rigidez pero ganar
plasticidad.
En general se puede decir que las caractersticas ingenieriles ms primordiales de las rocas
gneas son su alta resistencia, isotropa, rigidez, fragilidad, densidad, y textura entrabada,
mientras los inconvenientes de estas rocas son el diaclasamiento y la alterabilidad de sus
minerales.
La textura granular se denomina holocristalina por estar constituida totalmente por
cristales, y puede ser equigranular si todos los cristales tienen casi el mismo tamao, que
generalmente vara entre 2 y 10 mm.
Por regla general estas rocas gneas son isotrpicas pues los minerales estn entramados y
dispuestos al azar.
Aunque algunas rocas filonianas tambin presentan textura holocristalina, no resultan
equigranulares puesto que se han formado en dos etapas diferentes. Parte de sus minerales
han ascendido ya formados, resultando de gran tamao por los que se les denomina
fenocristales, mientras el resto del magma cristaliza ms tarde y de manera rpida
originando cristales pequeos, generalmente inferiores a 1 mm, que constituyen la pasta de
la textura porfidtica. Si la matriz domina el conjunto, las propiedades de la roca resultan
isotrpicas.
En las rocas volcnicas tambin suelen presentarse texturas porfidticas con fenocristales
rodeados por una pasta de grano generalmente microscpico y a menudo con la presencia
de vidrio a causa del enfriamiento muy rpido.
Es frecuente, adems, que muestren textura fluidtica y burbujas producidas por el escape
de gas. En la medida en que aparezcan minerales alineados, la roca tendr una mayor
ortotropa.
Composicin
Plutnica
1
Granito
Sienita
GranoDiorita
* Silicatos
Hipoabisal
P
O
R
F
I
D
O
S
Volcnica
Caractersticas
Riolita
cidas
Traquita
Dacita
intermedias
bsicas
Diorita
Andesita
Gabro
Piroxenita
Augitita
Peridotita
Limburgita
ultrabsicas
Basalto
oscuras y ms densas
Textura
Fanertica
Textura
intermedia
textura
afantica
Las rocas gneas se pueden clasificar por el contenido de cuarzo, respecto a tipo de
feldespatos (% de feldespatos alcalinos respecto al de plagioclasas), respecto al porcentaje
y clase de ferromagnesianos o por la textura.
Para la clasificacin debe tenerse en cuenta, adems de la composicin mineralgica, el
ambiente de formacin (profundidad), la textura y otras propiedades como densidad y
color; a las oscuras y densas que son ricas en ferromagnesianos se les llama rocas bsicas o
de minerales mficos, mientras que las claras y ms ligeras formadas a partir de un magma
rico en slice y aluminio, se les denomina rocas cidas o de minerales flsicos.
La fig. 30 muestra hasta 29 rangos de rocas, todas con feldespatos, en donde los 17
primeros tienen, entre sus componentes, al cuarzo y los doce siguientes a los
feldespatoides. Para rocas volcnicas, (ver fig. 30): 3 riolita alcalina, 4 riolita, 5 riodacita,
6 dacita, 7 cuarzoandesita, 8 cuarzotraquita alcalina, 9 cuarzotraquita, 10 cuarzolatita, 11
cuarzolatita andestica, 12 cuarzoandesita, 13 traquita alcalina, 14 traquita, 15 latita, 16
latita basltica, 17 andesita o basalto toletico, 22 andesita o basalto alcalino, 23 fonolita,
24 fonolita tefrtica, 25 tefrita fonoltica, 26 tefrita olivnica, 27 y 28 foidita fonoltica y
tefrtica, 29 nefelinita leucitita.
Para rocas plutnicas, (ver fig. 30): 1 cuarzolita (silexita), 2 granitoides cuarzosos, 3
granito de feldespato alcalino, 4 y 5 granito, 6 granodiorita, 7 tonalita, 8 cuarzo-sienita de
feldespato alcalino, 9 cuarzo-sienita, 10 cuarzo-monzonita, 11 cuarzo-monzodiorita, 12
cuarzo-diorita o cuarzo-anortosita o cuarzo-gabro, 13 sienita de feldespato alcalino, 14
sienita, 15 monzonita, 16 monzo-diorita o monzo-gabro, 17 diorita, 18 sienita de
feldespato alcalino con contenido de foideos, 19 sienita con contenido de foideos, 20
monzonita con contenido de foideos, 21 monzo-diorita o monzo-gabro con contenido de
foideos, 22 diorita o gabro con contenido de foideos, 23 sienita feldespatidica, 24
monzo-sienita feldespatoidea (plagio-sienita), 25 monzo-diorita o monzo-gabro
feldespatoideo, 26 diorita o gabro feldespatoideo (teralita), 27, 28 y 29 foidolita.
Figura 31. Paisaje gneo. 1. Volcn, 2. Conducto, 3. Tronco, 4. Frentes lvicos, 5. Manto o placolito 6. Lacol
Caldera, 10. Meseta lvica, 11. Fisura, 12. Stock (o batolito) con inclusiones (xenolitos), 13. Dique, 14. Cp
Salvat, y de La Tierra, Crculo de Lectores.
Los yacimientos pueden ser masivos como en el caso de los plutones, derrames y
extrusiones, o pueden ser de roca fragmentaria como las capas y los depsitos de
explosin (mantos volcnicos, tobas e ignimbritas).
7.4.1.1 Tefras. En los depsitos de material fragmentado, transportado por el aire, los
productos de cada forman capas que siguen las irregularidades topogrficas del terreno;
aqu los fragmentos pueden endurecerse por percolacin del agua en el subsuelo o
tambin pueden mostrar sinterizacin (soldadura) por calor propio.
Figura 32. La clasificacin de las rocas piroclsticas puede hacerse segn el tamao (izquierda) o
constituyentes (derecha), as: 1. Brecha piroclstica, 2. Brecha tobcea, 3. Lapillistone, 4. Toba de lapilli, 5
vtreas, 7. Tobas lticas, 8. Tobas cristalinas. Curso de petrologa, J. L. Naranjo.
De otro lado los depsitos de flujos piroclsticos se endurecen como tal y las partculas
resultan sinterizadas por calor residual de las nubes; as, se llamarn entonces tobas si son
depsitos endurecidos de cenizas volcnicas y brechas volcnicas si el depsito
endurecido presenta escorias en una matriz de lapilli y cenizas, y finalmente aglomerado o
conglomerado volcnico, el primero con bloques angulosos y el segundo con bloques
redondeados en una matriz fina, siendo todo el material de origen volcnico
7.4.1.2 Derrames lvicos. El depsito de flujos lvicos, endurecidos por enfriamiento,
(lavas solidificadas) recibe los nombres de:
- Lavas columnares. Los flujos de lavas fluidas generan lavas columnares; en donde las
columnas son perpendiculares a la direccin del flujo y tienen seccin pentagonal, o
Figura 33. Anexos petrogrficos. Se muestran aspectos al natural (Arriba) y al microscopio (Abajo) de diferentes rocas: A
diorita, C prfido, D basalto, E pizarra, F micaesquisto, G mrmol, H gneis. Atlas de Geologa. Durn-Gold-Taberner.
7.4.2.1 Caractersticas de los batolitos. Hoy se acepta el origen gneo de los batolitos
como tambin el fenmeno de granitizacin explicado por soluciones magmticas que
invaden la roca encajante haciendo intercambio inico; se acepta incluso el origen mixto
y la posibilidad de que el batolito se forme en una actividad polignica. Las caractersticas
de los batolitos son:
- Estn asociados a las cordilleras.
- Se extienden paralelos a las cordilleras.
- Se forman despus del plegamiento pero no son causa de ello.
- Tienen techo dmico escalonado y presentan xenolitos, es decir, inclusiones extraas,
embebidas en el magma.
- Tienen constitucin grantica, granodiortica o cuarzodiortica pero homognea.
- Aparecen reemplazando grandes volmenes de roca pero no aparecen los volmenes
desplazados, de ah surge el misterio gneo: son magmas cristalizados, o por el contrario,
son fruto de un metamorfismo de granitizacin?
- Tienen gran volumen de rocas sin profundidad inferior conocida y una extensin mayor
de 100 Km. cuadrados.
Para ilustrar el ambiente, disposicin y densidad de estos cuerpos, estos ejemplos de
Stocks vecinos al del VN del Ruiz: por el E de la Cordillera Central los de Norcasia
(Caldas), Mariquita y Hatillo (Tolima); por el W los de Manizales (edad56 Ma),
Aranzazu y Arma (Caldas). Y como ejemplos de batolitos vecinos al Ruiz: al S los de
Ibagu y El Bosque (Tolima), y al N el Antioqueo (edad 100 Ma) y el de Sonsn (edad
60 Ma), ambos cubriendo 9 mil km.2. Segn la distribucin espacial y temporal , al
parecer la actividad emigr de N a S. Merece tambin mencin el batolito de Santa Marta,
asociado a la Sierra Nevada, como otros cuerpos menores de la Cordillera Central, los
stocks San Diego, La Unin, Altavista, El Pescado, Cambumbia, El Atillo y La Tolda.
- Rift (grieta). Aqu la estructura es un hundimiento longitudinal limitado por dos fallas.
- Zona de Beniof. Superficie inclinada de actividad ssmica, caracterstica de arcos
insulares y mrgenes continentales activos. Su ngulo de buzamiento, que es hacia el
continente, est comprendido entre 30 y 80.
- Zona de divergencia. Zona de separacin en un margen constructivo de placas. Regin
donde dos placas se apartan, como por ejemplo en una dorsal.
Las tobas del Juanamb, Cauca, son depsitos formados por cantos de andesitas, lapillis y
cenizas, acumulados bajo un rgimen fluvio-lacustre.
En los alrededores de la poblacin de Honda, Tolima, est la formacin Mesa del terreno
Cajamarca, cuya litologa muestra una unidad estratificada constituida por material
volcnico -representado por andesitas, dacitas, pumitas y cenizas volcnicas- y un
conglomerado de filitas. Le suceden estratos sedimentarios.
En Mlaga, Santander, en los alrededores de Onzaga y Pramo de Canutos, se encuentran
riolitas grises; algunas tienen textura porfidtica y otras, textura de flujo. En el morro del
Salvador o el volcn Boyac, al sur de Paipa, se observan tobas y rocas gneas andesticas
y prfidos, andesticos y dacticos, caolinizados.
Un gabro piroxnico con textura variable entre porfidtica y afantica, aflora al oriente de
Altamira y en la quebrada el Moro, Antioquia. Una pegmatita aflora en la vereda la
Laguna, municipio San Antonio (Tolima). Tonalitas del Cretcico afloran en la Sierra de
la Iguana, al norte de San Jernimo, Antioquia.
En los terrenos insulares del Pacfico, tenemos el complejo gneo de Gorgona con una
secuencia de peridotitas, dunitas y gabros, donde se da una secuencia gnea de rocas
mficas y ultramficas que incluye flujos baslticos almohadillados y rocas tobceas.
Tambin afloran peridotitas al suroccidente de Planeta Rica.
Al sureste de Ibagu vecino al ro Combeima, en la vereda Potrerillo, aparece el volcn
Guacharacos, cuyo cono est constituido por lavas y productos de explosin, sobreyace el
Abanico de Ibagu. Las rocas son basaltos andesticos y el evento al parecer, Pleistoceno
tardo.
Las lavas y prfidos asociados al volcn nevado del Huila, son andesitas y dacitas.
Tambin en su rea de influencia se encuentra el Batolito de La Plata, con rocas diorticas,
cuarzodiorticas y granodiorticas.
METEORIZACION
Intemperismo o meteorizacin es la alteracin de los materiales rocosos expuestos al aire,
la humedad y al efecto de la materia orgnica; puede ser intemperismo mecnico o de
desintegracin, y qumico o de descomposicin, pero ambos procesos, por regla general
interactan. Las variaciones de humedad y temperatura inciden en ambas formas de
intemperismo toda vez que afectan la roca desde el punto de vista mecnico y que el agua
y el calor favorecen las reacciones qumicas que la alteran.
Distintos factores ambientales fsicos y qumicos atacan a las rocas y las cuartean,
disgregan y descomponen, y segn el carcter de los factores que produzcan la
meteorizacin se distinguen la meteorizacin fsica y la meteorizacin qumica.
8.1. PROCESOS EXTERNOS
Estos procesos comprenden la meteorizacin, erosin, transporte y deposicin. Para el
transporte la energa potencial que provee la gravedad se transforma en cintica. Otra
fuente de energa es el Sol responsable del movimiento del aire y formacin de lluvias. A
la denudacin o accin niveladora se oponen otras fuerzas internas que emergen los
continentes. Los continentes pierden un metro de espesor de sus tierras emergidas cada
30.000 aos, pues un medio de transporte como el agua, lleva materiales por los ros al
mar.
La faz de la Tierra cambia, es dinmica, pues hay dos factores principales que dan forma
al terreno: los procesos constructivos que crean accidentes orogrficos nuevos y las
fuerzas destructivas, como la erosin, que van desgastndolos poco a poco. Por regla
general cuanto ms alta es una montaa, ms reciente es su formacin; el Himalaya no
tiene ms de 50 millones de aos y hace 400 millones de aos la cordillera Caledoniana
tena su mismo tamao; de ellas nos quedan hoy los vestigios del perodo orognico
caledoniano en Groenlandia, los Apalaches, y las Highlands de Escocia y la meseta
costera de Noruega.
El tiempo en cualquiera de sus formas es el agente principal de la erosin. La lluvia barre
la tierra suelta y penetra en las grietas de las rocas. El CO 2 del aire reacciona con el agua
lluvia formando el dbil cido carbnico que ataca qumicamente la roca sometindola a
una accin definitiva de largo plazo.
La lluvia se infiltra bajo tierra pudiendo reaparecer despus en forma de manantiales. De
ellos nacen los arroyos y ros que se abren paso entre las rocas, arrastrando material de los
montes a la llanura.
Cuando hace mucho fro el hielo y la helada, pueden quebrantar las rocas y en las
regiones perpetuamente fras formar glaciares, que excavan valles y arrastran grandes
cantidades de rocalla arrancada por su erosin.
En las zonas secas el agente de erosin continuo es el viento y el ms definitivo el agua de
la ocasional lluvia. El primero arrastra menudas partculas de arena que pulen las rocas
expuestas.
Tambin los seres vivos contribuyen a la evolucin del paisaje. Las races de los rboles
se introducen a la fuerza por las grietas de las rocas acelerando su fragmentacin. En
cambio las races de las gramneas y otras plantas menores ayudan a retener la tierra
evitando su erosin por la lluvia y el viento.
La naturaleza misma de las rocas determina su susceptibilidad a los agentes erosivos, pues
la caliza y el granito que reaccionan con el cido carbnico de la lluvia resultan ms
propensos a la degradacin qumica que otros tipos de rocas menos afectables por la
lluvia cida. La arenisca suele ser ms dura que las arcillolitas y cuando ambas estn
expuestas en capas alternas, erosionado el segundo ms que el primero, el afloramiento
resulta con una aspecto corrugado y escalonado. Las cascadas y rpidos se producen,
entre otros casos, cuando los ros cruzan capas o intrusiones de roca gnea dura situada
sobre rocas sedimentaria ms blanda.
Las fuerzas erosivas del viento, los glaciares, los ros, las olas y las corrientes del mar son
agentes esencialmente destructores, pero pueden ejercer tambin un efecto constructivo.
Las partculas rodas por los ros terminan depositadas en deltas y marismas en forma de
estratos de fango y arena; las que lleva el viento en las zonas ridas descansan en forma
de arenas de desierto, y los grandes peascos y partculas de arcilla que producen y
transportan los glaciares dan lugar a espectaculares morrenas.
8.1.1 La meteorizacin fsica. Es causada por procesos fsicos, se desarrolla
fundamentalmente en ambientes desrticos y periglaciares. Es que los climas desrticos
tienen amplia diferencia trmica entre el da y la noche y la ausencia de vegetacin
permite que los rayos solares incidan directamente sobre las rocas, mientras en los
ambientes periglaciares las temperaturas varan por encima y por debajo del punto de
fusin del hielo, con una periodicidad diaria o estacional.
8.1.2 La meteorizacin qumica. Causa la disgregacin de las rocas y se da cuando los
minerales reaccionan con algunas sustancias presentes en sus inmediaciones,
principalmente disueltas en agua, para dar otros minerales de distintas composiciones
qumicas y ms estables a las condiciones del exterior. En general los minerales son ms
susceptibles a esta meteorizacin cuando ms dbiles son sus enlaces y ms lejanas sus
condiciones de formacin a las del ambiente en la superficie de la Tierra.
8.1.3 Alteracin tectnica e hidrotermal. No son formas de meteorizacin la alteracin
tectnica y la alteracin hidrotermal. La primera est asociada a los ambientes de fallas
activas, mientras la segunda es una forma de degradacin ocasionada por fluidos
hidrotermales, la cual tampoco puede ser tomada por meteorizacin. Producto de una y
otra forma de alteracin son, en su orden, las brechas tectnicas y la argilizacin de
materiales, dos fenmenos frecuentes en la zona andina colombiana. Tampoco es
intemperismo ni la accin abrasiva de olas, corrientes, hielo y viento; tampoco la accin
del hombre ni el efecto mecnico del vulcanismo, la gravedad y el diastrofismo
(inclinacin, plegamiento y fracturamiento de roca).
eficiente en los desiertos pues la sequedad ambiental permite que durante el da el calor
no se pierda en calentar la humedad de la atmsfera y durante la noche no exista reserva
atmosfrica de calor para que caiga la temperatura.
8.2.2 Gelivacin o accin de las heladas. Este factor es ms eficiente que el anterior.
Cuando el agua penetra en las fracturas de las rocas para luego congelarse, aumenta su
volumen en un 9% y genera esfuerzos que fracturan el material. Con variaciones de la
temperatura por arriba y abajo del punto de congelacin y el nuevo abastecimiento de
agua penetrando en el material a travs de diaclasas y poros, el hielo, actuando en forma
semejante a una cua, har progresar las disyunciones afectando sucesivamente el
material.
Roca sometida a :
Arenisca
Caliza
Granito
Diorita
Gabro
Basalto
Mrmol
Pizarra
Concreto Corriente
compresin
150-500
400-1400
1000-2800
1000-2500
1000-1900
2000-3500
800-1500
700
210
traccin
10-30
30-60
30-50
30-90
250
20
co
50-15
100-2
150-3
100-3
150-2
10
Figura 35. Formacin de un peasco esferoidal: proceso dado a partir de un bloque, por meteorizacin diferencial. En A convergen
En la arista B convergen slo dos caras mientras en el costado C hay una cara. B es menos resistente que A y ms que C. Adaptad
Fsica.
Figura 36. Bloque fracturado merced a un sistema de diaclasas. Las fracturas son ortogonales y de igual espaciamiento. Se observa cmo el fracturamiento ofrece
ms rea de exposicin pues si el bloque X tiene 6 m 2, la formacin de pequeos bloques con aristas 3 veces ms pequeas, triplicar el rea de exposicin.
Adaptado de Leet y Judson, Geologa fsica.
TERMINO CUALITATIVO
Arcilla
Inferior a 0.002
Similar a la harina
Limo
Arena
Grava
60.0 - 200.00
Superior a 200
Figura 38. Representacin simblica de las arcillas. La estructura fundamental se establece con un rectngu
trapecio representa un tetraedro de silicio y el rectngulo un octaedro de Aluminio (gibsita) o de Mag
Montero, curso de Geologa Universidad Nacional.
8.6 SUELOS
Un suelo observado y definido en un momento dado es el resultado de todos los procesos
que han transformado el material original, es decir, la roca que antes haba donde hoy se
halla el suelo.
El entendimiento de estos procesos permite conocer mejor y prever el comportamiento
del suelo. El agricultor o el ingeniero modificarn estos procesos mediante aporte de
elementos qumicos, drenajes, etc.
El estudio de la gnesis de los suelos, que se puede inferir de los cortes, presenta un doble
inters prctico, puesto que permite definir los tipos y, en consecuencia, las unidades
Roca madre
Derrubios minerales
Suelo
Intemperismo mecnico
Agua
Seres vivos
Intemperismo qumico
Aire
Materia orgnica
Figura 39. Etapas y procesos en la formacin del suelo. El esquema muestra como la roca madre se tr
minerales, y estos en suelo. Segn Amoros Garca y otros, Geologa.
Los procesos de alteracin suponen la evolucin de la materia mineral, casi siempre en
interaccin con la materia orgnica, y los procesos de desarrollo entraan la aparicin de
organizaciones nuevas en comparacin con la roca madre.
8.6.1 Definiciones relacionadas con suelos
- Clima. Condiciones del tiempo meteorolgico en conjunto pero en un perodo de varios
aos (a largo plazo).
- Lixiviacin. Remocin continua de materiales solubles, por las aguas que se introducen
a travs del regolito o por los poros e intersticios de las rocas.
- Sedimentos. Acumulacin de partculas de rocas que han sido transportadas.
- Regolito. Es el material suelto constituido por partculas de rocas.
Figura 40. Depsitos sedimentarios con clastos. A. conglomerado, B. aglomerado y brecha, C. arcilla, D. a
Ilustrado de la Geologa, Crculo de Lectores.
Figura 41. Otros depsitos sedimentarios. 1. Eluvin: depsito in situ; 2. Coluvin: depsito de ladera; 3
corriente; 4. Suelo autctono: el que se desarrolla en la roca madre; 5. Suelo alctono: el que ha sido transport
8.6.2 Perfil del suelo. El suelo es la capa que envuelve la corteza terrestre. Para el
agrnomo, es la capa que est formada por una mezcla de compuestos orgnicos, material
mineral, aire y agua, y que adems de dar soporte para el crecimiento de las plantas,
suministra elementos nutritivos para las mismas. El suelo tiene su origen en el material
petrogrfico que se transforma. A medida que la roca se altera de esa manera en
profundidad, se da una sucesin de capas entre la superficie y la roca madre, denominada
perfil del suelo, el que puede tener un espesor del orden de 1.2 metros. Se denomina suelo
maduro al que presenta el perfil completo (suelo evolucionado).
El horizonte A. Es la capa ms superficial, fcilmente reconocible por su color
oscuro debido a que es la ms rica en materia orgnica. Su espesor es variable y
depende del grado de erosin y del clima predominante.
Figura 42. Perfil de un suelo: los horizontes reflejan una anisotropa vertical, cuyas caractersticas estn bien
los horizontes se denominan con nmeros romanos de abajo hacia arriba, siendo I la roca sana y VI el suelo
derecha. Adaptado de Juan Montero, curso de geologa, U. Nal.
El horizonte A presenta uno u otro de los caracteres siguientes o ambos al mismo tiempo:
a) presencia de materia orgnica y b) empobrecimiento de constituyentes, tales como
arcilla, hierro, aluminio, etc. Adems, puede mostrar unos subhorizontes que se
superponen de arriba abajo cuando estn presentes simultneamente en el perfil, as: A00,
Los horizontes A1, A2 y A3 son roca completamente meteorizada donde se conservan los
rasgos de la roca. Estos son los horizontes VI y V, yendo de la superficie hacia abajo. En
ellos la estabilidad est gobernada por al fbrica textural.
El horizonte B1, y en ocasiones B2, muestra roca altamente meteorizada con fragmentos
desmenuzables. Este es el horizonte III donde el suelo predomina sobre la roca. El
horizonte B3, y en ocasiones B2, muestra roca moderadamente meteorizada con
fragmentos no desmenuzables. Este el horizonte IV, donde la roca predomina sobre el
suelo.
El horizonte C muestra en la parte superior roca dbilmente meteorizada y en la parte
inferior roca fresca competente para fundar. Se requieren explosivos para excavar este
horizonte. Estos son los horizontes V y VI respectivamente, en los que predomina la
fbrica estructural.
La roca como material primario de los suelos tiene un alto grado de variabilidad, la que se
manifiesta en las caractersticas fsicas, qumicas y estructurales de los suelos. As, si un
granito da origen a suelos arenosos, el basalto, a suelos arcillosos. En el primer caso
predomina el cuarzo y la acidez del suelo, y en el segundo disminuyen, dando paso al
hierro, al aluminio y a los minerales bsicos. Estructuralmente, los agregados de
partculas de suelo, en los que participan arenas, limos y arcillas, se forman merced a la
arcilla y la materia orgnica que actan como cementantes de los "terrones".
De la proporcin de partculas finas en el suelo, se crearn condiciones ms o menos
favorables para el movimiento de agua capilar, existir o no un buen drenaje del suelo y
se tendr un suelo de relativa plasticidad, nivel de cementacin y porosidad.
La fertilidad del suelo, es decir, la presencia de elementos nutrientes para las plantas,
depende no slo de la roca madre, y minerales presentes, sino de los niveles de alteracin
que alcancen. La fertilidad, se puede traducir en productividad si las condiciones fsicas y
qumicas garantizan elementos nutritivos abundantes al alcance de las plantas. Los suelos
arcillosos, de pobre aireacin, de capa fretica alta y fluctuante, crean dificultades para el
buen desarrollo radicular.
La textura del suelo se refiere a la proporcin en que se encuentran las partculas finas,
pudiendo ser el suelo arenoso y suelto, el que por regla general es liviano; franco-limoso,
suelo que por regla general resulta entre liviano y pesado, y suelo arcilloso, el que resulta
pesado en razn de su densidad.
8.6.4 Proceso de degradacin del suelo. Las arcillas son minerales secundarios
derivados de aluminosilicatos, o tambin roca clstica y suelta, que adems de minerales
de arcilla tiene cuarzo sin brillo, con constitucin terrosa y que al admitir agua se vuelve
plstica. Como mineral puede ser principalmente caolinita, illita o montmorillonita, salvo
cuando est en procesos de formacin amorfa.
Del proceso de meteorizacin de los silicatos y la accin del H 2CO3, se obtienen
minerales de arcilla y otros que dependen de la roca madre, del deslave de bases y del
clima, principalmente, as: cuarzo y micas de los que posteriormente se deriva slice en
8.6.7 Clases de suelos. Se pueden distinguir trece clases de suelos, de las cuales se darn
indicaciones generales sobre procesos de formacin, principales variaciones y
posibilidades de utilizacin.
- Suelos minerales brutos. Comprende suelos de desiertos calientes y de desiertos fros.
La falta de evolucin puede ser debida a causas climticas. Estos suelos pueden ser suelos
con minerales brutos organizados y no organizados y pueden ser suelos con minerales
brutos blandos o macizos y compactos.
- Suelos poco evolucionados. Comprenden suelos no climticos, climticos y orgnicos.
Esta clase agrupa los suelos en los cuales la alteracin de los minerales primarios queda
limitada y la diferenciacin de los suelos es poco discernible, salvo la del horizonte
superficial humfero. Es evidente que no existe horizonte B por lo que el perfil es del tipo
A C.
- Vertisoles. Son suelos de regiones clidas bastante hmedas con prolongada estacin
seca. Tienen color muy oscuro no por materia orgnica sino por su forma de fijacin sobre
la arcilla, la que siendo expansiva en proporcin supera el 30%. Durante el perodo seco
el suelo se agrieta y los pequeos poliedros caen dentro de las grietas de contraccin. En
estado hmedo los vertisoles son plsticos y pegajosos.
- Andosoles. Estn asociados a materiales volcnicos (tefras). Son suelos muy negros,
friables y caracterizados por la abundancia de productos amorfos en su fraccin mineral.
Su densidad aparente es baja (0,8) pero el contenido de agua del suelo in situ puede
alcanzar el 200%. Presentan propiedades tixotrpicas muy destacadas, pH cidos (4 a 6) y
materia orgnica estable.
- Suelos calcimagnsicos. Su gnesis est dominada por la presencia de carbonatos y
sulfatos de calcio y magnesio. Estn asociados a rocas calcreas, dolomticas o yesosas. Si
el suelo es clcico, el perfil es de poco espesor y tipo A-C, generalmente. En climas muy
hmedos templados los suelos sobre calizas duras son cidos. A menudo los suelos
calcimagnsicos son deficitarios en nitrgeno a pesar de un buen contenido de humus y
son pobres en fsforo asimilable porque este elemento se encuentra precipitado en forma
insoluble.
- Suelos isohmicos. El contenido de materia orgnica decrece con la profundidad, pero
se mantiene considerable. Es un humus de estepa rico en nitrgeno y cidos hmicos
grises. Su vegetacin es a veces de gramneas y otras de arbustos. En ellos es intensa la
actividad biolgica; la arcilla se presenta estable acumulndose ligeramente en
profundidad, donde se concentra tambin la caliza. La definicin y clasificacin de estos
suelos plantea el mximo de problemas en las regiones de clima caliente.
- Suelos empardecidos. Comprende los suelos lixiviados y los suelos pardos. Estos
suelos evolucionan bajo la accin de una materia orgnica que se descompone
rpidamente, generando compuestos insolubles que afectan la arcilla y forman agregados
relativamente estables. El hierro se libera parcialmente bajo la forma de hidrxidos que se
unen a la arcilla y al humus. Son suelos tpicos de regiones templadas y a veces de climas
calientes semihmedos.
- Suelos podsolizados. En regiones de temperatura media bastante baja, a menudo con
invierno muy fro y abundantes precipitaciones, bajo bosque de conferas, los suelos
presentan en superficie un horizonte de humus muy tosco y en profundidad un complejo
enriquecido con humus pardo oscuro mezclado con materia mineral y sesquixidos de
hierro, ocre orn y aluminio de alteracin. Aunque generalmente son suelos profundos, los
que son cidos y tienen humus muy burdo son muy poco frtiles.
- Suelos con sesquixidos metlicos. Esencialmente en los trpicos y zonas
mediterrneas hay suelos rojizos y pardos, ricos en sesquixidos metlicos de hierro e
incluso aluminio y magnesio. Exhiben concreciones metlicas y caparazones endurecidos.
Esta excepcional riqueza de sesquixidos se debe a una alteracin muy apurada de los
minerales de la roca bajo la influencia de un clima suficientemente caliente y hmedo, en
presencia de materia orgnica, que se descompone rpidamente.
- Suelos fersialticos. Comprende suelos rojos y pardos fersialticos y suelos ferruginosos
tropicales. Son suelos con sesquixidos de hierro, un humus muy evolucionado y
ROCAS SEDIMENTARIAS
La meteorizacin y erosin producen partculas de diverso tamao que son transportadas
por el hielo, el agua o el aire hasta las zonas de mnima energa donde se acumulan. Una
vez en reposo los sedimentos sufren procesos que los transforman en rocas sedimentarias.
Estas rocas se han formado por la consolidacin o litificacin de sedimentos. Los factores
que determinan el tipo de roca son fundamentalmente la fuente de los sedimentos, el
agente que los erosiona y transporta, y el medio de deposicin y forma de litificacin.
9.1 GENERALIDADES
9.1.1. Origen. Los productos de meteorizacin pueden ser transportados en el fondo de
las corrientes (por arrastre, rodando o por saltacin) o bien dentro del fluido (en
suspensin, solucin o flotando).
Aquellas rocas que se originan a partir de partculas que mantienen su integridad fsica
durante el transporte, son las detrticas, por ejemplo conglomerados, areniscas, limolitas y
arcillolitas, y las que se forman por la precipitacin de sustancias que se encontraban en
disolucin, son las de origen fsico-qumico, por ejemplo carbonatos, evaporitas,
ferruginosas y fosfatos. Existe un tercer grupo de rocas sedimentarias, las biognicas, en
cuya formacin interviene directamente la actividad de organismos vivos, por ejemplo
carbonatos, fosfatos y silceas, este grupo abarca desde las que se originan por
acumulacin de organismos en posicin de vida (calizas de arrecifes, etc.) o que han
sufrido un transporte mnimo tras su muerte (diatomitas), hasta aqullas en cuya formacin
Son tres las rocas sedimentarias ms abundantes clasificadas por su participacin: lutitas
45%, areniscas 32% y calizas 22%; otras, 1%. La propiedad fundamental de las lutitas es la
plasticidad o la impermeabilidad, la de las areniscas, su posibilidad y eventualmente la
dureza (de ser cuarzosa), o de servir como acufero, y la de las calizas, la de ser roca rgida
y soluble. Es tambin la caliza la materia prima del cemento.
9.2 DIAGNESIS
La formacin de las rocas sedimentarias a partir de los sedimentos, comporta la existencia
de una serie de procesos que, en general, tienden a la reduccin de la porosidad y al
aumento de la compacidad de los materiales. Estos procesos se engloban bajo el nombre de
diagnesis.
Los procesos diagenticos se inician antes del reposo de los componentes del sedimento,
razn por la cual los fragmentos que forman las rocas detrticas pueden quedar cubiertos
por capas de xidos metlicos y se pueden formar arcillas a partir de algunos minerales
que se degradan. En los ambientes marinos, sobre pisos duros, los procesos de perforacin
e incrustacin por diversos organismos resultan frecuentes.
Entre los componentes de un sedimento en reposo circulan fluidos con iones en disolucin
(CA2+ y CO32-) que pueden precipitarse para formar cementos y darle rigidez a los
materiales. Sin embargo, la circulacin de fluidos puede tambin producir disolucin.
Los procesos de consolidacin provocan a su vez una reduccin de la porosidad; los
efectos visibles son la interpenetracin de componentes y las superficies de disolucin que
afectan porciones ms extensas de la roca.
El conjunto de procesos diagenticos se desarrolla a distintas profundidades sin que exista
un lmite neto para los procesos tpicos que ocurren en profundidad y los del
metamorfismo de bajo grado. Usualmente se conviene en aceptar que este lmite
corresponde a la zona en la que se forma el grafito, a partir de los carbones naturales, y se
volatilizan los hidrocarburos.
Los procesos diagenticos suelen realzar las diferencias originales que existen entre los
sedimentos (tamao y color de granos, etc.) por lo que las rocas sedimentarias se
configuran en capas de una cierta continuidad lateral denominadas estratos, donde
normalmente su base y techo son plano-paralelos. Algunas veces el paralelismo entre
algunas capas presenta distinto ngulo de inclinacin con el resto de la serie.
9.2.1 Ambientes sedimentarios. Reciben el nombre de ambientes o medios
sedimentarios, los lugares donde pueden depositarse preferentemente los sedimentos.
Algunos ambientes sedimentarios estn situados dentro de los continentes, como ocurre
con el medio fluvial, el cual se forma por la deposicin de partculas en el lecho y a ambos
lados de los ros, principalmente durante las crecidas, o el medio lagunar, originado por el
material sedimentado en el fondo de los lagos. Otros ambientes se localizan en las zonas
costeras y sus aledaos. Entre stos se pueden citar los deltas, formados por los
sedimentos que lleva el ro al final de su curso, y las playas. Es, sin embargo, en el mar,
donde suelen encontrarse los mximos espesores de sedimentos de plataforma continental,
pero sobre todo los localizados al pie del talud continental y en la desembocadura de los
caones submarinos. En las llanuras abisales, en cambio, el espesor de los sedimentos es
muy pequeo, desapareciendo prcticamente al aproximarse a las dorsales.
Otras denominaciones de los depsitos se dan segn el agente que los transporta, el lugar
donde se depositan o la estructura del depsito. En funcin del agente, se denominan
coluvial (ladera), elico (aire), aluvial (ros) y glacial (hielo); segn el lugar, palustre,
lacustre, marino y terrgeno, y por la estructura, clstico y no clstico. Tienen que
concurrir varios factores para que un medio sedimentario sea eminentemente deposicional.
Si se deposita material de origen detrtico (partculas slidas que han sido transportadas
mecnicamente por corrientes fluidas, como ros), el medio de transporte de las partculas
tendr que perder energa para que pueda llevarse a cabo la sedimentacin del material.
En cambio, en los lugares en los que se depositan sedimentos de origen qumico, ser
necesario que las condiciones fsico- qumicas sean adecuadas para que puedan
precipitarse sustancias disueltas. En todos los casos es necesario que la zona de deposicin
sufra un hundimiento progresivo, lo cual posibilitar la formacin de grandes espesores de
sedimento.
Figura 43. Ambientes sedimentarios: torrente (1), torrencial [cono aluvial (2), canal (3)], fluvial [canal (4
lacustre (6), costero [delta fluvial (7), isla barrera (8), laguna (9), delta torrencial (10) plataforma (11)]. M
can submarino (13)]. Adaptado de Atlas de Geologa. Edibook S. A.
ORIGEN
Qumico
Orgnico
Agua
Mecnico
Viento
Hielo
NATURALEZA
Calcrea
Calcrea- arcillosa
Silicosa
Salina (evaporitas)
Carbonosa
(% de C libre)
Canto rodado
Conglomerados
Guijarro
Brechas, aglomerados
Arena
Areniscas
Limo
Limolitas, lodolitas
Arcilla
Arcillolitas, lutitas
Mdanos o dunas
Areniscas
Loess (limo)
Limolitas
Till (peascos en una matriz Morrenas y otras tillitas (peascos en una
fina)
consolidados)
SEDIMENTO CONSOLIDADO
9.3.1 Minerales componentes de las rocas sedimentarias. Son tres los principales: la
arcilla, principalmente la illita y la caolinita, el cuarzo y la calcita. Otros minerales son los
feldespatos, de sodio y calcio principalmente, dolomita, yeso, anhidrita y halita.
En los conglomerados la composicin es cualquiera, dominando el cuarzo. En las
areniscas, si es ortocuarcita, domina el cuarzo, si es grawaca habr fragmentos de roca,
cuarzo y arcilla y si es arcosa feldespatos, cuarzos, micas y carbonato clcico.
En las arcillolitas habr, hidrxidos de hierro y aluminio, en las lateritas; caolinita, en los
caolines; montmorillonita, en la bentonita, y arcilla, cuarzo, feldespatos y calcita, en los
loess. En las margas se tendr carbonato clcico y arcilla.
En travertinos, tobas, calizas, y caliches, habr carbonato clcico, como tambin en las
calizas de bacterias y algas; en las cretas y calizas, conchferas y coralinas; en las dolomas
y calizas dolomticas, formadas por procesos metasomticos, habr calcita y dolomita.
En el slex, pedernal, gliceritas, trpoli, jaspe y lidita, se tiene slice coloidal y
criptocristalina. En los yesos, sal gema y otras evaporitas, habr sulfato clcico y cloruros
de sodio, potasio y magnesio. En las siderticas y pantanosas, que son ferruginosas,
carbonato, xidos e hidrxidos de hierro. En las fosforitas y guano, fosfatos de calcio y
otros elementos.
9.4 CARACTERISTICAS DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS
Las principales caractersticas de las rocas sedimentarias son la estratificacin, las facies y
el color.
Estudiando el entorno actual se tienen indicios acerca de la formacin de las rocas
sedimentarias: los sedimentos de grano muy fino, en un entorno costero tpico se depositan
sobre los pantanos de sal, y los de grano ms grueso, en las dunas y en la playa; en ambos
casos habr huellas fsiles que se conservarn para su interpretacin futura. Tambin el
tamao de las partculas sedimentarias tiene que ver con el entorno de deposicin: los
lodos pantanosos se acumulan en condiciones acuticas de relativa calma, mientras las
dunas son depositadas por el viento y las arenas de la playa donde rompen las olas.
Los granos, segn su forma y tamao demandan entornos de diferente energa y
turbulencia; as la distribucin de los tamaos y forma de los granos en las playas y arenas
de las dunas vara: en las primeras la granulometra muestra mejor clasificacin y las
partculas aparecen muy bien redondeadas.
Tamao, clasificacin y forma de granos condicionan la textura de un sedimento.
Contrario a lo que ocurre con los sedimentos de entornos de baja energa, los sedimentos
transportados durante largos perodos en entornos de alta energa y depositados en
condiciones similares, estn bien redondeados y bien clasificados. Las corrientes rpidas
transportan granos mayores no slo en suspensin por el fluido en movimiento, sino
tambin por saltacin y rodamiento a lo largo de la superficie del lecho, mientras los lodos
Figura 44. Estratificacin cruzada (1), estratificacin gradual (2), grietas de desecacin (3), ondulitas, simtrica (4) y asimt
Adaptado de Diccionario ilustrado de la Geologa, Crculo de Lectores.
9.4.1 La estratificacin. Es la ms importante. Cada capa marca la terminacin de un
evento. Interesa en una capa su geometra interna en el conjunto, la geometra de las capas,
pues dichas estructuras ponen en evidencia el ambiente de formacin. Las capas pueden
ser horizontales, si el ambiente de formacin es tranquilo (lacustre); onduladas, si se trata
en el ambiente de las dunas; inclinadas, si el ambiente es detrtico; rizadas, cuando son
marcas de ambiente de playa; cruzadas, si el ambiente es pantano, y geodas, si son capas
esfricas concntricas explicadas por un fenmeno osmtico por diferencia de salinidad.
Las grietas de desecacin se producen cuando el barro hmedo se seca al aire y se genera
un diseo de grietas de varios lados, tpico de lagos poco profundos que se han secado.
La estratificacin grano-clasificada es una estratificacin en la cual las partculas mayores
estn en el fondo de una unidad y las pequeas en la parte superior; la estratificacin
cruzada es una estratificacin original en la cual los planos de los estratos estn en el
Figura 45. Representacin de una estructura sedimentaria (pliegue): arriba, expresin en carta geolgica; abajo, expresin en diagrama de bloque. Tomad
notas del curso de geologa de Pedro Hernndez, U. Nal...
9.5.4 Grawaca. El trmino significa gris y duro y describe bien esta arenisca que
contiene una mezcla de productos de meteorizacin de rocas gneas y metamrficas, en los
que se incluyen, adems de partculas de descomposicin mecnica, minerales arcillosos
de la meteorizacin qumica. Las grawacas son el resultado de un fraccionamiento
incompleto de productos de meteorizacin, reflejado en la pobre clasificacin y escasa
redondez de los clastos. Las rocas usualmente duras y oscuras en extremo pueden
confundirse con basaltos si las variedades de grano son finas. Se asocian con pizarras
negras, sobre todo cuando son fruto de corrientes de turbidez o de densidad.
9.5.5 Brechas. La palabra significa cascote y con ellas se describe una roca formada por
fragmentos angulosos; dicha angulosidad significa una cantidad mnima de transporte,
razn por la cual la fuente est cercana y puede estar asociada a arrecifes de coral, fsil y
moderno. Los depsitos de brechas pueden formarse por la meteorizacin mecnica en la
cara de los acantilados en cuya base se forman los taludes o depsitos de deyeccin;
tambin pueden ser depositados por ros de flujo espordico en regiones ridas. Las
brechas son tiles en construccin, revestimiento y decoracin.
9.5.6 Conglomerados. Se distinguen de las brechas por la naturaleza redondeada de sus
clastos. Si los clastos se tocan entre s se dice que es clastosoportado y se sabe que ha sido
depositado en condiciones de alta energa, como puede ser el contexto de playa o la llanura
de inundacin de un gran ro no sujeto a perodos de desecacin. Si es matriz soportado,
caso en que los clastos ms grandes se separan por una matriz fina de arena y arcilla,
indica que el material sedimentario fue transportado y depositado rpidamente sin dar
lugar a la clasificacin del depsito. Tal es el caso de los conos aluviales con inundaciones
rpidas.
De otro lado existen conglomerados extraformacionales compuestos por clastos de fuera
del rea de deposicin y conglomerados intraformacionales derivados de la erosin de
sedimentos locales, como es el caso de un banco de ro cercano. Los conglomerados, por
las gravas, son tiles para el hormign.
9.5.7 Rocas calcreas. Calizas y dolomas, contienen por lo menos la mitad, o bien de
calcita o bien de dolomita. Ambos minerales pueden estar formados como precipitaciones
directas del agua del mar, pero la forma ms importante en la que el calcio y el magnesio liberados originalmente por meteorizacin qumica- quedan fijados, es mediante la
secrecin de minerales carbonatados, por animales y plantas. En la actualidad, los
sedimentos calcreos, aparte de los lodos de mares profundos, se encuentran
frecuentemente slo en clima tropical y subtropical donde florecen los organismos
secretores del carbonato. Su aparicin, la de antiguas rocas calcreas, es un indicador
paleoclimtico.
9.5.8 Calizas. Pueden ser de agua dulce o de origen marino, y componerse de material
qumicamente precipitado, orgnico o detrtico. La mayora de las calizas se formaron en
aguas poco profundas y las condiciones de turbulencia o de ambiente tranquilo se reflejan
en la existencia del soporte de grano con relleno de calcita cementante en el primer caso, o
la existencia de espacios porosos rellenos con lodo carbonatado, en el segundo.
Las calizas son la materia prima de la cal y el cemento, complementando el proceso con
arcillas ferruginosas. Las calizas fosfricas son tiles como materia prima para
fertilizantes. Hay calizas tiles en litografa (detrtica de ambiente marino) y para
productos refractarios (organgena marina).
9.5.9 Dolomas. La roca tiene una mezcla de carbonato clcico y magnsico y puede
tener dos orgenes. El primero aparece dentro de la cuenca de deposicin, slo a unos
cuantos decmetros por debajo de la superficie e inmediatamente despus de la deposicin
de la caliza, en un proceso asociado a la formacin de las evaporitas, y el segundo tiene
lugar a ms profundidad y mucho tiempo despus de la deposicin (aqu se produce una
dolomita de grano grueso y la sustitucin est causada por soluciones ricas en magnesio
que se filtran a travs de la caliza).
9.5.10 Rocas ferruginosas. Pueden ser de tres tipos: las ferruginosas veteadas, de edad
precmbrica, que muestran lminas de xido de hierro, carbonato de hierro o sulfuro de
hierro, y slice tipo calcedonia. Contienen varias estructuras sedimentarias incluyendo
marcas de rizadura y grietas de lodo, las que sugieren deposicin en aguas poco profundas.
Las rocas de hierro ooltico sedimentario, formadas durante los ltimos 600 millones de
aos, que poseen las caractersticas texturales de las calizas, pero no estn compuestas de
carbonato clcico sino de minerales de hierro, incluyendo el carbonato de hierro y los
silicatos ferroalumnicos que pueden formarse slo en condiciones anxidas, y las rocas
ferruginosas de arcilla, que resultan insignificantes cuantitativamente, hoy en da, pero que
soportaron la industria del acero asociada a campos de carbn. Estn conformadas por
acumulaciones redondas de carbonato de hierro, que sustituyen las pizarras en muchos
estratos, especialmente cubriendo vetas de carbn. Estas rocas, de ambiente continental y
marino, facilitan la obtencin del hierro.
9.5.11 Bauxitas y lateritas. Dos productos de la meteorizacin qumica en donde el
material no ha sido disuelto incluso despus del ms intenso ataque por aguas subterrneas
cidas y se han dado condiciones para que la erosin mecnica y la retirada del material
sean virtualmente nulas. Este es el ambiente tropical de las tierras bajas o las reas planas
mal drenadas, donde la capa residual del perfil de meteorizacin, compuesta de hidrxidos
de hierro y aluminio, se conoce como laterita. Cuando la mayor parte de los componentes
de hierro es lixiviada de una laterita, se convierte en la bauxita; ambos depsitos estn
coloreados generalmente con profundos tintes de rojo, marrn y naranja.
9.5.12 Evaporitas. Son rocas sedimentarias producidas en clima clido y rido, por la
evaporacin del agua del mar. Experimentalmente al evaporarse el agua marina se origina
la formacin de carbonato clcico, despus sulfato clcico (yeso) y finalmente las sales
ms solubles, incluida la halita (sal comn). Sin embargo, cuantitativamente las evaporitas
no pueden deberse a una simple evaporacin puesto que una capa de metro y medio de
halita requiere la desecacin de 100 metros de profundidad marina y hay muchos depsitos
de sal con cientos de metros de espesor en mares abiertos. El resultado de tales procesos, si
se dan sedimentos porosos, es que la caliza original se sustituye por dolomita de grano fino
y el sulfato clcico (anhidrita) crece dentro del sedimento y lo deforma.
9.5.13 Chert. Roca silcea densa y dura, compuesta de slice casi pura, bien con una
cristalizacin extremadamente fina o criptocristalina que no muestra evidencia alguna de
estructura cristalina regular. El jaspe, el pedernal y el palo son variedades denominadas
calcedonias. Hay dos tipos diferentes de chert: los que sustituyen a las calizas en forma de
ndulos o vetas de calcedonia y los realmente estratificados asociados con pizarras o con
formaciones estratificadas de piedra ferruginosa. Los primeros provienen de microfsiles
silceos como los organismos unicelulares marinos llamados radiolarios; los segundos
forman el slex, son de origen inorgnico y pueden estar asociados a precipitados, lavas
submarinas o ceniza volcnica.
9.5.14 Shale o lutita. Se denominan as a las limolitas y arcillolitas mejor consolidadas.
La marga es una lutita calcrea.
Segn el grado de consolidacin diagentica, pueden clasificarse as:
- De bajo grado de consolidacin. Arcillolita, lodolita y limolita.
- De mediano grado de consolidacin. Shale arenoso, shale lodoso y limolita laminada.
- De alto grado de consolidacin. Argilita, una roca ms competente que las anteriores.
Aunque la argilita sea ms resistente y menos deformable, no es por ello la ms durable,
pues las lutitas, pueden tener mucho o poco cementante pero su durabilidad est supeditada
a su naturaleza silcea, ferruginosa o calcrea.
Figura
46.
Costo
rendimientos de dif
mtodos de prospecci
ruta ptima es una tray
compuesta, que pasa po
n.
EL TIEMPO GEOLOGICO
La edad del universo se estima en 15.000 millones de aos (Ma) y la de la Tierra en slo
unos 4.600 Ma. Varios istopos tienen perodos de desintegracin comparables con la
edad del universo. Por la concentracin relativa de los mismos, as como de los
productos de su desintegracin, al investigar las rocas terrestres y lunares y sustancias
metericas del sistema solar, se ha concluido sobre la edad del planeta. La escala de
tiempo geolgico sirve para ordenar y mostrar los acontecimientos importantes, en la
evolucin del Planeta. Los mtodos de medida de tiempo pueden clasificarse en dos
grandes categoras: la que estudia el movimiento continuo y conduce a la nocin de
234 Th 90
234 Pa 91
234 U 92
230 Th 90
226 Ra 88
222 Rn 86
219 Po 84
214 Pb 82
214 Bi 83
= 0,04%; = 94,96%
214 Po 84
210 Th 81
210 PB 82
210 Bi 83
210 Po 84
206 Pb 82
estable
87 Rb, 87 Sr
232 Th, 208 Pb
238 U, 206 Pb
40 K, 40 Ar
235 U, 207 Pb
14 C, 14 N
Th
Th
Total
4
0.6
0.02
0.011
13
2
0.06
?
4.1
1.5
0.02
0.093
940
140
4.7
3
820
130
3.7
?
300
110
1.5
7
1.74
0.35
0.01
0.0095
1x10-4
a
1x10-6
2x10-2
a
2x10-4
6x10-5
a
6x10-7
U = 4 He + 4 He + 4 He + 4 He + 4 He + 4 He + 4 He + 4 He + 206 Pb
U ? 204 Pb ,
235
U ? 207 Pb y
232
Th ? 208 Pb
Sin embargo, el plomo tiene otro istopo, 204 Pb, no radiognico, que no es resultado de la
radiactividad. Cuando la Tierra se origin, el plomo existente debi contener los cuatro
istopos de Pb (204, 206, 207 y 208) en una proporcin que se fue modificando al pasar el
tiempo, pues las cuantas de uno de los istopos permanecan constantes mientras la de los
otros tres creca a causa de la desintegracin del uranio y el torio.
10.1.4 La edad de la tierra. Para determinar la composicin isotpica del plomo en
determinado perodo de la historia de la Tierra, debe hallarse la composicin isotpica del
plomo en minerales como la galena, que se formaron en aquel perodo. El razonamiento es
muy simple: cuando el plomo se combina para formar un mineral, es insignificante la
probabilidad de que se aadan al mismo, torio y uranio. Por tanto se puede admitir que un
mineral de plomo que se form, hace 500 millones de aos, por ejemplo, conserva hoy el
fsil de la composicin isotpica del plomo que exista ya en aquel tiempo.
Comparando las composiciones isotpicas de minerales de plomo de distintas pocas, se
observa que las cantidades de los istopos de plomo 206, 207 y 208 son tanto mayores
cuanto ms recientes son esas pocas. Si se determina la rapidez de ese aumento, en
principio, ser posible calcular matemticamente la edad de la Tierra. En la prctica el
clculo est sujeto a error puesto que en realidad se desconoce la proporcin en que se
encontraban estos istopos en el momento del nacimiento de la Tierra. No obstante se ha
adoptado la hiptesis de que la sustancia primitiva de nuestro globo es la misma de los
actuales meteoritos, entre los cuales est la troilita que es un siderito con plomo y
cantidades tan minsculas de uranio y plomo, que el plomo, debido a su desintegracin
durante la historia del meteorito, es prcticamente despreciable. De enorme importancia es
el hecho de que la edad de los ltitos o meteoritos ptreos, determinada
independientemente, diera tambin un valor prximo a los 4500 millones de aos, edad
calculada de la Tierra.
-Los Muiscas explicaban el origen del mundo y del hombre valindose de tres mitos
diferentes y complementarios, que corresponden a tres etapas culturales diferentes: El
primero es el de Chiminigagua, por ser ms antiguo y aludir a la creacin del Universo;
segn Fray Pedro Simn, cuando todo era oscuro y nada exista, la luz estaba metida en
una cosa grande, llamada Chimigagua que explota, para que salga Chiminigagua
mostrando la luz que tenia y de ella criando cosas; las primeras, unas aves negras grandes
que con su aliento resplandeciente iluminan y aclaran todo lo dems ya creado ( este mito
es un equivalente al Big-Bang). Los dos siguientes son el de Chibchacum y el de Bochica,
que explican el origen lacustre de la sabana de Bogota y el del salto del Tequendama,
cuando dice que estando la Tierra sostenida por cuatro guayacanes, resulta inundada por
voluntad de la primera divinidad, enojada con el pueblo. Pero el buen Bochica las drena
creando el salto del ro Bogot (la edad actual de estas, es unos 16.000 aos).
10.1.5 El carbono 14. El carbono 14 con una vida media aproximada de 5600 aos es
til para datar muestras, orgnicas con una antigedad inferior a los 50 mil aos. Los rayos
csmicos (neutrones acelerados) bombardean el nitrgeno normal de la atmsfera, 14 N7,
desequilibrndolo por la va de los protones, para obtener el 14 C6, istopo del 12 C6, o
carbono normal; .Luego se forma el bixido de carbono 14, especie cuyo nivel existente en
la biosfera ha sido relativamente constante en los ltimos milenios.
Los seres vivos, (plantas y animales) absorben ese bixido, pero al morir, empieza a
retrogradar el C 14 a N 14 con la vida media anunciada. En la muestra que se desea datar
se compara el nivel que an queda de C 14 con el que ha existido y existe en la atmsfera,
esa diferencia da la edad de la muestra establecida en trminos de vida media del carbono
14.
Para edades intermedias para las cuales los procedimientos anteriores no son suficientes se
utilizan otros procesos como el K-Ar con una vida media de 1200 millones de aos. Este
mtodo es til para muestras con antigedades entre 3400 y 30 mil aos.
Para perodos recientes, como el cuaternario, se utilizan algunos mtodos tpicos de
datacin relativa como el estudio de sedimentos (varvas) en lagos glaciares o del polen de
las flores, en materiales cuaternarios.
Cuadro 14. Edades radiomtricas en el departamento de Caldas
ROCA
LOCALIDAD
METODO
MATERIAL
UNIDAD
LITOLOGICA
Andesita
K/Ar
Anfbol
Andesita
Puente Linda
K/Ar
Anfbol
Prfido dactico
Quebrada Chaburqua
K/Ar
Anfbol
Stock Marmato
Prfido
Andestico
La Felisa
K/Ar
Biotita
Stock La Felisa
Prfido
Andestico
La Felisa
K/Ar
Anfbol
Stock La Felisa
Granodiorita
Carretera Manizales-Fresno
Huellas de fisin
Apatito
Stock de Manizales
Tonalita
Florencia
K/Ar
Biotita
Stock Florencia
ROCA
LOCALIDAD
METODO
MATERIAL
UNIDAD
LITOLOGICA
Esquisto biottico
K/Ar
Biotita
Complejo Cajamarca
Cuarcita
K/Ar
Biotita
Complejo Cajamarca
Diorita
Saman
K/Ar
Anfbol
Stock Saman
Cuarcita
Caldas
K/Ar
Biotita
Complejo Cajamarca
Gneis
Este de Norcasia
K/Ar
Biotita
Intrusivo gnisico de
Norcasia
Diorita
La Pintada-Arma
K/Ar
Anfbol
Stock Cambumbia
Diorita
La Pintada-Arma
K/Ar
Roca total
Stock Cambumbia
Gneis
Ro Manso
K/Ar
Biotita
Intrusivo gnisico de
Norcasia
Aparte de estos mtodos existen otros que permiten correlacionar las rocas: tectnicos,
paleomagnticos, paleoclimticos, volcnicos y arqueolgicos. Estos son:
- Los mtodos tectnicos suponen la utilizacin de eventos importantes tales como los
perodos de elevacin e una montaa; estos mtodos estn repletos de dificultades; no
existe una evidencia consistente que demuestre que esos procesos estuvieran sincronizados
en toda la superficie de la tierra.
- Los mtodos paleomagnticos, basados en las inversiones peridicas del campo
magntico de la Tierra, registradas en las rocas de los fondos ocenicos, han proporcionado
una herramienta de gran utilidad para datar la ltima parte del registro estratigrfico y
desenmaraar la historia de los movimientos relativos de los continentes.
- Los mtodos paleoclimticos se soportan en los cambios marcados en el clima, que
acompaados frecuentemente por variaciones de altitud y latitud, aportan recursos de
correlacin; estos mtodos han sido muy utilizados en el cuaternario.
- Los mtodos volcnicos suponen acontecimientos por lo general repentinos de corta
duracin y amplios efectos: lavas y cenizas ocupan una sucesin regular de estratos en la
superficie terrestre o en los fondos marinos, que pueden servir como horizonte gua.
- La Arqueologa puede reconocer pisos donde se han establecido culturas susceptibles de
ser datadas; los depsitos que los cubren ponen en evidencia eventos posteriores y
fechables. Este mtodo resulta de particular inters para Amrica, donde la historia se
extiende a slo 500 aos, pero se tiene conocimiento del desarrollo de las culturas
precolombinas a lo largo del tiempo, con lo cual las fechas pueden ser estimadas por las
caractersticas de las cermicas y dems utensilios.
Figura 47. Correlacin de eventos con base en tres columnas estratigrficas. Los es
fsiles. Con lnea punteada se enlazan estratos contemporneos de lugares distantes
Tierra Planeta Vivo, Salvat.
- Los mtodos tectnicos suponen la utilizacin de eventos importantes tales como los
perodos de elevacin e una montaa; estos mtodos estn repletos de dificultades; no
existe una evidencia consistente que demuestre que esos procesos estuvieran sincronizados
en toda la superficie de la tierra.
Para ilustrar la correlacin, tan til para establecer el tiempo relativo y la secuencia de los
eventos entre zonas ms o menos alejadas, se utilizan las columnas estratigrficas que
contienen las litologas de sus zonas respectivas. Adicionalmente con los fsiles presentes
en dichas capas, se puede hacer una correlacin temporal entre litologas distintas. Ver
figura 47.
Por supuesto que al avanzar en la tarea de revelar la historia geolgica de un territorio, los
registros pueden estar lejos de ser completos, surgiendo lo que se denomina una
"discordancia," como un lapsus en el registro de los hechos.
Dado que las rocas pueden aparecer en un lugar y estar ausentes en otro, tambin pueden
cambiar de carcter con relacin a su situacin en uno u otro lugar. La suma total de las
caractersticas de una roca, denominada facies, nos lleva incluso tan lejos como a la
interpretacin del ambiente real que la roca representa.
En una primera aproximacin se dice que un conjunto de estratos tiene una facies
arenosa, otro de aproximadamente la misma edad una facies calcrea, y con mayor detalle,
se puede hablar de una facies marina somera o de una facies de dunas arenosas.
La siguiente etapa para resolver la estratigrafa de un rea consiste en la interpretacin de
los sucesivos ambientes registrados en los sedimentos, con lo cual se pueden construir los
mapas paleogeogrficos de una regin en particular y en un momento especfico del
pasado. La variacin lateral de las facies en los estratos dificulta la correlacin, pues no
son slo las rocas las que varan sino tambin los fsiles contenidos.
Eones
Era . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grupo
Perodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Sistema
Epoca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Serie
Edad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Piso
Estratos o capas
ERAS
PERIODOS
EPOCAS
LA VIDA
Holoceno
Hombre actual
Pleistoceno
Hielo
Plioceno
Predomino flores
Mioceno
Desarrollo mono
Oligoceno
Pastos y praderas
Eoceno
Caballo primitivo
Paleoceno
Inician mamferos
Mesozoica 150 Ma. (Hace 220 Cretcico
Extincin dinosaurios
Ma.)
Jursico
Aparecen las aves
Trisico
Aparecen dinosaurios
Paleozoica dura 330 Ma.
Prmico
Reptiles
Pennsylvnico
Carbonfero superior
Mississpico
Carbonfero inferior
Devnico
Desarrollo de fauna de peces
Silrico
Plantas y animales terrestres
Inicia hace 550 M a.
Ordovcico
Primeros vertebrados (peces)
Cmbrico
Abundancia de fsiles invertebrados
Precmbrico
Algnquico
Plantas e invertebrados marinos
<3.500 M a.
Arcaico
Gran perodo azoico
EONES 1 = fanerozoico 2 = proterozoico 3 = criptozoico
Adaptado de Casquet et al. La Tierra, planeta vivo; Salvat, 1985.
2
3
10.3.2 10.3.2 Paleozoico. Durante el cmbrico, perodo que representa la base del
Paleozoico, y que dura unos 70 millones de aos, permanecieron emergidas las tierras
plegadas por la orogenia Herciana. Fueron importantes dos geosinclinales en Europa,
mientras uno ya exista en Amrica sobre la costa Pacfico y otro en lo que hoy ocupan los
Apalaches. No hubo en el perodo orognesis actividad magmtica importante, pero s una
importante transgresin marina, la formacin de los tres grandes ocanos actuales y una
fauna exclusivamente marina (algas, celentreos, crustceos, branquipodos y esponjas).
- En el ordovcico-silrico la orogenia caledoniana separa notables convulsiones marinas
y los ocanos invaden gran parte de las tierras emergidas. A la fauna marina invertebrada
(graptolites, trilobites y cefalpodos) se suman los primeros peces acorazados
(ostracodermos y placodermos), siendo la flora exclusivamente marina (algas).
Si del ordovcico las rocas ms abundantes son depsitos de cuarcitas, pizarras y calizas
con fsiles, las del silrico son las pizarras. El ordovcico transcurre desde hace 500 hasta
435 millones de aos y el silrico desde hace 435 hasta 395 millones de aos.
- Durante el devnico hay gran extensin de los continentes y un clima seco y caluroso. En
el perodo de 48 millones de aos, desde 395 hasta 347 millones de aos, se dan la
formacin de la atmsfera actual y las ltimas fases de la orogenia caledoniana. En esta
poca persiste la existencia del continente Noratlntico separado del de Gondwana por el
mar de Tetis.
Aqu se da un hecho muy importante: la conquista del medio terrestre o areo por los seres
vivos, pues adems del gran desarrollo de los peces acorazados y la desaparicin de los
graptolites, aparecen los anfibios y los primeros insectos terrestres. La flora se instala en
los bajos mares interiores, los cursos de agua y los pantanos; aparecen psilofitales y
riniales y a continuacin los primeros helechos arborescentes y las primeras criptgamas.
- Durante el carbonfero se dan intensos y repetidos movimientos verticales de las tierras
emergidas; paroxismo de la orognesis herciniana y formacin de potentes series
sedimentarias englobando restos vegetales. Prevalecen las tierras emergidas de carcter
pantanoso ricas en bosques que fragmentan el ocano Tetis y termina el perodo con una
glaciacin.
El clima era tropical en el hemisferio norte y fro en el sur. El carbonfero transcurre a lo
largo de 67 millones de aos, desde hace unos 347 hasta hace 280 millones de aos. De
este perodo de fauna marina rica, en el que aparecen los primeros peces ganoideos y
difusin sobre tierra firme de artrpodos y batracios (anfibios), los fsiles animales ms
caractersticos son los goniatites.
- El prmico, sistema superior del paleozoico, transcurre desde 280 millones de aos hasta
230, antes del presente. Aparecen en l dos facies bien determinadas, la marina y la
continental; la primera de tipo calcodolomtico mientras la segunda est caracterizada por
areniscas rojas y evaporitas.
En l se verifica una progresiva retirada de los mares y una pequea elevacin de los
Urales y a lo largo del Golfo de Mjico, y tambin el inicio de la separacin de
Madagascar.
En este perodo se difunden los primeros reptiles y se desarrollan los batracios gigantes, se
desarrollan los peces ganoideos y desaparecen los trilobites y tetracoralarios. En flora se
desarrollan las gimnospermas y hay predominio con formas gigantes de helechos,
cordaites y equisetos.
10.3.3 Mesozoico. Se inicia la era mesozoica con el perodo trisico, que transcurre a lo
largo de unos 35 millones de aos. En el trisico se producen profundas fracturas, de las
que sale lava como la enorme colada basltica del Paran que ocupa 1 milln de Km2.
Es el predominio de la regresin marina que favorece la formacin de potentes sedimentos
a causa de una intensa erosin en los continentes. Sobre la biosfera se observa cmo se
afirman y difunden los reptiles diferenciados pero sin que existan todava anfibios
gigantes. En los mares se desarrollan peces ganoideos, selceos y varias especies de
invertebrados, adems de algas caractersticas, mientras en los continentes hay una
difusin de conferas tipo araucaria y numerosas xerfilas.
- El jursico, es un perodo con regresiones y transgresiones marinas, con predominio de
tierras emergidas y grandes pantanos en Europa, representado especialmente por calizas y
margas.
El sistema que transcurre desde hace 195 hasta 141 millones de aos, bajo un clima tipo
tropical, es propicio para que los reptiles (voladores, nadadores y terrestres) alcancen su
mximo desarrollo.
En los mares se encuentran reptiles gigantes (ictiosaurios) y gigantescos ammonites,
mientras en los continentes predominan las conferas y cicadceas, aparecen las primeras
angiospermas monocotiledneas, las primeras aves, los mamferos marsupiales y los
grandes reptiles (dinosaurios, pterosaurios, etc.).
- El cretcico es un perodo caracterizado por oscilaciones verticales de tierras emergidas.
En el cretcico inferior el geosinclinal de Tetis contina recibiendo sedimentos y su ocano
alcanza su mxima extensin separando tierras meridionales y septentrionales, mientras a
finales del perodo se da una intensa actividad volcnica que origina extensas llanuras de
lava; se verifican tambin el primer paroxismo de la orogenia alpino- himalayana y
movimientos orognicos en Amrica (Andes y Montaas Rocosas).
En estos 76 millones de aos (desde hace 141 hasta hace 65 millones de aos) aparecen los
antepasados directos de las aves, se desarrollan los marsupiales, hay todava dominio de
reptiles hasta el final de la era y se desarrollan las dicotiledneas, las monocotiledneas y
las conferas de gneros actuales.
10.3.4 Cenozoico. El palegeno o terciario temprano, que comprende el ciclo paleo-eooligoceno, es el inicio de la era cenozoica que dura 42 millones de aos. Se inicia con la
transgresin de Tetis que separa Australia del Asia Insular y las dos Amricas, contina con
extensas convulsiones que afectan las clidas aguas de Tetis cuando las dos Amricas estn
separadas.
Termina el palegeno con un segundo paroxismo de la orogenia alpino-himalaya, con la
formacin de las cadenas costeras de las Rocosas, el Caribe y algunas zonas de Amrica
Central. Se desarrollan los mamferos y las aves y aparecen en los mares nuevas especies
de foraminferos y los caractersticos nummulites.
A las especies de tipo tropical se unen las de tipo subtropical y a mediados del palegeno
aparecen nuevas especies de mamferos. En el oligoceno aparecen los hipoptamos, los
lemridos, los librridos y los insectvoros, y sobre el medio subtropical, en zonas de
montaas, se desarrollan bosques de caducifolios.
- El negeno o terciario tardo (mio-plioceno) transcurre desde 23 millones de aos
hasta hace 1.8 millones de aos. En l se produce el ms importante paroxismo de la
orognesis himalayana y a final del perodo se restablece la unin entre las dos Amricas,
desapareciendo definitivamente Tetis del Asia centro-oriental.
Se abre el mar Rojo y el clima empieza a diferenciarse segn las regiones, en templado y
lluvioso para el norte y en clido y hmedo para el sur. Durante el mioceno aparecen los
simios antropomorfos y algunas especies terrcolas que preludian la forma humana, en
fauna se difunden los proboscferos y desaparecen los nummulites; la flora, de tipo clido
templado, muestra extensos bosques de planifolios, palmeras y plantas tropicales.
- Durante el plioceno, Insulindia y las Antillas toman el aspecto actual, se forma la
pennsula italiana y el mar Rojo y adems aparecen los antepasados directos del hombre;
en fauna se desarrollan los simios antropomorfos y aparecen los antepasados de las
actuales especies animales (caballos, felinos, aves, etc.); en flora la caracterstica son
bosques de planifolias y numerosas especies subtropicales.
- El cuaternario (neozoico), que se inicia hace 1.8 millones de aos, con el pleistoceno,
empieza con el asentamiento de la orografa actual y las glaciaciones. Durante los avances
del hielo se establecen puentes de tierra que unen al Asia con Amrica y el Asia Meridional
(Insulindia). En este perodo aparece el hombre actual.
Durante las glaciaciones los bosques de conferas llegan al Mediterrneo y en los perodos
interglaciares las especies de clima clido suben a Europa. En el holoceno se forma el
estrecho de Gibraltar y de Mesina y se hunden los puentes intercontinentales. Adems se
constituyen las actuales razas humanas, se descubre la agricultura, el pastoreo y la
metalurgia, y se da paso a la civilizacin actual.
10.4 FORMACIN DEL SECTOR NORTE DE LOS ANDES (COLOMBIA)
- Precmbrico. Se da la formacin del escudo Guyans. (Este cratn, tras haber sido
plegado al principio, ha pasado por un largo perodo de estabilidad). La Macarena muestra
rocas del precmbrico.
- Paleozoico. Se da la formacin del cinturn ancestral de la cordillera Central (formacin
Cajamarca) a partir de un primer eugeosinclinal al occidente del escudo, y del sector SE de
la Sierra Nevada de Santa Marta a partir de una intrusin grantica (batolito de Santa
Marta) en la orogenia del ordovcico.
- Mesozoico.
A partir de un segundo eugeosinclinal en el exterior del cinturn
Paleozoico, se forma, por el costado occidental, la Cordillera Occidental, adems el sector
NW de la Sierra Nevada, en la orogenia del Jursico.
- Cenozoico. Por depsitos del escudo y de la cordillera Central, se forma la cordillera
Oriental por flexiones marginales fuertes, fallas inversas locales y fallas de rumbo en sus
bordes, sobre un miogeosinclinal en la orogenia del Mioceno, o del Terciario tardo.
- Terciarios tardo y Cuaternario actual. Originadas las tres cordilleras (la Central en el
Paleozoico temprano, la Occidental a mediados del Mesozoico y la Oriental en el Terciario
tardo) se experimentan varios movimientos epirognicos en el Terciario tardo (Plioceno)
y en el Cuaternario actual (Holoceno), e intrusiones magmticas, dando como resultado su
actual relieve.
- Ciclos gneos. Se distinguen varios ciclos gneos:
Los plutnicos o intrusivos: en el Precmbrico tardo, Ordovcico tardo, Paleozoico tardo,
del Trisico al Jursico, tambin en el Cretcico y otro continuo durante el
Mio-Oligo-Eoceno.
Los gneos volcnicos: de lavas mficas submarinas en las dos series eugeosinclinales del
Paleo y del Mesozoico y las silceas diferenciadas del Trisico al reciente.
- Dos ambientes. Dividida la Cordillera Central por una lnea, y mejor an, tomando
como referencia la Falla Romeral, al este los Andes colombianos resultan supersilicos y al
oeste parecen formados sobre la corteza ocenica, por lo que probablemente son
supersimticos (basaltos y ofiolitas, en general).
- Basamento de Panam. El basamento del Istmo de Panam se origin probablemente
por un levantamiento de la corteza en el Trisico en asociacin con la Orogenia Andina
(faunas marinas abisales y batiales homlogas y faunas de norte y sur Amrica en
sedimentos del Terciario superior idnticas).
- Contraste costero. La zona costera del Caribe muestra evidencias de erosin y desgaste,
el resto del continente est poco desgastado. Estos hechos confirman el crecimiento del
continente entre el Paleo y Mesozoico extendindose y desplazndose hacia el Pacfico.
- Depsitos Terciarios. El espesor de los estratos terciarios, en los llanos, llega a 4 Km.
sobre la zona occidental o piedemonte de la cordillera Oriental y el cretcico aflora 100
Km. al este de dicho margen, En Honda ese espesor llega a los 7 Km. y en Montera hasta
los 9 Km., mientras la profundidad de las cuencas sedimentarias del Atrato - San Juan, y
del ro Cauca, se aproximan a los 4 Km.
- Cinturn cristalino de la cordillera Central. El basamento de la cordillera Central es
el Grupo Cajamarca, en donde las rocas sedimentarias han sufrido metamorfismo al final
del Paleozoico.
10.5 TRMINOS
- Diastrofismo. Trmino que se opone simultneamente al fijismo y catastrofismo, y que
alude a un conjunto de movimientos orognicos y epirognicos.
- Movimiento tectnico.
estratos.
- Eugeosinclinal. Ortoclinal, es decir, depresin lbil que contiene sedimentos sobre todo,
de origen marino.
- Miogeosinclinal. Geosinclinal al margen de un Eugeosinclinal ubicado entre ste y el
continente, por lo que contiene masa de origen continental (Eu: lbil, Geo: grande,
Sinclinal: depresin).
- Foraminferos. Animales unicelulares generalmente provistos de concha y seudpodos.
- Graptolites. Organismos coloniales marinos que vivieron desde del cmbrico hasta el
carbonfero.
- Celentreos. Metazoos con una organizacin extremadamente simple pero son las
clulas diferenciadas en tejidos.
- Cefalpodos. Moluscos de organizacin ms compleja, de cabeza diferenciada con
tentculos entorno a la boca, seno hiponmico, respiracin branquial, simetra bilateral,
concha de una sola pieza formada por el fragmocono y la cmara de habitacin, externa o
interna o incluso ausente.
- Trilobites. Fsil caracterstico de la era paleozoica y que aparece ya a principios del
cmbrico diversificndose en todos los ambientes marinos hasta alcanzar 1500 gneros que
sin embargo desaparecieron todos, el cuerpo est dividido en tres lbulos y los apndices
eran todos del mismo
- Vertebrados. Miembros tipo salvo las antenas del tipo cordados, como lo son los
urocordados y los cefalocordados. Los cordados tienen un rgido soporte interno, aberturas
branquifarngeas y sistema nervioso tubular dorsal. En los vertebrados hay presencia de
columna vertebral situada en posicin dorsal que envuelve al cordn nervioso.
- Angiospermas. Las angiospermas son plantas con flor y estn caracterizadas por la
produccin de semillas completamente encerradas dentro de la parte femenina de la planta.
- Ostrcodos. Minsculos crustceos de caparazn calcreo, formada de dos valvas
articuladas.
- Pterofitas. Las Pterofitas son los verdaderos helechos y las cicadofitas, las
gimnospermas ms antiguas.
- Algas. Grupo de plantas extraordinariamente diversas con una gama de tamaos que
va desde clulas simples de pocas milsimas de milmetros hasta algas marinas
gigantes. Su estructura es simple, bastante uniforme y generalmente formada slo por
tejido blando. Las clases de algas son: las cianofceas (azules), las Flagelofceas (con
flagelos), las diatomeas (silceas), crisofitas (amarilla), clorofceas (verdes), feofceas
(pardas) y rodofceas (rojas),
GEOLOGIA ESTRUCTURAL
11.1 CONCEPTOS BSICOS
11.2.3 Factores de plasticidad y rigidez de las rocas. Son los factores que influencian el
comportamiento mecnico de la roca, a saber:
- La temperatura. El aumento de temperatura le da plasticidad a la roca mientras que su
disminucin la hace rgida. La temperatura aumenta con la profundidad.
- La presin confinante. Con la profundidad aumenta la presin confinante y las rocas,
que en la superficie son rgidas, en la profundidad pueden comportarse plsticamente. As
aumenta el esfuerzo de ruptura y se facilita la deformacin dctil.
- Contenido en fluido de la roca. La arcilla seca es rgida pero mojada es plstica. Por
analoga la humedad disminuye la rigidez de las rocas y aumenta su plasticidad. La
presencia de fluidos como el incremento de la temperatura, aumenta el campo de
deformacin reduciendo la respuesta elstica y desplazando el lmite de rotura a esfuerzos
cada vez mayores.
- El tiempo de actuacin de la fuerza. Se asocia a ste factor la velocidad de
deformacin de las rocas; si la velocidad de deformacin es alta y por lo tanto el tiempo
breve, el material responde con rigidez, en el caso contrario responder plsticamente.
Debe tenerse en cuenta que la unidad de tiempo geolgico es el milln de aos.
- Composicin y estructura de la roca. Este factor alude a la isotropa o anisotropa del
material. Por la isotropa la roca puede ser competente y tener la capacidad de absorber
esfuerzos sin deformarse, por consiguiente es rgida; por la anisotropa es lo contrario pues
se deforma expresando su plasticidad.
11.3.1 Evidencias geolgicas. Las litfagas (animales que comen roca) son animales
marinos que perforan agujeros de 5 cm de profundidad en las rocas del litoral, tiles para
que la marea les provea all sus alimentos. Hileras de estos agujeros se encuentran elevadas
15 metros sobre el nivel de costa a causa de terremotos ocurridos en los ltimos 2000 aos.
Tericamente, al extrapolar las magnitudes, en slo 2 millones de aos esa regin se habra
levantado 15 km., aunque es evidente que una altura mayor que el Everest no es posible en
el planeta por los efectos de la gravedad.
La falla de San Andrs (USA.) tienne un desplazamiento de rumbo (transcurrente) de 550
Km., ocurrido en los ltimos 70 millones de aos; la falla de Palestina con 300 km. de
longitud muestra un desplazamiento de rumbo derecho de 27.7 km., ocurrido durante el
Terciario. El abanico de Ibagu muestra transposicin de los mantos de aluvin por
actividad cuaternaria de la falla de Ibagu; el basamento de Manizales, formacin
Quebradagrande, muestra los planos de estratificacin de sus metasedimentos bastante
plegados y an cuasiverticales.
11.4 PLIEGUES
Son arrugas producidas en las rocaas mientras se encuentran en su estado plstico; sus
dimensiones van de centmetros a cientos de km.. Los pliegues se producen
preferentemente en los bordes compresivos de las placas, es decir, en las zonas de
subduccin, y en general a importante profundidad. Muchas rocas que en la superficie
terrestre se comportan frgilmente, pasan en la profundidad al comportamiento dctil,
plegndose frente a esfuerzos de compresin y cizalla, ya que la mayor presin y
temperatura que existen en el subsuelo, favorecen la deformacin plstica de las rocas.
Para un tipo de roca dado el estudio de la geometra de los pliegues puede informarnos de
modo aproximado sobre el mecanismo de formacin y la profundidad a que se ha
originado.
Estas rocas ms antiguas se han allterado tambin sufriendo metamorfismo, razn por la
cual los minerales planares como las micas crecen paralelos unos a otros y la roca tiende a
dividirse fcilmente en lminas delgadas (esquistosidad). Al aumentar la distancia a la
fuente de presin que produce el plegamiento los pliegues van muriendo tanto en la
vertical como en la horizontal.
Figura
53.
Partes de un
pliegue.
El
plano axial AP
parte
este
anticlinal por su
eje MN. El
buzamiento del
plano axial AP,
se
denomina
vergencia
del
pliegue
Las partes de los pliegues son: ell plano axial (PA) que es el plano de simetra, el eje del
pliegue (ac), la charnela (abc) que es la interseccin entre el plano axial (PA) y el pliegue;
los flancos (F) que en el dibujo tienen buzamiento () variable; y la cresta del pliegue
(MN).
Se puede hablar del buzamiento a ddel eje (ac), del buzamiento de los flancos (), o el ms
importante, el buzamiento del plano axial (PA) parmetro que tambin se denomina
vergencia del pliegue. Pero el rumbo de este rasgo estructural siempre se mide en el eje
(ac) y por consiguiente en el plano axial. Lo opuesto a la cresta de un pliegue es la
depresin (para un sinclinal). La cresta no necesariamente coincide con el eje del pliegue
porque este es la traza del plano axial cortndolo.
Distinguimos dos regiones en la seeccin transversal del pliegue de la fig. 53, que es de
forma convexa: la ms prxima a la superficie (a) que est en la zona de tensin y la ms
profunda (b) que est en la zona de compresin entre a y b hay una regin intermedia
simplemente arqueada pero no sometida a compresin, ni tampoco a tensin. Si el pliegue
estuviese arqueado en forma cncava, para un observador en la superficie, la zona de
compresin estara por encima de la zona de tensin.
11.4.2 Tipos de pliegues. Existen tres clases principales de pliegues: los pliegues
verdaderos o de flexin, los pliegues de flujo y los pliegues de cizalladura o deslizamiento.
Tambin se puede hablar de pliegues simples y complejos. Adems, las denominaciones de
los pliegues pueden responder a su forma o a diferentes parmetros.
Los pliegues de flexin se forman por compresin de rocas competentes (duras); pueden
pasar a ser pliegues de flujo, en zonas donde hay rocas incompetentes (blandas), estas
rocas se comportan como una pasta espesa, no son muy capaces de transmitir la presin y
suelen formar muchos pliegues menores. Los pliegues de cizalladura o deslizamiento se
pueden producir en rocas frgiles por la formacin de pequeas fracturas laminares, en la
que las delgadas lminas de roca son capaces de desplazarse entre s; excepto cuando estn
cortados por una falla todos los pliegues terminan formando una curvatura amplia.
Los pliegues simples suelen darse en rocas jvenes como las del terciario y cuaternario.
Los pliegues complejos se encuentran en rocas ms viejas expuestas a movimientos
terrestres durante ms tiempo y que a menudo han quedado profundamente enterradas. Las
rocas muy antiguas, como las precmbricas, han sido replegadas muchas veces y han
Figura 54. Tipos de pliegues. 1. Anticlinal; 2. Sinclinal; 3. Isoclinal derecho o simtrico; 4. Monoclinal o en r
7. Recostado inclinado o asimtrico; 8. Acostado tumbado o recurrente; 9. Abanico o encofrado; 10. Afallado
11.5
FRACTURAS
Pueden ser fallas o diaclasas: ambas suponen un origen comn que las explica, es decir,
liberacin de energa de presin por encima del lmite plstico de las rocas. En las fallas
hay desplazamiento importante de una masa con respecto a la otra, en las diaclasas no.
Figura 55. Partes de una falla. 1. Bloques; 2. Labios de falla; 3. Plano de falla; 4. Espejo de la falla; 5. Lnea de falla; 6. ngulo
7. Bloque levantado; 8. Bloque hundido; 9. Techo; 10. Piso; 11. Salto real.
11.5.1 Partes de una falla. Las partes de una falla pueden describir estas estructuras
desde el punto de vista cualitativo o cuantitativo. Es importante sealar las caractersticas y
atributos que puedan tener estos elementos de las fallas.
El plano de falla es el que rompe la continuidad de los estratos y separa dos bloques. El
que est sobre el plano de falla tiene la posibilidad de estar hundido o levantado, segn el
tipo de falla, pero siempre ser el techo. Por debajo del plano de falla estar el piso. En
algunos casos el plano de falla ser vertical y no se hablar de techo ni piso. Si hay
desplazamientos verticales de los bloques, habr uno levantado y otro hundido.
El espejo de falla es la parte dell plano de falla que queda expuesta a la intemperie, donde
las estras anuncian el sentido y la direccin del desplazamiento de los bloques.
11.5.2 Fallas fundamentales. Hay tres tipos de fallas fundamentales, clasificadas desde
el punto de vista de los esfuerzos que la generan: normal, inversa y de rumbo.
Figura 56. Tipos de fallas. 1. Falla normal o de tensin aparente; 2. Falla inversa o de
compresin aparente; 3. Falla de rumbo izquierdo; 4. Falla de rumbo derecho.
- Falla normal. Si la disposicin de los bloques parece explicada por esfuerzos de tensin
o traccin, aqu el espejo de falla queda expuesto a la accin del Sol y relativamente los
bloques se separan o alejan. El bloque levantado es el piso.
- La falla inversa. Cuando la disposicin de los bloques parece responder a esfuerzos de
compresin. Por el empuje los dos bloques parecen aproximarse entre s; en ella el espejo
de falla, que tambin se puede observar en el bloque levantado, que es el techo, queda a la
sombra.
Los labios de falla, que son la poorcin de los bloques afectada por la propagacin de las
fracturas, tienen una extensin a lado y lado del plano de falla, que depende del tipo de
roca y de la magnitud de los esfuerzos. Los dos bloques sufren ms en las fallas inversas
porque las rocas resisten ms a la compresin, y al acumular ms energa de deformacin,
estos se destrozan en mayor proporcin.
- La falla de rumbo. Es de cizalladura o transcurrente; el desplazamiento puede ser
derecho o izquierdo dependiendo de lo que suceda con el bloque del frente, cuando un
observador mira desde el otro bloque. Si aquel se desplaza a la derecha, la falla ser de
rumbo dextrgiro y si lo hace hacia la izquierda, la falla ser de rumbo levgiro o
sinixtrgiro.
Pero en la corteza, donde la mayora de los esfuerzos son de compresin, las fallas
normales, inversas o de rumbo tienen el mismo origen, pues el estado de esfuerzos que las
producen es el mismo y tan solo es la orientacin la que cambia.
11.5.3 Otras denominaciones para las fallas simples. Las fallas simples suelen
denominarse aludiendo no slo a la naturaleza de los esfuerzos que les da origen, sino
tambin a la disposicin del plano de ruptura con relacin a los estratos (en rocas
sedimentarias) o a su inclinacin con respecto al horizonte, entre otras caractersticas.
Figura 57. Otros tipos de fallas. 1. Falla conforme si el plano es paralelo a los estratos; 2.
Falla contraria si el plano es perpendicular a los estratos; 3. Falla vertical si el plano de
falla es vertical; 4. Falla en tijera, charnela o de torsin.
11.5.4 Sistemas compuestos de fallas Se encuentran las fallas escalonadas, los horts o
pilares y los graben o fosas. Dependiendo de la direccin de los esfuerzos regionales, todo
el sistema ser un sistema de fallas maestras con tendencia inversa o normal, segn sea la
correlacin entre los esfuerzos principales. Ver fig. 58.
En el depsito terciario que se muuestra en el perfil de la fig. 59, entre C y E hace falta la
capa D, lo que se explica por erosin o por la no ocurrencia del ciclo de deposicin. Lo
primero es A y lo ms reciente E. La laguna estratigrfica es el oligoceno que no tiene
representacin en los fsiles.
En la discordancia angular de la <fig. 60 el basamento tiene dos posibilidades: que lo ms
antiguo sea A o que sea C, dependiendo del grado de volcamiento. Luego contina un
proceso erosivo (e) que nivela la superficie de sedimentacin para los depsitos H e I. La
laguna estratigrfica estar representada por los estratos comprendidos entre los tres
primeros y los dos ltimos, no presentes en la columna.
Figura 62. Correlacin con eventos tectnicos : con una falla(izquierda) y con dos fallas
(derecha)
En la fig. 62 de la izquierda se muestra un perfil; entre A y B la antigedad depende de si
hubo o no, volcamiento en los estratos. Despus tiene que darse un plegamiento (p) previo
a la fractura (f), que es una falla. Luego el proceso erosivo (e) puesto que las capas A y B
aparecen por encima niveladas, pues la base del depsito C no muestra el escaln de la
falla. El ltimo evento es la formacin de la capa C, la que no muestra expresin
topogrfica de la falla.
En la fig. 62 de la derecha, el corte muestra dos fracturas afectando tres depsitos.
Inicialmente hay dos posibilidades en la secuencia, ABC o CBA y luego el plegamiento
(p); sigue la falla F2 que est desplazada y por ltimo la falla F1 que desplaz a la anterior.
11.7.1 Fallas notables del pas (de conformidad con el Boletn Geolgico del Ingeominas
Vol. XIX, No. 2 de 1971, por Earl M. Irving.)
- Falla Salinas. Longitud 160 Km. Ubicada al costado oriental del Magdalena Medio, es
falla inversa con desplazamiento de tres km. lo que explica el levantamiento del altiplano
Cundiboyacense. Al sur, en el Huila, se encuentra la falla del Magdalena, al occidente la de
Mulato (Mariquita), y al norte se inicia la falla Santa Marta-Bucaramanga que es de
rumbo.
- Fallas Santa Mara, Yopal y Guaicaramo. Tres fallas en el margen oriental de la
cordillera Oriental, todas de cabalgamiento y paralelas, entre s. En el costado nordeste de
estas, est la falla Bocono (Venezuela) con una direccin N 45 E y de rumbo derecho. Las
fallas de cabalgamiento ms notables del pas son stas situadas a lo largo de la Cordillera
Oriental, cuyo buzamiento se da hacia ella con fuerte ngulo.
- Sistema de Fallas de Algeciras. Partiendo del Golfo de Guayaquil (Ec) hacia el sector
meridional del sistema Guaicaramo, este sistema de fallas de rumbo deslizante y
desplazamiento vertical, con actividad geotectnica, muestra direccin NE-SW y
comprende las fallas Algeciras, Pitalito, Yunquillo, San Francisco y Afiladores.
- Falla Cauca y sector central de la de Romeral. De Cartago a Puerto Valdivia, el Cauca
es un graben comprimido entre las dos cordilleras; por lo tanto las dos fallas son inversas,
buzando hacia ambas cordilleras, la Occidental y la Oriental respectivamente.
- Falla de Santa Marta-Bucaramanga. Longitud 600 Km., al Norte el aluvin que la
cubre expresa topogrficamente su actividad cuaternaria. Segn perforaciones sta falla de
direccin sudeste es una falla de rumbo izquierdo con un desplazamiento de 110 Km., lo
que explica la curvatura de la Cordillera Oriental.
- Falla Bonoc. Corta los Andes de Mrida en direccin NE, tiene una importante
actividad con desplazamiento dextrolateral del orden de 1 centmetro por ao. El extremo
SW se une con las escamas de cabalgamiento de la regin de Pamplona, donde confluyen
los Andes de Mrida y el Macizo de Santander.
- Falla Oca. Falla de rumbo con desplazamiento dextrolateral de 60 Km. segn
perforaciones. Su direccin es EW. Limita el norte de la Sierra Nevada y penetra a
Venezuela pasando por la boca del Golfo de Maracaibo.
- Falla Cuisa. Es paralela y armoniza con la anterior. Localizada 80 Km. al norte de la
falla Oca; esta falla de rumbo muestra un desplazamiento derecho de 25 Km.
Figura 64. Diagrama esquemtico estructural de la regin. Distinguimos las siguientes poblaciones: al NW
NE Mariquita (Mrq); al SW Ibagu (Ibg), y al SW Pereira (Per) y Armenia (Arm). Las fallas o lineamiento
las siguientes: 1. F.Romeral, 2. F. Manizales-Aranzazu, 3. F. Laguna Baja, 4. F. Termales Botero-Londoo,
7. F. Cerro Bravo, 8. F. Palestina y 9. F. Mulato. Las fallas o lineamientos que van del E al W
Salamina-Marulanda, 11. F. Neira I, 12. F. Neira II, 13. F. Villa Mara-Termales del Ruiz, 14. F.
Campoalegrito, 17. F. San Ramn, 18. F. San Eugenio, 19. F. Otn, 20. F. Consota y 21. F. Salento. Ada
Ruiz, CHEC.
EL MACIZO ROCOSO
Las rocas pueden ser duras o blanddas y las fallas de los macizos se pueden presentar por
zonas de debilidad o de discontinuidad estructural. Las rocas blandas fallan a travs del
cuerpo de la masa rocosa y tambin a travs de sus defectos estructurales.
Figura 65. Tnel
en un macizo
afectado por una
intrusin.
Originalmente el
macizo
era
sedimentario y
ahora
posee
aureola
de
metamorfismo.
(T tnel, F falla,
I roca gnea, M
roca
metamrfica y S
roca
sedimentaria).
En la fig. 65 las capas sedimentarias estn levantadas hacia la intrusin gnea. El
metamorfismo se da sobre las rocas sedimentarias por efectos del magma ascendente. El
contacto entre las rocas metamrficas y la intrusin est fallado. Existe una falla tectnica,
adems. Un tnel atravesando este macizo encontrar comportamientos diferentes en las
rocas: habr comportamiento plstico en las metamrficas y elstico en las dos zonas de
falla; sern rocas duras las gneas y metamrficas y blandas las sedimentarias, habr
discontinuidades de retraccin en las gneas y de estratificacin en las sedimentarias entre
estas, los comportamientos varan sustancialmente.
Las rocas blandas son aquellas quee pueden fallar a travs de material intacto a los niveles
de esfuerzos existentes que se pueden dar en el rea de influencia de una excavacin, sin
que tenga sentido un valor numrico para definir la resistencia de dichas rocas, mximo
an si se tiene en cuenta que los macizos de roca ms dura pueden fallar y fallan en las
excavaciones ms profundas. El comportamiento de una galera puede ser dctil,
adecuado o frgil, como se muestra en la fig. , cuando se consideran profundidades del
orden de 100, 200 y 300 metros respectivamente. Para valorar estas cuantas de esfuerzo,
vale decir que 1 Kg/cm2 equivale a 10 TT/m2 o sea el esfuerzo producido por una columna
de 10 m de agua.
Figura 66. Profundidad de una galera.
A.
Comportamiento
frgil,
B.
comportamiento adecuado, y C.
comportamiento dctil. Segn Alvaro
Correa A, curso de mecnica de rocas U.
Nal.
- Las rocas gneas. Son muy resistentes, isotrpicas, rgidas, frgiles, densas y de textura
entrabada. Su inconveniente se da por presencia de materiales alterables y diaclasamiento.
- Las rocas gneas plutnicas. Tienen minerales resistentes, entrabados, se da fallamiento
en escalonado de minerales porque son diferentes.
Figura.67. Clasificacin ingenieril de roca intacta segn Deere. E. Resistencia muy baja, D
resistencia baja, C. resistencia media, B. resistencia alta, A. resistencia muy alta. 1. Roca
arcillosa, 2. Areniscas, 3. Esquistos de foliacin fina, 4. Granitos, 5. Calizas, 6. Cuarcitas,
7. Gneises, 8. Esquistos de foliacin gruesa. M. 375 Kg/cm 2, N. 700 Kg/cm2. Adaptado de
Alberto Nieto, Caracterizacin G. de Macizos de Roca Blanda
- Las rocas gneas volcnicas. Muestran heterogeneidad de minerales; hay falla en poros
que afectan la roca, la porosidad le da plasticidad a la masa que si es de rocas masivas
resulta poco porosa.
- Las rocas sedimentarias. Tienen resistencia media a baja son ortotrpicas, poco rgidas,
dctiles, porosas y presentan textura cementada-laminada. Su inconveniente es la
ortotropa que hace difciles los clculos de estabilidad y comportamiento del macizo.
En las rocas sedimentarias la resiistencia depende del grado de cementacin y de su
densidad. Ella aumenta cuando los granos son finos; si hay disolucin en la masa hay
porosidad. Los planos de estratificacin son zonas de debilidad.
- Las rocas metamrficas. Se caracterizan por una resistencia medio alta, su ortotropa,
tenacidad, textura entrabada y baja porosidad. Hay rigidez en el sentido paralelo y
plasticidad en el perpendicular, con relacin a los planos de clivaje. Su ortotropa dificulta
los clculos.
Las rocas metamrficas resultan ellsticas por la cristalizacin de la masa. Son densas por
el empaquetamiento. Si hay minerales laminados hay debilidad. Si hay esquistocidad hay
zonas de debilidad. Los gneises son como los granitos aunque el bandeamiento les da
debilidad.
12.1.2 Macizos en roca blanda. Los macizos de roca blanda estn constituidos por
materiales generalmente sedimentarios de grano fino, como arcillolitas, lodolitas, limolitas,
tobas y margas, y tambin areniscas o conglomerados, pobremente cementadas, o por
rocas metamrficas con orientacin esquistosa desfavorable (filitas, esquistos), cuyo
comportamiento geomecnico est controlado por la roca intacta y tambin por fracturas,
diaclasas y fallas.
Figura 68. Fallas de un talud de roca: A. Falla circular. B. Falla planar, C. Falla en cua, D.
Falla por volcamiento, E. Fallas por flexin y Falla por pateo. Segn Hoek and Bray, Rock
Slope Engineering.
Los macizos de roca meteorizada taambin pueden ser considerados como masa de roca
blanda cuyas discontinuidades son rellenos de materiales tipo suelo; dichos macizos a
menudo muestran una transicin hacia suelos residuales donde los saprolitos tienen
estructuras relictas, heredadas de la roca sana, las que sirven de zona de falla.
12.1.3 Caracterizacin del macizo rocoso. Esta es una tarea de observacin, mediciones
y ensayos para obtener parmetros cuantitativos tiles al diseo ingenieril. Este proceso
adems se desarrolla a lo largo de todas las etapas del desarrollo del proyecto, desde el
diseo hasta su construccin y operacin. Segn la fase de diseo se requiere establecer un
nivel mnimo de caracterizacin. El primero es con base en observaciones geolgicas, el
segundo nivel exige prospecciones geofsicas y el nivel final perforaciones exploratorias,
medidas y ensayos geotcnicos.
Roca
Igneas
Clase
Estructura de
flujo
Mecanismo
Contactos entre coladas de lavas sucesivas
Origen
Fsicoqumico
Gravedad
Tectnico
Biolgico
Roca
Clase
Mecanismo
Estructura de
retraccin
Metamr
Foliacin
Sedimento
Todas
Estratificacin
Termofracturas
Ciclos de calentamiento-enfriamiento o
humedecimiento-secado
Halifracturas
Gelifracturas
Relajacin
Corte
Estructuras de
placa
Fallas
Diaclasas
Fracturas de
pliegues
Accin de las
races
Todas
Todas
Todas
12.2.1
Sistemas de diaclasas.
Los mtodos para recolectar informacin de
discontinuidades son inexactos y entre ellos la brjula y la construccin del plano o el
mapa y la topografa son los ms generalizados. La descripcin de las perforaciones es til
cuando hay control de verticalidad y orientacin, acompaados de una buena descripcin
de muestras.
Una familia de >diaclasas es un grupo de diaclasas con igual orientacin y varias familias
presentes en un macizo, intersecndose, se denominan sistema de diaclasas del macizo.
Las diaclasas pueden ser abiertas o cerradas y estar cementadas o no. Tambin pueden ser
paralelas a los planos de estratificacin (rocas sedimentarias) o de clivaje (rocas
metamrficas).
Por regla general un macizo tiene tres familias de fracturas o diaclasas asociadas a
esfuerzos y cuando hay ms de tres es porque existe superposicin de esfuerzos.
Figura 71. Aptitud de una estructura geolgica y la direccin de un tnel. . La falla va con
el tnel, B. y D. la falla no corta el tnel, C. la falla corta transversalmente el tnel, E. y F.
el tnel se encuentra en un anticlinal, G. y H. el tnel cruza un sinclinal. Adaptado de
Pedro Hernndez, Conceptos de Geologa Estructural.
medidas cada hora, ms tarde medidas diarias y por ltimo medidas cada seis meses que
nunca podrn suspenderse.
La previsin de eventos es complejja porque son muchos los parmetros y difcil su
integracin. Por ejemplo datos geolgicos, hidrolgicos y geotcnicos; datos topogrficos;
aspectos geomtricos, aspectos tcnicos como mtodos de avance, tipos de soportes y
revestimientos; adems modificacin del estado inicial de esfuerzos.
El modelo exige la determinacin dde ensayos de laboratorio y de medidas in situ. El
ajuste del modelo o de las hiptesis supone la confrontacin de resultados de observacin
directa. La auscultacin depende del tipo de roca, magnitud y direccin de esfuerzos,
mtodos de avance, sostenimiento de la galera y el recurso humano.
Si los materiales fallan por esfuerzos o deformaciones, para la auscultacin interesa la
deformacin. La medida de esfuerzos y deformaciones siempre es diferente desde el punto
de vista espacial. Los esfuerzos suponen mediciones por reas o volmenes y las
deformaciones, la medicin puntual. De todas maneras el puente para conocer los
esfuerzos a partir de la magnitud y la direccin de las deformaciones es el mdulo de
Young.
Hay mtodos de auscultacin visualles e instrumentales (mtodos sencillos y complejos).
Los mtodos visuales, aunque no cuantifican, son econmicos, recomendados y
significativos. Su ventaja es que permite la cualificacin y extrapolacin de las
deformaciones. Las medidas visuales incluyen cada de bloques pequeos, generacin y
avance de grietas, formacin de vientres y vacos, deslizamiento de elementos de soporte,
punzonamiento del piso, presencia de humedad e infiltraciones, observacin de bloques
crticos, oxidacin de los elementos del soporte, gases, etc.
Figura 73. Galera rectangular en roca con fuerte anisotropa estratigrfica. En el dibujo la
galera sugiere una elipse. La rigidez del material en las paredes es buena pero no en el
piso. A la derecha se muestra la trayectoria de los esfuerzos principales en la galera, la que
depende de la forma y orientacin de la galera. Notas del curso de instrumentacin
geotcnica de Guillermo Angel, U. Nal.
Las medidas instrumentales varan en costos. Las econmicas y rpidas son: para
deformaciones, las de convergencias (cierre de dimetros), la de expansiones (hechas con
gatos), los grietmetros (pie de rey), la altura rectante (entre techo y piso); para esfuerzos,
celdas de carga (miden esfuerzos por deformacin) y gato plano; y para velocidad, la
microssmica que mide las diferencias de tiempo de arribo de ondas provocadas. Las
medidas de costo intermedio son las que se toman con estratoscopio (especie de periscopio
para introducir en rotos). Las medidas costosas y demoradas son el radiofor, distofor,
telemetra, distancimetro (todas para deformaciones), el overcoring (mide esfuerzo y
deformacin sobre perforaciones) y el doorstopper (que mide esfuerzos).
Uno de los errores de la auscultacin es que la medicin no es sistemtica. Las
caractersticas del comportamiento del macizo y la estructura no estn siempre bien
definidas y por ello no se instalan los instrumentos debidos. Es frecuente la falta de
experiencia para la correcta instalacin y lectura de los instrumentos o para su correccin.
Tambin la falta de inters en las condiciones geolgicas y en la necesidad del control,
como las instalaciones tardas y la falta de mediciones (que no se ejecutan), aunque
existan los instrumentos.
Figura 74. Plano inclinado: este plano inclinado representa una superficie de falla o
cualquier otro rasgo estructural. El ngulo con la norte es horizontal y el ngulo alfa,
vertical.
En el rumbo antes del valor angulaar va la letra N o S, segn el extreemo del meridiano
de origen sea norte o sur, y despus del ngulo va la letra E o W dependiendo del
cuadrante (Este u Oeste) hacia donde avance la curva de nivel (CN).
- Buzamiento. La lnea de mxima pendiente (ZL) muestra la trayectoria de las aguas
lluvias sobre el plano inclinado. Esa lnea y tambin el plano tienen por buzamiento el
ngulo medido con relacin al horizonte.. Despus del ngulo se escriben dos letras
consecutivvas, la primera N o S y la segunda E o W, de tal manera que quede registrado el
cuadrante hacia el cual el plano inclinado se deprime, es decir, hacia el cual avanza la lnea
de mxima pendiente (ZL). Como las curvas de nivel (CN) y las de mxima pendiente
(ZL) son perpendiculares, una de las dos letras cardinales para el buzamiento (), ser
igual a otra de las que tiiene el rumbo ().
Si al rumbo de una lnea se le cammbian las dos letras cardinales, se produce un giro de
180; si se le cambia una sola letra, se producir un giro de 90.
- Buzamiento aparente. Obsrvese en la fig. 74 (plano inclinado) la lnea ZL' (en
diagonal), esta hace un ngulo ' con el horizonte (no dibujado) ngulo menor que a y que
es llamado ngulo de buzamiento aparente.
Para el mismo plano, hay muchos buuzamientos aparentes ', medido cualquiera de ellos
sobrre una lnea no perpendicular a la curva de nivel CN, pero ninguno de ellos ser
superior al buzamiento real , que es el de la lnea ZL de la figura anterior.
Figura 77. Plano estructural, horizonte y polo. A. Esfera cortada por un plano estructural y
por el horizonte. B. Semiesfera con el polo (P) y un plano inclinado (K).
Supngase esa esfera cuyo centro sse intercepta con el plano inclinado visto antes y
dibujemos la semiesfera del nadir vista en direccin Cenit-Nadir, para que el horizonte se
vea en verdadera magnitud (Fig. 78).
1 Se dibuja la curva de nivel CN con direccin S W o con N E que es lo mismo
(dimetro).
2 Se traza la lnea de mxima pendiente ZL perpendicular a la curva de nivel CN por el
costado SE (radio), obteniendo el punto L sobre el permetro de la circunferencia.
3 A partir de L (sobre la circunferencia) se marca el ngulo en direccin al nadir Z
(centro dde la circunferencia) y se coloca el punto K (sobre el radio).
4 Se traza un arco de crculo mximo con cuerda CN (que es un dimetro), pasando por el
punto K de coordenadas dadas (rumbo y buzamiento).
Figura 78. Dibujo del plano estructural K = (N E; SE.): representacin, paso a paso.
En el ejemplo el plano buza grados medidos desde el horizonte y en direccin SE. El
valor de se mide a partir de L y hacia Z, pues a L le corresponden 0 y a Z 90.
Posteriormente se coloca el punto K sobre ZL y se dibuja un arco que tenga por cuerda la
curva de nivel CN que pasa por el punto K de coordenadas N E; SE.
- Ejercicio. Se pide el punto K representativo de una falla, rasgo estructural con los
siguientes parmetros: K (N 60 W; 30 SW). Dibujar la interseccin entre el plano de
falla y la semiesfera sobre el diagrama estereomtrico (Fig. 79).
Primero se dibuja la curva de niveel CN como un dimetro, segn el rumbo (y contra
rumbo dado): N 60 W (y S 60 E). El observador est en el centtro y bajo Z, mirando al
SW, y la curva de nivel CN avanza a su izquierda y derecha.
Por ltimo, utilizando como cuerdaa la curva de nivel CN, se traza un arco de crculo
mximo que pase por K, el cual representa la interseccin del plano estructural con la
semiesfera del nadir.
Figura 80.
Ejemplos
numricos
de
equivalencia
s entre dos
notaciones.
En la figura 81 B hay estabilidad pero en la 80 A no, pues el buzamiento del talud no puede
ser mayor que el de la estratificacin.
Figura
82.
Estabilidad
cinemtica con
dos familias de
discontinuidade
s. El conjunto
de
discontinuidade
s forma una
cua.
ROCAS METAMORFICASMetamorfismo
ESTADO DE TRANSICIN
ROCA METAMRFICA
Metasedimentos
pizarra, filita, esquisto, pargneis
Metasedimentos
cuarcita, hornfels
Caliza cristalina
Mrmol
ROCA BASE
Basalto
Granito
Carbones
ESTADO DE TRANSICIN
ROCA METAMRFICA
Metavulcanita
esquito, anfibolita
Intrusivo gnsico
Ortogneis
Metasedimentos grafitosos
esquistos grafitosos
moteados, que se caracterizan por minerales que crecen al azar al no estar sometidos a
presiones dirigidas.
13.2.2 Clasificacin detallada. Con mayor detalle, el metamorfismo, para otros autores,
puede ser de cuatro tipos: de contacto, dinamometamorfismo, regional o general y
ultrametamorfismo.
- De contacto. Se da sobre la roca encajante y dentro de la aureola de una cmara
magmtica, a pocos km... La temperatura es de 300 a 800C y la presin vara entre 100 y
3000 atmsferas. Las rocas caractersticas son la piedra crnea, las pizarras nodulosas y las
pizarras manchadas; los minerales tipo silicatos de Ca y Mg, y los materiales arrastrados y
depositados de xidos y sulfuros.
- Dinamometamorfismo. Metamorfismo cintico-mecnico o de dislocacin, producto
de gran presin lateral asociada a fuerzas tectnicas. La roca sufre transformaciones
fundamentalmente mecnicas; como prototipo, la pizarra cristalina.
- Metamorfismo regional o general. Es el producto del hundimiento de la corteza a
zonas profundas donde la presin y la temperatura explican todos los cambios esenciales
en los minerales y en la estructura de la roca. Los escalones de metamorfismo regional,
con sus productos, son:
- Epizona (piso alto). Cuarcita, granito pizarroso, granito milonitizado, filita y pizarras. La
presin y temperatura son bajas.
- Mesozona (piso medio). Cuarcita, pizarras micceas, mrmol, anfibolita, eclogita. La
presin y temperatura son moderadas (entre 700 y 900C).
- Catazona (piso profundo). Ortogneis, paragneis, granulita, grafito, gneis de hornblenda.
Las temperaturas estn entre 1500 y 1600C y hay fuerte presin.
- Ultrametamorfismo. Es el metamorfismo extremo por fuerte aumento de presin y
temperatura. Los pisos son: antesis, 17 a 75 km. de profundidad, con profundos cambios
fsicos en la roca; mettesis, los minerales claros se movilizan separndose de los oscuros
para formar una roca bandeada; metablstesis, hay neocristalizacin y recristalizacin, y
granitizacin, transformacin en roca grantica.
Figura 83. Metamorfismo progradante. Estados antes, durante y despus del proceso.
- Metamorfismo progradante. Conforme en una regin se produce el aumento
progresivo de temperatura y/o presin, las reas vecinas van siendo sucesivamente
afectadas de tal manera que la zona de metamorfismo se expande formando un domo a
partir del punto inicial (metamorfismo progradante).
En la fig. 83, cuando el metamorfismo cesa, la roca no se reestructura de nuevo. En
continuo van las isotermas y en punteado las isgradas que marcan condiciones idnticas
de metamorfismo despus de caer la temperatura.
De esta manera, todas las rocas habrn sufrido un progresivo aumento de las condiciones
hasta alcanzar un mximo llamado clmax metamrfico que es ms intenso en el centro del
domo que en la periferia, donde empieza cada vez a hacerse menos evidente. As se dar
lugar a una zonacin metamrfica.
- Retrometamorfismo. Al ascender de nuevo las condiciones fsicas, los minerales
permanecen en estado metaestable por no tener energa suficiente para reorganizarse. Tan
slo si durante el descenso general sufren un pequeo aumento de temperatura, los
minerales se reestructuran parcialmente (retrometamorfismo), sin que se lleguen a borrar la
mineraloga o la textura que alcanzaron durante el clmax.
Al4Si4O10(OH)8
Caolinita
CaCO3 + SiO2
calcita pedernal
CaCO3 + SiO2
calcita cuarzo
Para ilustrar la paragnesis de la roca, la reaccin por la cual una caliza dolomtica con
pedernal a condiciones metamrficas de bajo grado, forma talco, es la siguiente:
3CaMg(CO3)2
dolomita
+ 4SiO + H2O
Mg3Si4O10(OH)2 +
3CaCO3 + 3CO2/
pedernal
talco
calcita
Figura 84. Esquema de Turner (1968): las facies metamrficas en relacin con presin y
temperatura.
Para el metamorfismo regional, ddel de grado alto al de grado bajo, las facies son:
De anfibolita con ambientes entre 450 a 180C; de anfibolita de epidota con ambientes
entre 250 a 450C, y de esquisto verde con ambientes entre 150 a 250C.
Pero una faciies metamrfica no se define en funcin de un slo mineral ndice, sino por
una asociacin de conjuntos minerales.
La facies zeoltica, que representa el grado ms bajo de metamorfismo, incluye zeolitas,
clorita, moscovita y cuarzo. La de esquisto verde, la de ms bajo grado en metamorfismo
regional, puede incluir clorita, epidota, moscovita, albita y cuarzo. La facies de anfibolita,
que prevalece en condiciones de metamorfismo medio a alto, comprende hornblenda,
plagioclasa y almandita, es una facies que tiene lugar donde prevalecen las condiciones
metamrficas de la estaurolita y la silimanita.
La facies de esquisto azul, representada por temperaturas bajas y alta presin, incluye
lawsonita, jadeita, albita, glaucfana, moscovita y granate. La facies de granulita, que
refleja las condiciones de mxima temperatura del metamorfismo regional, tiene como
minerales caractersticos constituyentes, la plagioclasa, la hiperestena, el granate y el
dixido. La facies eclogita, representante de condiciones ms profundas de metamorfismo,
tiene como mineral ndice granates ricos en piropo y onfacita y conjuntos corrientes en
diatremas de kimberlita.
13.5 TEXTURA
Figura 85. Acerca de las fbricas texturales. 1 Granular densa homognea e isotrpica. 2
Granular no densa e isotrpica. 3 Granular clasto-soportada heterognea e isotrpica.4
Granular matriz-soportada e Isotrpica. 5 Laminar orientada y alotrpica (ortotrpica). 6
Fibrosa no orientada e isotrpica. 7. Fibrosa orientada y alotrpica (ortotrpica). 8.
Laminar alotrpica. Curso de M. de Rocas. Alvaro Correa Arroyave. U. Nal de C.
Pero la textura alude, no slo al tamao, forma y orientacin de los minerales, sino
tambin a su arreglo. Existen texturas orientadas y no orientadas, densas y no densas; las
no orientadas, cuando son densas, resultan entrabadas.
Cuadro 18. Textura y fbrica del material rocoso.
O
R
FABRICA MINERAL
TEXTURA
IG
NO ORIENTADA
EN
CLASE
GRAN
O
ENTRABAD
A
Cristalina
Fino
Basalto
Grueso
Granito
G
NE
Piroclstica
O
M
E
T
Cristalina
A
MO
Cataclstic
CEMENTADA
Fino
Toba
Grueso
Aglomerado
CONSO
LIDADA
FOLIADA
Fino
Hornfels
Pizarra
Grueso
Mrmol
Gneis
Fino
Milonita
Filonita
CE
O
R
FABRICA MINERAL
TEXTURA
IG
EN
NO ORIENTADA
CLASE
GRAN
O
ENTRABAD
A
Grueso
Brecha
Fino
Lidita
Grueso
Caliza ooltica
CEMENTADA
CONSO
LIDADA
FOLIADA
CE
a
RF
S
E
Granocristalina
DI
ME
N
RAR
Clstica
Protomilonit
a
Fino
Limolita
calcrea
Arcillolita
Lu
Ca
Grueso
Conglomerado
calcreo
Conglomerad
o arenoso
Lu
Cu
13.6.2 Esquisto. Puede provenir de rocas sedimentarias o gneas como el basalto; posee
metamorfismo de mayor grado que pizarras y filitas; segn el material sea laminado o
fibroso, variar su comportamiento; tiene mayor clivaje que los anteriores y menor que los
gneises; pueden ser micaesquistos biottico o moscovtico -los ms importantes- y
esquistos cuarzoso y calcreo. Los ms importantes, asociados a rocas gneas
ferromagnesianas, son los esquistos talcosos, clortico, de hornblenda y anfibolita. Los
esquistos por regla general tienen una fbrica mineral entrabada y anisotrpica, con textura
cristalina.
En la Serrana de Jarara, al sur de la falla Cuisa, se encuentran esquistos de composicin
variable (estaurolita, biotita y moscovita). Hay sedimentitas pelticas, samticas y calcreas
metamorfoseadas a facies de esquisto verde-anfibolita baja en Santander del Norte. A lo
largo de la falla Guaicramo, y por el Este, hay esquistos clorticos y sericticos
intercalados con filitas, pizarras y cuarcitas. En el graben del Cauca hay esquistos verdes y
azules de magnitud variable y esquistos pelticos y bsicos. En la regin de Gnova y
Barragn, esquistos lawsonticos y glaucofnicos. En la regin Lisboa-Palestina (Caldas)
hay esquistos cuarzosos, grafticos, de color negro, con segregacin de cuarzo lechoso y
metamorfismo de la facies de esquisto verde, adems de esquistos anfibolticos de textura
fina y anfibolitas granatferas.
13.6.3 Anfibolita y serpentinita. Ambas asociadas a rocas bsicas y ultrabsicas; la
primera rica en hornblenda y plagioclasa con cierta foliacin debido a la hornblenda y la
segunda rica en silicatos de Magnesio, muestra tacto suave y jabonoso y es compacta. La
serpentina es el mineral derivado del metamorfismo a altas temperaturas de rocas gneas
como las dunitas y las peridotitas. La anfibolita no posee mica y muestra cristaloblastos
orientados y aciculares, la serpentina muestra cristaloblastos ms finos y superficies
estriadas y pulidas. Ambas rocas exhiben una textura cristalina en una fbrica mineral
entrabada y anisotrpica.
Anfibolitas escasas con hornblenda verde y microclina con textura enrejada, aparecen en la
regin central de la Serrana de la Macarena, e intercalaciones de anfibolita cloritizada en
su regin meridional. Tambin hay anfibolitas con hornblenda y plagioclasa clcica, finogranulares oscuras y con foliacin, al parecer de edad paleozoica, en la carretera MedellnEl Retiro. Hay masas protuberantes de serpentinitas de color gris verdoso a oliva plido,
estructuras de malla, ocasionalmente con granulaciones de magnetita, en el Cabo de la
Vela prximo a la falla Cuisa. Hay metabasaltos del cretceo inferior en fajas alargadas y
orientadas, en la regin de Yarumal.
13.6.4 Gneises. Rocas de metamorfismo de alto grado formadas a partir de rocas gneas o
sedimentarias, por lo que existen muchas variedades (gneis de plagioclasa-biotita,
hornblendfero o de piroxe-granate, etc.). Si proviene de roca gnea como granito o sienita,
se denomina grantico o sientico: el grano es grueso y el clivaje de roca; puede ser
ortogneis, si se asocia a plutones, o paragneis si la roca base es sedimentaria o arcillosa.
Aqu las bandas de cuarzo y feldespatos alternarn con minerales oscuros, fibrosos o
laminares. Adems de los cristaloblastos que conforman las bandas, la roca con una textura
cristalina muestra mica diseminada y una fbrica mineral entrabada anisotrpica.
MONTANAS Y OROGENIAS
Montaa es la elevacin o grupo ellevaciones originadas por fuerzas endgenas
(orognesis) y modeladas y divididas por fuerzas exgenas.
Una clasificacin sinttica de loss tipos de montaa se presenta an como una empresa
muy difcil y aventurada, pues los criterios de clasificacin son muy numerosos. Se puede
adoptar la forma de conjunto, la direccin, la altitud, la antigedad de la fase tectnica
principal o del ltimo levantamiento, las disposiciones estructurales, las redes
hidrogrficas, los paisajes, etc. Los aspectos, volumen topogrfico, aspectos
morfoclimticos y arreglos morfoestructurales, facilitan sta clasificacin.
14.2.1 Volumen topogrfico. La importancia del volumen montaoso vara entre lmites
muy altos, pues existen montaas sencillas de algunos km. cbicos, con una sola cumbre o
restringidas cimas agrupadas. Es el caso de volcanes erguidos en islas aisladas en las
extensiones ocenicas o sobre tierra (el Vesubio por ejemplo), o de las estribaciones
separadas de las cordilleras plegadas.
Los macizos montaosos adoptan muyy a menudo la forma de un arco en media luna
(Jura, Himalaya), doble forma de "S" (Alpes, Andes), a veces muy poco pronunciada
(Urales), otras incluso exagerada (Crpatos). Pero tambin existen montaas de forma
rectangular (Harz, Tian Chang), o de bordes rgidos (Vosgos, Sierra de Crdoba en
Argentina), explicados a menudo por fallas limitadas que enmarcan el levantamiento. Las
formas circulares son excepcionales o estn mal delimitadas (Macizo Central Francs).
La direccin de conjunto de los maacizos montaosos es muy variada. Se observa sin
embargo un predominio de las direcciones submeridianas sobre el continente americano y
en el litoral oeste del Pacfico, y de las direcciones Este Oeste en Eurasia. Actualmente se
considera que la direccin de conjunto de los volmenes montaosos es el resultado del
dibujo y del movimiento de las placas silicas, sin que por esto el problema haya quedado
resuelto.
La altitud de los volmenes montaosos depende de la amplitud del levantamiento ms
reciente y de la degradacin experimentada por las cumbres, pues dadas ambas, proviene
un cierto ajuste isosttico, siendo normal que las cumbres ms altas correspondan a los
levantamientos ms recientes (Everest, Mont Blanc). Tambin las altitudes ms
pronunciadas se sitan en los trpicos pues posiblemente se ha dado una migracin de las
orogenias hacia el Ecuador.
La aireacin del volumen montaosoo est conectada con la importancia de los puertos
(divisorias de aguas) y de los valles, pues los primeros suelen coincidir con fallas o fosas
tectnicas transversales, descensos de ejes de pliegues o ensilladuras. Ni la altitud ni el
nmero de puertos guardan relacin directa alguna con el volumen montaoso. Los valles
cortan ms o menos de manera densa y profunda el volumen montaoso donde los valles
longitudinales se prolongan paralelos a los ejes de las cordilleras por facilidades
estructurales como fajas de rocas blandas, sinclinales, fosas, lneas de falla o de
cabalgamiento.
Figura 87. Magnetismo fsil en el fondo ocenico. Se muestran los grandes perodos del
paleomagmetismo pliocuaternario a uno y otro lado de la cadena del Pacfico Oriental,
registrados en la magnetita de los basaltos ocenicos. En A se muestra la coincidencia entre
los perfiles de anomalas geomagnticas observado y calculado; en B, la expansin del
fondo ocenico e inversiones geomagnticas. Tomado de Qu es la Tierra? Takeuchi y
otros.
Figura 88. Colisin entre placa continental y placa ocenica. El esquema ilustra la causa
de la elevacin de los geosinclinales desde la fase de acumulacin (A), pasando por la de
plegamiento (B) y erosin (C), hasta, la elevacin por ajuste isosttico (D). Tomado de
Qu es la Tierra?, Takeuchi y otros.
14.4 GEODINAMICA
14.4.1 Formas del movimiento de la corteza. Las tres grandes formas del movimiento
de la corteza son dictiognesis, epirognesis y orognesis:
- Dictiognesis. Movimiento que genera grandes abombamientos, arqueamientos,
plegamientos y umbrales sin cambiar la estructura de las rocas.
- Epirognesis. Movimiento causa de regresiones y transgresiones marinas, de formacin
de umbrales y depresiones (geoanticlinales, y geosinclinales) como espacios de erosin y
sedimentacin. Son movimientos lentos de ascenso y descenso de la corteza a nivel macro
pero sin perturbacin ni fracturamiento de estratos.
- Orognesis. Movimientos tectnicos que forman montaas y en general los relieves de
la corteza. Se originan en varios estadios y se acompaan de ciclos magmticos. En la
actualidad el mecanismo orognico casi nicamente aceptado es el de la tectnica global o
tectnica de placas, aunque existen y han existido otras teoras de las que algunas cuentan
con defensores.
anterior y la Antrtica, mientras que Amrica se separ del bloque Euroasitico; la deriva
empez hace 150 millones de aos (Mesozoico) fue intensa hace 50 millones de aos
(Cenozoico) y slo en el pleistoceno tom el planeta su actual fisonoma.
Por la rotacin de la Tierra los continentes se desplazan del polo al Ecuador, donde la
fuerza centrfuga es mayor; simultneamente los continentes se van retardando por
inercia al occidente mientras la Tierra gira hacia el oriente. Por el efecto de
aplanadora en los dos movimientos se pueden explicar montaas as: en el primer
caso el Himalaya y los Alpes en el costado de avance y en el segundo los Andes y las
Rocallosas, sobre el costado occidental.
Figura 89. Placas principales y sus lmites: 1. lmites constructivos, 2. lmites destructivos,
3. fallas transformantes, 4. limites inseguros, 5. direccin de movimiento de placas. Placa
Pacfico PPC, Placa Norteamericana PNA, Placa Suramericana PSA, Placa de Nazca PNZ,
Placa Antrtica PAN, Placa Africana PAF, Placa Eurasitica PEU, Placa Indoaustraliana
PIN.
14.5.4 Tectnica de Placas. De la ltima glaciacin del paleozoico quedan sobre rocas de
varios continentes, huellas que sumadas a sus rasgos comunes permiten ensamblar el
anterior Pangea. Los pasados depsitos de tillita dejaron surcos sobre la roca de base que
advierten la posicin ensamblada de los continentes en la pasada edad del hielo. Esas
direcciones concordantes se explican por la direccin de avance y retroceso de los hielos
en ese perodo. Resulta interesante estudiar si los depsitos de arena de pasados ambientes
elicos muestran una direccin concordante a la de los vientos en el hipottico ensamblaje
del Pangea.
En 1950 se descubre el paleomagnetismo y se advierte con l un desplazamiento
continuo de los fondos ocenicos; en las rocas se ha fosilizado la alternancia en la
direccin del dipolo magntico terrestre con perodo del orden de los 700 mil aos. En
el fondo ocenico las rocas no superan los 150 millones de aos de antigedad, mientras
que en los continentes alcanzan los 3000 millones de aos. Supuestamente el fondo
ocenico est regenerndose de continuo: el borde constructivo de las placas lo
constituyen las dorsales ocenicas, el borde destructivo las zonas de subduccin
(mrgenes continentales activos y arcos de islas) y el borde pasivo de ellas son las fallas
de transformacin. La corteza de la Tierra se conforma por doce placas, subdivididas en
otras menores.
Respecto al flujo convectivo la direccin del desplazamiento de las placas puede ser
concordante; si el flujo contribuye el desplazamiento, o contraria si el desplazamiento
de la placa tiene que vencer la friccin del flujo convectivo.
TIEMPO
(millones de aos)
2
15 a 25
Eoceno
65
Jursico
135 a 180
FASE DE
PLEGAMIENTO
Fase pasadeniense (Coast Rangers, Sierra Nevada)
Orogenia de Coast Rangers
Plegamientos laramienses (Montaas Rocosas)
Plegamientos nevadienses (Sierra Nevada, Andes)
PERIODO
TIEMPO
(millones de aos)
FASE DE
PLEGAMIENTO
Prmico
225 a 280
Revolucin apalachiana
Devnico
345 a 400
Ordovcico
440 a 500
Precmbrico
570 a 700
Algnquico
700 a 1000
Arcaico
1000 a 2000
14.6.2 Velocidad del proceso. Hay que admitir que una velocidad orognica de 10 cm
por siglo puede acelerarse y se puede citar como ejemplo la pennsula Idu en Japn que se
eleva 20 cm cada ao. Tambin depsitos de sedimentos rtmicos como flyschs y molasas
suponen perodos de levantamientos bastante superiores a los 300 mil aos.
Se deduce de lo anterior que la orrognesis es un proceso lento y continuo cuyo ritmo
desigual puede dar lugar a paroxismos que no aparecen mundialmente ni de manera
simultnea. Se puede por otra parte disociar la orognesis de la tectognesis, pues es
posible que los movimientos de cobertura aparezcan continuos, mientras que el
levantamiento del zcalo procede por sacudidas.
Terreno Cajamarca
- Lmites.
E-W: >Irregulares, a ambos lados del eje de la Cordillera Central. Valle superior del ro
Magdalena. Localmente en la parte central de la Cordillera Occidental en el Departamento
del Valle del Cauca.
SISMOLOGIA
Para entender la importancia de los sismos, como materia en la formacin del ingeniero,
pueden compararse los efectos de varios tipos de desastres naturales, tanto histricos como
proyectados.
Tabla 17. Comparacin entre varios tipos de desastres naturales.
Tipo de desastre
2 - 3 millones de personas
Terremoto
Tsunami
de 1876, Baha de Bengala, grandes
origen ssmico
olas de marea matan 215 mil
personas
Tsunami
de Agosto 27 de 1883, Krakatoa,
origen volcnico olas de marea matan 36.400
personas
Erupcin
volcnica
1 - 2 millones de personas
Tifn o huracn
Tormenta
Noviembre
26
de
1703,
Inglaterra, una tormenta caus 8
mil muertes en el Canal
10 - 20 mil personas
Corrimiento de
tierras
Alud
10 20 mil personas
lmites entre las placas corticales, e incluso en su interior donde pueden producirse
acumulaciones de tensiones que superen la competencia elstica de las rocas. La ruptura de
las rocas debajo de los volcanes se produce debida a los movimientos de ascenso de
magma y a la liberacin explosiva de gases volcnicos. Siendo esto as, en todo momento
existen en el mundo diversos sectores, grandes o pequeos, en que los esfuerzos elsticos
acumulados en la corteza terrestre hacen que las rocas que all se encuentran estn muy
prximas a su punto de rotura probable.
Figura 91. Teora del rebote elstico: 1. deformacin elstica, 2. fisuras de tensin, 3.
fisuras de tensin y compresin, 4. fallamiento y liberacin de la energa de deformacin
por ruptura.
producido por el mismo sistema de fallas cuando se estimaba que el intervalo activo de la
falla era cercano a los mil aos. La ocurrencia de rplicas y la extensin de la lnea de
ruptura sobre la falla Nojima, sugieren que ste terremoto fue causado por una ruptura de
40 Km. en el sistema de fallas que forma parte de la microplaca Osaka.
16
PARAMETROS DE UN SISMO
15.4 LA SISMOLOGIA
En la Tierra el agua juega un pappel fundamental en la explicacin de los sismos. La
construccin de embalses sobre fallas geolgicas, induciendo sismos someros de relativa
importancia, y la presencia de sismos en la Luna sin hidrosfera as lo seala.
- La velocidad de ascenso del maggma, como su volumen, suelen inferirse por la magnitud
de los sismos y desplazamiento temporal de los focos ssmicos. La interpretacin de stos
fenmenos puede corroborarse a veces por la dinmica que muestre la extensin del
campo o de deformaciones (disminuyendo) y la intensidad de las deformaciones
(aumentando) en superficie.
-
por
corrimientos
insulares
y
variaciones del nivel
de aguas, generando
desastres
significativos.
Adaptado de La
Tierra, Salvat.
- Ruido ssmico. Puede ser natural como el producido por mareas terrestres, olas, viento; o
artificial como el producido por vehculos en movimiento, etc.
15.4.2 Ondas ssmicas. Pueden ser de cuerpo (interiores) como las P y las S, y
superficiales como las de R y L.
- Ondas de cuerpo. Las ondas P son compresionales, las partculas se desplazan en la
direccin del movimiento, son las primeras en aparecer en el registro por ser las ms
rpidas. Las S o de cortante, ms lentas, llegan de segundas; las partculas se mueven en
direccin transversal al movimiento, hacen ms daos por tener mayor amplitud, por ser
ondas de cortante no cruzan lquidos.
Figura 94.
Ondas
ssmicas.
1. Onda P,
2. Onda S,
3. Onda R,
4. Onda L,
t tiempo, a
amplitud.
Las ondas ssmicas son la transfoormacin de la energa potencial en energa cintica. Las
ondas P son debidas a la elasticidad de volumen del material, mientras las ondas S, son
debidas a la elasticidad de la forma del medio de transmisin.
La velocidad media aparente de prropagacin de las ondas P oscila entre 8 y 13 Km./seg y
para las ondas S entre 4.5 y 8.5 Km./seg.
- Ondas superficiales. Despus de las anteriores llegan las ondas R y las L (Rayleigh y
Love), en las ondas R las partculas se mueven describiendo elipses sobre un plano vertical
en la direccin del movimiento. Si el medio es slido la partcula retrgrada arriba y
avanza abajo; si es lquido lo contrario. En las ondas L la elipse est en un plano horizontal
transversal a la direccin del movimiento.
Las ondas superficiales se formann a partir de las interiores; son ondas largas porque tienen
mayor amplitud y su propagacin es lenta (3 a 4 Km./seg). Por los efectos desastrosos que
producen se llaman sacudidas del "terremoto". Cualquiera que sea su intensidad, las
sacudidas pueden ser bruscas u ondulatorias; las primeras se caracterizan por empujes casi
verticales y las segundas por empujes que se comunican oblicuamente.
Figura 97. Sismo por corrimiento. Se ilustra el mecanismo focal de desgarre, asociado a
una falla de rumbo.
15.4.5 Amplificacin ssmica. Un frente de ondas en la roca suele tener altas frecuencias y
en consecuencia alta energa. Cuando las ondas pasan a los depsitos sobreyacientes se
amplifican: bajando la frecuencia aumenta la amplitud, pues la energa trata de
conservarse.
En depsitos mal consolidados, laa intensidad puede incrementase en un grado, y en medio
grado ms cuando el nivel fretico est a menos de 10 metros de profundidad. Igualmente
las estructuras menos rgidas, como las de bahareque, suelen sufrir mayor dao cuando se
construyen sobre sitios de suelos deformables para los cuales se recomienda la
construccin de estructuras rgidas.
Figura 98. Espectro de respuesta de un sismo: Izquierda, suelo firme, Derecha, suelo
blando, 1. espectro modelado, 2. espectro propuesto, A. aceleracin, T. Perodo.
Obsrvense la diferencia de altura en las mesetas y de las frecuencias a las cuales se dan las
mximas amplitudes.
La rigidez de los suelos depende de la potencia de los depsitos como de las caractersticas
de compacidad para los suelos gruesos, o de consistencia para los suelos finos.
Posiblemente la topografa y geometra de los depsitos se constituyan en factores
relevantes.
Si las estructuras como casas y cconstrucciones bajas suelen tener frecuencias naturales de
oscilacin de 10 Hz, y edificaciones esbeltas frecuencias menores que 1 Hz, resulta
conveniente construir casas en suelos blandos y edificios en suelos duros, evitando el
fenmeno de resonancia.
Colombia tiene un Cdigo colombiaano de construcciones sismoresistentes, elaborado por
la asociacin colombiana de ingeniera ssmica y aprobado por decreto 1400 de 1984.
Tiene una Red Ssmica Nacional administrada por el Ingeominas y Redes Regionales en el
Valle (OSSO) y en el Eje Cafetero-Tolima. Tambin un Sistema Nacional para la
Prevencin y Atencin de Desastres, creado en 1990.
En un ao hay 154 sismos m = 6 y 17 m = 7; cada tres aos y medio hay uno m = 8.6; cada
90 aos solo uno m = 9; Tumaco en 1906, Japn en 1923 y Lisboa en 1755 son los
mximos terremotos registrados, todos con una magnitud m = 8.9 y un nmero de vctimas
estimadas de 700, 143 mil y 30 mil a 60 mil respectivamente.
Segn la teora de la brecha se pueden hacer pronsticos buscando sombras ssmicas, es
decir, lugares ssmicos con un perodo transcurrido sin la ocurrencia de un terremoto
probable. Para el 2000 se esperaba otro sismo de magnitud 6 o 7 en Caldas porque los
de esta magnitud, asociados a una misma fuente sismotectnica (zona de subduccin),
tienen perodos entre 20 y 30 aos en esta regin. En efecto, en 1994 y 1995 se dieron
dos sismos asociados a esa fuente, uno al occidente de Tulu y otro al de Manizales.
del terreno tambin se caracterizan por ser cclicas y rpidas resultando por ello sometidos
los suelos a condiciones de cargas dinmicas bajo condiciones no drenadas (si el suelo est
saturado el agua no tiene tiempo de salir).
El comportamiento del suelo ante sismos y en condiciones saturadas es preocupante
porque, para grandes deformaciones por esfuerzos de corte, se puede producir una
acumulacin gradual de la presin de poros dentro del depsito de suelo, en detrimento de
los esfuerzos efectivos, tal que si el nmero de aplicaciones de carga resulta suficiente, los
esfuerzos efectivos se anulan, quedando el suelo licuado si su resistencia al corte es de tipo
friccional; el suelo as se ha transformado en un pantano. Despus del proceso y cuando las
presiones de poros se han disipado el suelo volver a su condicin hidrosttica sufriendo
densificacin por reacomodo de su estructura (el pantano se vuelve tierra firme y se
asienta).
- Algunas lecciones. Para resaltar la importancia de una evaluacin de las caractersticas
de los depsitos blandos ante solicitudes dinmicas y la necesidad de ubicar acelergrafos
sobre depsitos blandos y rocas del basamento, como fase fundamental para los estudios
de microzonificacin ssmica, se muestran los siguientes ejemplos: en los terremotos de
Chile y Alaska (1991) hubo fallas de laderas, asociadas a efectos combinados del
incremento de los esfuerzos cortantes en el suelo y las amplificaciones locales por
topografa, en estratos arcillosos. En el terremoto de Mjico (1985) y en el de Loma Prieta
(1989) en los depsitos de suelos finos blandos, con espesores de hasta 100 y 200 metros
respectivamente, las amplificaciones de las aceleraciones horizontales mximas fueron de
2 a 4 veces, mientras las de las aceleraciones espectrales mximas fueron de 8 a 15 veces y
de 3 a 6 veces respectivamente. Estos terremotos cambiaron completamente los conceptos
sobre la respuesta de las arcillas blandas ante cargas ssmicas. Experiencias tericas en el
Valle de Ashigara Japn (1992) muestran que en la prctica es difcil evaluar la respuesta
dinmica de depsitos aluviales o coluviales que incluyan diferentes tipos de suelos y
cambios topogrficos simultneamente.
- El resultado. El producto importante derivado del conocimiento de las caractersticas de
la respuesta ssmica de los depsitos de suelos, en las zonas habitadas, es la mitigacin o
reduccin del riesgo ssmico. Gracias a la instalacin de una red ssmica y de
acelergrafos, se le permite a la ingeniera ssmica aplicar sus metodologas, tcnicas y
estrategias, no slo para evaluar la vulnerabilidad de las construcciones y obras ya
ejecutadas y construir las nuevas de manera segura, sino tambin para modificar el nivel de
seguridad o de servicio de las estructuras que lo ameriten, de acuerdo a su resistencia, a su
funcionalidad y a su vulnerabilidad.
Calificativo
Valor
S
1
2
3
4
P
1
2
3
4
T
1
2
3
4
M
1
2
3
4
1 - 16
16 - 36
36 - 54
54 - 72
>72
- 3 Etapa. Se lleva esta informacin de una forma adecuada a los usuarios para que se
establezcan planes de manejo del uso de la tierra, ordenacin fsica del territorio y planes
de prevencin de desastre ssmico. Este plan se puede llevar a cabo por medio de
conferencias, foros y un pequeo folleto que explique en forma concisa el uso del mapa de
microzonificacin ssmica.
- Limitaciones. La metodologa permite una aproximacin de las reas con amenaza de
amplificacin ssmica. El mtodo identifica reas donde se debe tomar en consideracin
las caractersticas de las condiciones geolgicas superficiales (suelos) y ayuda a definir los
factores de amplificacin dinmica para perfiles de suelo firme, blando y muy blando,
tambin permite orientar recursos a estudios geolgicos, geotcnicos y geofsicos para el
desarrollo de la infraestructura urbana.
Figura 99
sismotect
riesgo, 2.
bajo ries
Surameric
ecuatorian
Cauca, 10
Bucarama
Fuentes: R
Asociacin
Sistema N
de Desastr
La falla del Cauca recorre los departamentos de Nario y Cauca. La falla de Palestina
cruza los departamentos de Tolima, Caldas, Antioquia y Bolvar. La falla de Santa MartaBucaramanga afecta a los departamentos de Cundinamarca, Boyac, Santanderes, Cesar y
Magdalena.
La falla Guaicaramo cruza los deppartamentos del Meta, Cundinamarca, Boyac y Arauca.
Tambin se han registrado sismos en Puerto Carreo, Putumayo y San Andrs.
15.6.2 Amenaza ssmica en el Eje Cafetero. El Eje Cafetero est localizado en una de
las zonas de alto riesgo ssmico de Colombia. Los sismos de 1938, 1961-62, 1979 y 1985
ponen en evidencia una fuente ssmica de importancia, generadora de sismos de magnitud
cercana a 7 grados e intensidades de VII, la que por la profundidad (70 a 100km.) y
posicin de los focos (basamento de la Cordillera Occidental) se ha relacionado con la
zona de subduccin de la Placa de Nazca (Pacfico). Las aceleraciones registradas, han
alcanzado valores del 11% de la gravedad.
Pero las fallas del sistema Caucaa-Romeral y las que delimitan la fosa tectnica del
Magdalena son dos fuentes ssmicas que merecen consideracin en esta poblada regin.
Los terremotos superficiales de Popayn 1983 y Quindo 1999, con magnitud 6 e
intensidad VIII, anuncian una segunda fuente ssmica de implicaciones diferentes. Las
aceleraciones en los depsitos mal consolidados, han alcanzado aceleraciones hasta 5
veces superiores a las registradas en los sismos profundos, aunque en intervalos de tiempo
muy pequeos.
Esta temtica ha sido uno de los principales objetivos de tcnicos y cientficos que laboran
en el Programa de la Red Ssmica del Eje Cafetero y el Tolima, para poder llegar a lo que
se conoce como respuesta ssmica. Es importante sealar que las tres ciudades capitales de
la conurbacin cafetera, estn sobre potentes abanicos asociados a depsitos
fluviotorrenciales de origen volcnico, asociados a los ros Chinchin, Otn y Quindo. El
de Manizales anuncia levantamiento desde el terciario tardo hasta el holoceno. La
formacin Manizales con sus depsitos fluviotorrenciales a la altura de Chipre y Villa
Kempis, anuncia el levantamiento respecto a Villamara y Morrogacho.
Las caractersticas sismotectnicas de la regin apenas empiezan a conocerse y el
catlogo de informacin ssmica se remonta apenas a algunas dcadas, manteniendo
lagunas, imprecisiones e inconsistencias. No se sabe an como se atena la intensidad en
funcin de la magnitud y distancia focal del sismo y a lo sumo podramos suponer que la
actividad ssmica del futuro tendr alguna semejanza con la del pasado. An deber
caracterizarse mejor las fuentes sismotectnicas identificadas y conocer otras que puedan
provocar sismos destructores aunque locales.
Como no es posible an, predecir los fenmenos ssmicos de un modo determinista se ha
recurrido a modelos probabilsticos cuya eficacia depende de la validez, cantidad, calidad y
extensin de los datos que alimentan el modelo. Pero dada la limitacin en nuestras bases
de datos, se ha buscado representar la historia ssmica con la recurrencia de las magnitudes
generadas por las diferentes sismofuentes, asumiendo su localizacin y unas determinadas
MOVIMIENTOS MASALES
Son los movimientos de la roca y del material no consolidados, en respuesta a la atraccin
de la gravedad. El agua, el hielo y el viento son agentes geolgicos de erosin. Aunque los
medios de transporte son variados; entre los principales figuran los ros.
Los agentes de estos procesos extternos estn impulsados fundamentalmente por dos
fuerzas: la energa del Sol y la gravedad. Estos procesos actan en sentido inverso a
procesos internos que regeneran el relieve.
Son varias las causas que condiciionan el modelado de las rocas y las distintas
morfologas. Entre stas podramos destacar tres: la tectnica, la climatologa y el tipo de
roca.
Las fuerzas internas son las prinncipales responsables de las formas a gran escala que se
observan sobre la superficie del planeta, como cordilleras y depresiones. Aparece aqu la
climatologa influenciando los agentes geolgicos externos que provocan erosin. En las
regiones montaosas fras el hielo, en las regiones ridas el viento y por una y otra parte el
agua, que es el principal agente modelador de las regiones templadas.
Figura 100. Perfil idealizado de una ladera: 1. zona de infiltracin, 2. ladera desnuda, 3.
ladera de acumulacin, 4. talus, 5. coluviones, 6. aluviones, 7. ro, 8. interfluvio, 9. ladera
convexa, 10. Ladera cncava, 11. Ladera recta, 12. Borde de cauce. Adaptado de Manuel
Garca Lpez, curso de estabilidad de taludes, U. Nal.
Como el fenmeno de la erosin poor corrientes de agua, y por glaciares y desiertos, se
ver adelante, slo se considera en este aparte el de los movimientos de masas por ser estos
los ms significativos cuando se evalan las amenazas naturales en zonas de montaa.
16.1.1 Parmetros que influyen en el movimiento masal. Los parmetros que influyen
en la inestabilidad de las masas son:
- El tipo de material (clase de rrocas, capa alterada y tipo de cobertura).
- Pendiente (gradiente, forma y llongitud de las laderas).
- Condiciones hidrolgicas (infilltracin, permeabilidad, profundidad del agua subterrnea
y cantidad de agua).
- Procesos morfolgicos (erosin fluvial e hdrica y movimientos masales).
- Parmetros externos (como la diistribucin de la pluviosidad, es decir, relacin
intensidad-perodo, la sismicidad y el vulcanismo).
Accin
Consecuencia
Medidas
Impacto
Deslizamiento
Escorrenta
Descubrimiento
Empradizado, mateado
Plantacin protectora
Captacin y recubrimiento
Erosin laminar
Surcos o crcavas
Profundiza cauces y
erosiona laderas
Desgasta el relieve en
los interfluvios
Obras de disipacin y
plantacin protectora
Obras transversales,
reforestacin
Descubrimiento
Mateado y plantaciones
Barreras cortaviento vivas
Infiltracin
Escorrenta
(arroyamiento)
Difusa
Concentrada
Fluvial
(corrientes)
Lineal
Areolar
Elica
(viento)
Levantamiento
Abrasin
Desgaste
Adaptado de Heber Soto y Carlos E. Escobar. Control de la erosin, Cramsa, 1984.
- Variaciones del material y otros. Como cambios en la naturaleza del suelo (por
meteorizacin o por alteracin natural o artificial de los materiales), esfuerzos dinmicos
(sismos, trfico, etc.), sobrecargas artificiales e intervencin del hombre (talas,
construcciones, etc.)
Cuadro 21. Perfil de un suelo residual.
FABRICA
Fbrica
Textural
Heredada
VI
--V
Fabrica
Textural y
Estructural
Heredada
IV
--III
HORIZONTE
Suelo
residual
Roca
meteorizada
DESCRIPCION
AFALLAMIENTO
Suelo residual
------------roca completamente
descompuesta
Erosin
Roca altamente
descompuesta
------------roca modera/
descompuesta
Fallas planas,
volcamientos y curvas
-------------inicia el control
estructural
-------------Superficie
Irregular
FABRICA
Fbrica
Estructural
Heredada
HORIZONTE
II
--I
Roca no
meteorizada
DESCRIPCION
Roca dbil/
descompuesta
------------roca fresca
AFALLAMIENTO
Falla en cua o planar,
cada
-------------Superficie curva en roca
triturada
En las causas intrnsecas hay quee tener en cuenta los siguientes factores inherentes a los
materiales:
- Factores relacionados con la coomposicin y fbrica textural (como textura mineral, de
diques que intruyen la roca).
- Factores relacionados con el esstado de alteracin de los materiales o de degradacin
mecnica.
- Factores relacionados con la acctitud estructural, es decir, con la disposicin de los
materiales los cuales pueden estar orientados, favorable o desfavorablemente.
- Cambios en el estado inicial dee los esfuerzos.
Las causas detonantes pueden ser naturales como la lluvia, el sismo (evaluado en trminos
de aceleracin de la gravedad) y la erosin, o artificiales como cortes, llenos,
deforestacin, etc. En la evaluacin de la amenaza estos se constituyen en factores
detonantes.
16.2.2 Causas detonantes. En los detonantes hay que tener en cuenta los rdenes de las
amenazas. Las amenazas de primer orden no son causadas por otras amenazas pero pueden
ser detonantes de las de segundo orden. Las de tercer orden son causadas por las de
primero o segundo orden. Estas son:
- Primer orden: sismos, huracanes, erupciones volcnicas y lluvias.
- Segundo orden: deslizamientos, maremotos, inundaciones, sequas.
- Tercer orden: aludes, avalanchas, flujos.
16.2.3 Causas contribuyentes. Las causas contribuyentes son similares a las causas
detonantes o a las intrnsecas, pero su accin se limita simplemente a la anticipacin del
evento. Son aquellas que afectan de alguna manera las propiedades intrnsecas del sistema
o que agravan el factor detonante del evento. Por ejemplo la remocin del soporte (natural
o artificial), el sobre empinamiento (por accin hdrica), las sobrecargas (construcciones,
saturacin, deposiciones).
En la evaluacin de las causas coontribuyentes hay que tener en cuenta los siguientes
factores:
- Factores relacionados con la coomposicin de la roca.
- Factores relacionados con la deegradabilidad de la roca.
- Factores relacionados con la esstructura geolgica.
- Factores por ambiente sismotecttnico o volcnico.
Falla en taludes de suelo. Para comprender algo acerca del papel de la friccin y
la cohesin en una masa de suelos, tomemos un talud que ha de fallar, no por
deslizamiento superficial sino por movimiento del cuerpo del talud. Nos interesa
el segundo caso donde la falla puede ser traslacional o rotacional segn el tipo de
suelo.
17
Figura 101. Fallas en suelos: A. Falla traslacional, B. Falla rotacional. Segn Manuel
Garca Lpez, curso de estabilidad de taludes, U. Nal.
- Suelos friccionantes. Por ejemplo arenas. La falla en este caso es traslacional o plana.
El factor de seguridad FS est dado por el cociente entre las fuerzas resistentes FR y las
fuerzas actuantes FA. As, la estabilidad supone factores de seguridad mayores que uno.
FS = FR/FS =
FS = tan /tan
= ngulo de friccin
interna del material
= inclinacin del talud. Si
excede al ngulo , se da la
falla.
Figura 102. Falla de un talud friccionante. Obsrvese la geometra plana de la superficie de
falla.
- Suelos cohesivos. Por ejemplo arcillas. La falla es rotacional y su geometra tiende a ser
circular. El factor de seguridad FS est dado por el cociente entre el momento resistente
MR de las fuerzas resistentes FR y el momento actuante MA de las fuerzas actuantes FA.
FS = MR/MA
FS=FRxR/FAxd
FS=cLR/Wd
c = cohesin
L = longitud de la falla
R = radio del crculo de falla
W = fuerza que ejerce la masa
d = distancia de la fuerza W al
centro de curvatura O
Figura 103. Falla de un talud cohesivo. Obsrvese la tendencia circular de la superficie de
falla.
- Angulo de friccin y fuerza de friccin. Para encontrar la relacin entre el ngulo
de friccin interna y la fuerza unitaria de friccin interna del material f, supongamos un
depsito de arena de forma cnica, reposando sobre una superficie horizontal como
muestra la figura 104.
Al verter los granos sin impulso la pendiente del talud alcanza un lmite de estabilidad
crtico bajo el ngulo . Cualquier grano de peso W en lla superficie del depsito estar
sometido a un par de fuerzas en equilibrio: W sen , como fuerza que acta tratandoo de
rodar el grano, en direccin paralela con la superficie del talud, y, f W cos como fuerza
que se opone, sosteeniendo el grano, y en direccin opuesta a la anterior, siendo W cos
la componente del peso W que resulta normal a la superficie.
De igualar las dos fuerzas que actan
sobre el grano de arena a lo largo de la
cuesta, obtenemos f, as:
W sen ' = f W cos '
De esta se obtiene el coeficiente de
friccin f :
f = tan
Figura 104. Grano de arena en equilibrio crtico, sobre un talud. El ngulo de inclinacin
del talud es el mismo que hace la fuerza normal al talud, con la del peso W del grano de
arena.
Se puede interpretar ste valor dde f como el porcentaje de fuerza del peso W, que debe ser
superado para provocar el volcamiento de cualquier grano sobre la superficie del depsito.
- Conclusin. Para el suelo friccionante donde la falla tiende a ser traslacional, el factor de
seguridad es el cociente de fuerzas y lo crtico es la inclinacin del talud; en los cohesivos,
donde la falla tiende a ser rotacional, el factor de seguridad es el cociente de momentos y el
factor crtico suele ser la altura del talud.
Adems se puede inferir el papel de los sistemas radiculares profundos tpicos de los
bosques, que incrementan la resistencia al corte del suelo en la superficie de falla y drenan
el suelo por el mecanismo de transpiracin; adems, el del follaje multiestrato que reduce
el volumen de agua lluvia que alcanza el sauelo, gracias al papel de retencin del follaje.
Se considera que no es significativo el efecto del peso de los rboles y que los primeros
aspectos suelen superar el efecto negativo de la infiltracin a causa de la mayor rugosidad
de la cobertura vegetal.
16.4 CLASIFICACION Y DESCRIPCION DE LOS MOVIMIENTOS DE MASAS
Es importante una taxonoma que eexplique los mecanismos de deslizamientos de tierra y
roca en el medio tropical andino, pues los fenmenos naturales no se producen siempre de
una misma manera regular y uniforme y bajo condiciones simples y homogneas. Con una
clasificacin capaz de abarcar todas las especies y gneros del fenmeno se pueden
elaborar modelos y teoras tiles en el anlisis y clculo de los fenmenos que han de ser
prevenidos o corregidos.
16.4.1 Clasificacin de los movimientos masales. Una primera aproximacin, puede
ser la de discriminar los flujos rpidos y los deslizamientos, es decir los fenmenos de
transporte de masas y de desplazamiento de masas.
El transporte de masas se da en avalanchas, flujos, fenmenos de escurrimiento y
deyeccin de materiales. Los desplazamientos de masas, se dan en fenmenos de
reptacin, desprendimientos, deslizamientos, subsidencias (cavernas de erosin y
disolucin) y propagacin lateral de materiales.
Una segunda aproximacin es la cllasificacin de los movimientos por su rapidez. Se
consideran movimientos rpidos los deslizamientos de tierra, flujos de lodo, flujos de
tierra y desarrollo de taludes. Se consideran movimientos lentos el resbalamiento, la
solifluxin y los glaciares de roca.
Los deslizamientos pueden ser profundos (sin control estructural), cadas de detritos (con
control estructural) y deslizamientos de rocas (con control estructural). Los deslizamientos
pueden ser rotacionales (superficie de falla curva y suelo cohesivo) o traslacionales
(superficie de falla plana y suelo friccionante).
La reptacin o reptamiento (flujo lento) se reconoce por la ondulacin del terreno, el
desplazamiento de lneas de acueducto, la inclinacin de postes y rboles. La velocidad se
excita en pocas de invierno aunque en los ms profundos sta es ms uniforme. Hay
reptacin de suelos en zonas interfluviales (material inconsolidado y hmedo), reptacin
de rocas en capas inclinadas hacia valles y reptacin de talus (fragmentos de roca
acumulados en cantiles).
COMO
OCURRE
CUANDO
OCURRE
COMO EVITAR
Movimientos
plsticos
Reptacin por
las camadas
superficiales
Movi. lentos de
rastreo,
movilizando
slo una parte de
la resistencia al
corte
Movimiento
constante
acelerado
durante la
poca
lluviosa
Impermeabilizaci
n de la superficie
y drenaje
superficial
O viscoso
Deslizamient
Movimientos
Corte hecho
Lo anterior ms
CLASE
COMO
OCURRE
CUANDO
OCURRE
o de "talus"
continuos de
antiguos
depsitos de
laderas
subdrenaje con
drenes
horizontales o
galeras filtrantes
Deslizamient
os a lo largo
de superf.
Deslizamient
os planos o
traslacionales
Asentamientos
del manto
relativamente
delgado sobre la
superficie de la
roca de fondo
al pi de un
"talus"
durante la
poca
lluviosa
Rotura
durante o
despus de
precipitacione
s con ms de
100 mm/da
durante el
invierno
con cohesin
y friccin
Deslizamient
os
rotacionales
Deslizamiento
de suelos
residuales o
masa saproltica,
eventualmente
con bloques de
roca
Deslizamient
os
estructurales
de
Deslizamient
os de cuas o
placas de roca
Deslizamiento a
lo largo de
discontinuidades
planas
Rotura
repentina
durante o
despus de
tormentas con
ms de 100
mm/da, pero
no
necesariament
e
Anclaje de rocas y
estructuras
ancladas
Masas
rocosas
Deslizamient
o de masas
rocosas muy
fracturadas
Similar a los
deslizamientos
planares y
rotacionales
Durante la
poca
lluviosa
Cada de
rocas
Desmoronamien
to de bloques de
roca (boulders)
Flujo de masa
barrosa
Erosin o
licuacin de
camadas
superficiales
Flujos rpidos
Durante
tormentas con
precipitacione
s de ms de
50 mm/hora
en pocas
lluviosas de
COMO EVITAR
Lo mismo con
cambio de
configuracin del
talud, canales
colect., bermas en
el pie y muros de
contencin.
Si son moderados
se construyen en
la vaguada
estructuras
disipadoras para
evitar la
incorporacin de
CLASE
COMO
OCURRE
CUANDO
OCURRE
COMO EVITAR
aos secos
Flujo de
bloques de
roca y
"boulders"
Demolicin de
masas rocosas
muy fracturadas
Hay monitores de flujos que se innstalan en las vaguadas de los ros con el propsito de
generar alarmas tempranas para anticipar el aviso de eventos importantes que amenazan
zonas pobladas aguas abajo de las corrientes. Consisten aquellos en cables horizontales
tendidos transversalmente a una altura conveniente, para que flujos de cierta altura los
revienten, interrumpan un circuito elctrico y se genere una seal telemtrica de alarma.
- Flujos de tierra. Movimiento plstico de depsitos de tierra no consolidados, se
diferencia de los anteriores porque el movimiento es muy lento pero perceptible. Los
bloques conservados en la parte alta emulan a los desplomes, mientras las partes ms bajas
fluyen manteniendo su carcter plstico.
- Fallas de taludes. Son desprendimientos de fragmentos de roca provenientes de
acantilados que caen en una serie de saltos libre, rebotes y deslizamientos. La pendiente
del talud vara con el tamao y forma de los fragmentos de roca, pero rara vez supera los
40 de inclinacin con el horizonte.
- Aludes. Movimientos tpicos de zonas estacionales causados en terrenos montaosos,
dado que la pendiente crtica de la nieve es 20. Cuando las laderas superan dicha
inclinacin, si no hay bosques o sistemas artificiales que generen rugosidad, durante el
invierno, en caso de presentarse una mala estratificacin de la nieve o de sobrevenir la
accin del agua de deshielo por la llegada de la primavera, se provoca un alud de nieve,
piedras, etc.
- Resbalamiento o reptacin. Se da incluso en pendientes suaves y en climas templados
y tropicales, cuando el material no consolidado, en estado hmedo, fluye sin dejar marcas
superficiales sobre la cubierta vegetal, como fisuras o quiebres en la cubierta. Otras
evidencias pueden anunciarlo, por el flujo los rboles y postes se inclinan y los
pavimentos, conducciones y estructuras se agrietan y dislocan.
Tabla 19. Diferencia entre reptacin y deslizamiento
Reptacin
Deslizamiento
desarrollan haloisitas y alfanas (Cauca, Nario y zona cafetera). Las lateritas son suelos
tpicos del Cauca y los Llanos Orientales.
Adems de un clima con contrastes de temperatura y precipitacin, existen factores
tectnicos.
La precipitacin es alta en Choc y el margen llanero, moderada en la zona cafetera y
baja en las zonas desrticas de Colombia (Guajira, Alto Magdalena, Villa de Leiva).
Colombia en su zona andina, tienee fallas, muchas activas, mostrndose en sus laderas
inestables zonas con intenso fracturamiento donde los materiales presentan trituracin y
brechamiento. El occidente est afectado por las fallas de Romeral y Palestina (rumbo) y el
oriente por el sistema de las fallas frontales de los Llanos (inversa). Ambas son de alto
riesgo ssmico.
La falla geolgica condiciona el drenaje interno y tras todo ello se presenta una
cronoestratigrafa en repetidas ocasiones desfavorable puesto que en los estratos de
diferentes edades se presentan contrastes de permeabilidad, zonas dbiles, etc.
- Incremento de la resistencia.
- Jerarquizacin de prioridades.<
- Jerarquizacin de estudios.
16.6.3 Estudio econmico del riesgo. La ingeniera es un compromiso entre tres cosas:
seguridad, economa e informacin. Con buena informacin sin sacrificar la seguridad, se
puede obtener economa en los diseos. Para obtener informacin se deben invertir
recursos (muestreos y ensayos), pues sin sta no se podrn hacer anlisis y se caer en la
improvisacin, fuente de los altos costos o de la inseguridad.
A continuacin se relacionarn algunos elementos para el estudio econmico del riesgo.
Figura 106, Evaluacin del riesgo ssmico. Grficas de Costo probable (CP) vrs.
Resistencia (izquierda) y de probabilidad de falla (Pf) vrs. Magnitud del evento (derecha):
los Costos esperados (Ce) son la suma de las funciones Csto usual (Cu) y Costo de falla
(Cf). El nivel de riestos (Nr) es el producto de las funciones de Siniestralidad y Frecuencia
del evento. Segn Alvaro J. Gnzlez, curso de Estabilidad de Taludes, 1997.
- El costo. El estudio de costos de una estructura involucra el concepto de resistencia. El
costo usual, que aumenta con la resistencia que se le quiere dar a la estructura es una
funcin directamente proporcional, mientras el costo por falla, dado el evento, es
inversamente proporcional a la resistencia de la estructura.
El costo finalmente resultar sieendo el de construir la estructura con una resistencia dada,
ms el de repararla despus del evento. Se observa en la grfica que el nivel adecuado de
resistencia es el mnimo de la funcin denominada Costo esperado (Ce), que no coincide
con el mximo ni con el mnimo de resistencia factible en la estructura.
- Nivel de riesgo. De otro lado, se pueden relacionar la probabilidad de falla de una
estructura afectada por un evento de magnitud dada y la probabilidad de ocurrencia de
dicho evento. Los eventos de gran magnitud son poco probables por lo que su probabilidad
de ocurrencia es una funcin inversamente proporcional. De otro lado, la probabilidad de
dao por un evento aumenta con su magnitud por lo que la funcin de probabilidad resulta
en ste caso directamente proporcional.
Como la ocurrencia del evento y ddel dao, son simultneos, las probabilidades han de
multiplicarse entre s. El nivel de riesgo es mximo para una magnitud intermedia, y ese
define la amenaza con la cual se deben disear los planes de mitigacin del riesgo.
AGUAS SUPERFICIALES
La hidrosfera alude a toda el agua en, sobre o por encima de la superficie de la Tierra; en
los ocanos, ros o lagos, bajo la Tierra o en el aire.
17.1 EL MAR
Geolgicamente, el mar es importante como espacio de sedimentacin, as como por las
fluctuaciones que en l tienen lugar, motivadas por procesos epirogenticos, por la eustasia
y la isostasia (trasgresin y regresin).
Concentracin Partes/milln
Cloruro, Cl 1
19000
Sodio, Na + 1
Sulfato, SO 4 2
Magnesio, Mg + 2
Calcio, Ca + 2
Potasio, K + 1
Bicarbonato, HCO 3 + 1
Bromuro, Br - 1
cido brico, H 3 BO 3
10550
2460
1290
400
380
140
65
25
17.1.1. Cambios de nivel. Los cambios de nivel del mar, se miden en relacin con la
tierra emergida, los cambios diarios causados por las mareas son bastante conocidos. Pero
hay otros cambios como los eustticos y tectnicos, que son movimientos lentos y
extendidos continentalmente, o tan locales y raros como inadvertidos. Si la variacin del
nivel del mar se explica por el ocano, se denomina cambios eusttico. Cuando aquella se
explica por movimientos del suelo, se denomina tectnico. Los primeros, por regla general,
son movimientos regionales y persistentes en el largo plazo, mientras los segundos tienden
a ser locales y espasmdicos
Las variaciones en el nivel del maar se pueden explicar por variaciones del clima que
modifiquen la superficie de los glaciares, y tambin por los cambios radicales e
importantes de tamao y forma de las cuencas ocenicas, a causa de procesos de
deposicin, erosin, y reconstruccin magmtica del fondo ocenico.
17.1.2 Corrientes marinas. Las corrientes del mar, son otra forma de movimientos del
agua de los ocanos. Hay corrientes horizontales y verticales, cuya velocidad vara de un
punto a otro, pero que cada 1800 aos mezclan las aguas ocenicas. El origen de tales
corrientes es complejo, pues se causan por contrastes de densidad, por la rotacin de la
Tierra, por el viento y por las mareas. Entre ellas tenemos las corrientes de marea, las
corrientes de densidad y las corrientes marinas propiamente dichas.
- Corrientes de marea. Las corrientes de marea, son locales, horizontales pero a menudo
rpidas (hasta algunos Km./h). Se deben a la accin del sistema Tierra-Sol-Luna.
-
Figura 107. Corrientes ocenicas. Corrientes fras (----): 1. de California, 2 Oya Shivo, 3.
de Canarias, 4 de Per, 5. de Benguela, 6. deriva de los vientos del W, 7. de Australia W.
Corrientes clidas (- -): 8. de Alaska, 9. Kuro Shivo, 10. Del Golfo, 11. Ecuatorial del N,
12. Ecuatorial del S, 13. Contracorriente ecuatorial, 14. De Brasil, 15. Contracorriente
ecuatorial Indica, 16. Ecuatorial, 17. De Australia E. Adaptado de La Tierra, Salvat.
- Corrientes marinas. Son las corrientes superficiales que aprovechan los marinos de
veleros. Son enormes ros marinos de varios cientos de km. de ancho, que como grandes
flujos se trasladan, verticalmente a causa de contrastes de temperatura y salinidad, y
horizontalmente por el impulso transmitido por la rotacin terrestre. Aqu el viento
ocasiona movimientos horizontales que van sufriendo desviaciones introducidas por la
fuerza de Coriolis. El conocimiento de las corrientes fue fundamental para transitar mares
y ocanos en embarcaciones sin motor.
Las corrientes clidas proceden del ecuador y los trpicos, y las fras de los polos. Unas y
otras se contorsionan dextrgiramente en el hemisferio norte y levgiramente en el
hemisferio sur.
17.1.3 Las mareas. Son variaciones regulares y cclicas del mar producidas por la
atraccin gravitatoria de la Luna y el Sol. Entre la subida (flujo y marea alta) y el descenso
(reflujo y marea baja) del nivel del mar transcurren 12 horas y 25 minutos.
La marea alta coincide con la culmminacin superior de la Luna, y la baja con su
culminacin inferior. La diferencia entre ambas se denomina amplitud de marea. Para
explicar la existencia de las mareas Son de importancia la fuerza de atraccin gravitatoria y
la fuerza centrfuga. La Tierra y la Luna se atraen mutuamente para girar alrededor de un
centro de gravedad. De esta forma se genera una fuerza centrfuga opuesta a la de
atraccin. En los lugares de la superficie terrestre, para los que la Luna est en el cenit o en
el nadir, se origina una cima de marea.
Figura 108. Fondo del mar: 1. continente, 2. plataforma continental, 3. talud continental, 4.
umbral continental, 5. cuenca abisal, 6. can submarino, 7. colinas abisales, 8. monte
submarino, 9. dorsal mesocenica, 10. Valle central, 11. Fosa ocenica, 12. Arco de islas,
13. Mar continental. Adaptado de La Tierra, Salvat.
Se denominan, isobata a la lnea qque une puntos del fondo marino con igual profundidad;
lnea base de las olas, a la profundidad en el mar por debajo de la cual no existe erosin o
acarreo de material por accin de las olas; corriente de turbidez a la masa de agua que
viajando con movimiento violento, pendiente abajo, transporta sedimentos en el mar;
litoral, a la regin entre las lneas que marcan la marea alta y la marea baja; monte
submarino, a la montaa que se eleva del fondo sin alcanzar la superficie del mar; guyot, al
monte marino con la parte superior llana, al parecer por la accin erosiva de las olas; y
17.2.2 Ecuacin del ciclo hidrolgico. Pero resulta interesante saber en que se
convierten el agua o la nieve as precipitadas sobre el suelo, y cul puede ser su papel en la
formacin en las aguas superficiales y subterrneas.
La ecuacin del ciclo hidrolgico sin considerar aguas juveniles (origen magmtico), ni
connatas (origen sedimentario), es la siguiente:
Pre + con = esc + inf + eva + tra
Figura 109. Ciclo hidrolgico: las aguas de precipitacin (Pre), como tambin la
condensacin (con), generan escorrentas (esc), infiltracin (inf), y evapotranspiracin (eva
+ tra). Adaptado de Lisandro Beltrn, curso de flujo en medios porosos, U. Nal.
En la ecuacin que se seala que eel volumen de agua de la precipitacin (Pre) ms la el
de la condensacin (con), es igual a la suma de las aguas de la escorrenta (esc), la
infiltracin (inf), la evaporacin (eva) y la transpiracin (tra). La condensacin, que suele
ser excluida de esta ecuacin, en los bosques de niebla del medio tropical andino y en las
cavernas calcreas de las zonas semidesrticas, es tan importante como lo es la
precipitacin en otros escenarios. La formacin de las aguas subterrneas y en el papel
regulador de los bosques de niebla, se comenta en el captulo de las aguas subterrneas.
Los bosques son necesarios para reducir la escorrenta y favorecer la condensacin: sain
ellos, surgen el descontrol hdrico y pluviomtrico, adems de la erosin intensa y extensa,
y de la prdida de las aguas subterrneas que alimentan los manantiales. .
La nieve puede acumularse, si la ttemperatura es suficientemente baja, para formar los
glaciares. Estas aguas acaban por volver al estado lquido cuando la presin de los hielos
sobre el suelo subyacente aumenta o cuando en verano la temperatura se eleva. En invierno
como en verano una parte de estas masas de nieve o hielo se evapora sin pasar por el
estado lquido.
Cuando el agua se precipita sobre el suelo en forma de lluvia, lo que es el caso ms
frecuente, se reparte en tres fracciones. Una parte se evapora y repite nuevamente otro
ciclo del agua. Esta evaporacin puede ser inmediata o diferida por la intervencin de los
seres vivientes animales o vegetales. Una segunda parte se infiltra para servir a la
alimentacin de las aguas subterrneas. Una tercera parte, finalmente, fluye y se rene con
los cursos de agua que regresan al mar.
- La evaluacin del ciclo. Es difcil definir la fraccin de agua de lluvia evaporada,
particularmente cuando se trata de suelos cubiertos de vegetacin. Es igualmente difcil
evaluar la fraccin de infiltracin, que depende considerablemente de la permeabilidad de
los terrenos encontrados. La sola medida segura es la de la fraccin de arroyamiento, o
agua de escorrenta, que se establece por la estimacin de los caudales, durante un perodo
bastante largo, de los cursos de agua cuya cuenca vertiente pueda ser definida con
suficiente precisin.
La parte respectiva de las tres frracciones, evaporacin, infiltracin y escorrenta, cuyo
total representa la masa de agua realmente precipitada es as muy variable. La infiltracin
depende de las condiciones de precipitacin, por ejemplo, las lluvias finas y prolongadas se
infiltran ms que las lluvias de tempestad.
La naturaleza del terreno desempear tambin un papel importante. La infiltracin ser
total en una red crstica, pero la circulacin interna muy localizada, permitir la restitucin
a menudo rpida de las aguas subterrneas a los valles. El agua de fusin de las nieves y de
los hielos se infiltrar ms cuando la fusin sea lenta (invierno) que, por ejemplo, en
primavera o verano cuando los caudales aumentan bajo la accin de la radiacin solar
intensa.
La cobertura vegetal del suelo, quue favorece la evaporacin, facilita de pronto la
infiltracin a expensas de la circulacin. Pero lo que queda por discutir es la fraccin de las
aguas de condensacin interna y externa dentro de la ecuacin del ciclo hidrolgico. Se
alude aqu a la prdida de agua que sufren las masas de aire cargadas de vapor, al contacto
con la superficie del suelo (nieblas de regiones hmedas y rocos de regiones secas) o de
masas de aire que circulan cavernas profundas aportando agua por condensacin y no por
adsorcin (redes crsticas y macizos fisurados). Los bosques de pramo condensan
grandes volmenes de agua, cuya cuanta compite con la de la precipitacin, en los
caudales del arroyamiento.
17.2.3 La erosin del suelo. Todo suelo que no est protegido por un manto vegetal,
natural o artificial, es presa de la erosin por los agentes atmosfricos y est amenazado de
desaparicin si nada detiene el agua que cae sobre el suelo, sta discurre por las
pendientes, las erosiona, provoca una crecida de los arroyos y los ros se desbordan. En
estas circunstancias los mantos de aguas subterrneas no estarn alimentados porque no se
absorbi parte del agua que cay sobre el suelo, razn por la cual el nivel de los pozos baja
y las fuentes se secan. Si queremos mantos de agua subterrnea hay que mantener en el
suelo una cubierta vegetal que impida la erosin.
Hay otra forma de erosin diferentte a la que producen en los suelos los agentes
atmosfricos, la lluvia y el arroyamiento. Se trata de la tendencia que tienen las corrientes
de aguas pequeas o grandes a profundizar su lecho, a llevar ms lejos su nacimiento, y,
por lo tanto, a modificar el relieve, a esculpirlo. Esta destruccin del material litolgico
puede tener consecuencias perjudiciales si el ro, en perodo de crecida en lugar de
depositar limos finos, viene a recubrir los campos de materiales gruesos, como arenas,
guijarros e incluso pedruscos.
Si el mismo fenmeno se produce agguas arriba de los grandes embalses, no tarda en
cegarse el depsito de retencin. Las curvas de distribucin o concentracin de aguas en el
tiempo, de lluvias y caudales, sirven para el diagnstico del estado de una cuenca, puesto
que el descontrol hdrico y pluviomtrico, van de la mano entre s, y con el nivel y tipo de
cobertura del suelo.
Ro
Longitud
Km.
Area
cuenca
Km. 2 x
10 3
Ubicacin
Desembocadura
Nilo
6680
3349
Africa
Mar Mediterrneo
Amazonas
6516
7050
Amrica del
Sur
Ocano Atlntico
Mississippi-
6021
3221
Amrica del
Golfo de Mjico
Ro
Longitud
Km.
Area
cuenca
Km. 2 x
10 3
Missouri
Ubicacin
Desembocadura
Norte
Yenisei
5540
2580
Unin
Sovitica
Mar de Kara
Changyang
5490
1959
China
Mar de China
oriental
Obi-Irtish
5410
2975
Unin
Sovitica
Mar de Kara
Congo
4700
3459
Africa
Ocano Atlntico
Lena
4400
2490
Unin
Sovitica
Mar de Laptev
Mackenzie
4241
1841
Amrica del
Norte
Mar de Beaufort
Niger
4180
1890
Africa
Golfo de Guinea
Ro de la PlataParan
4000
4144
Amrica del
Sur
Ocano Atlntico
Murray-Darling
3780
1057
Australia
Ocano Indico
Volga
3690
1360
Unin
Sovitica
Mar Caspio
Zambeze
3540
1330
Africa
Canal de
Mozambique
Ro Grande del
Norte
3040
445
Amrica del
Norte
Golfo de Mjico
GangesBrahmaputra
2897
1621
India y
Bangladesh
Golfo de Bengala
17.3.1 Partes de un sistema de drenaje. Los ros resultan de la unin de las aguas de los
torrentes. Las lneas que forman los puntos ms altos de relieve son las divisorias, quienes
distribuyen hacia uno y otro lado las aguas de las precipitaciones. La zona geogrfica que
alimenta a un mismo ro est limitada por dos divisorias y se denomina cuenca
hidrogrfica.
Un ro de montaa se alimenta con el agua de los arroyos confluentes en las zonas de
recepcin, donde se forman torrentes que llevan agua rpida al valle principal. Aqu la
velocidad disminuye y el sedimento se deposita en un cono aluvial o de deyeccin. En
consecuencia, en los torrentes fluviales pueden distinguirse claramente el tramo alto, el
medio y el inferior, los que reciben los nombres de cuencas de recepcin, canal de desage
y cono de deyeccin.
En la cuenca tributaria o de receppcin, se concentran las aguas que provienen de la fusin
de la nieve o de las tormentas. Como la pendiente es fuerte y la vegetacin escasa, la
erosin acta con intensidad. La forma de la cuenca es triangular, con un vrtice en la parte
ms baja y formada por numerosos barrancos que confluyen unos con otros hasta formar
un nico cauce, el canal de desage.
El canal de desage corresponde all recorrido ms largo del torrente. La principal accin
geolgica es el transporte, pero tambin se producen erosin y sedimentacin. Al final del
canal se encuentra el cono de deyeccin. El cono de deyeccin se forma en el valle de
salida, por los sedimentos que deja el ro cuando pierde velocidad. Este cono inestable
tiende a suavizar el cambio de pendiente entre la ladera de la montaa y el fondo del valle.
Zona I
Zona II
Zona III
Figura 111. Perfil longitudinal de una corriente en evolucin. A la derecha la vaguada en
cada una de las zonas: 1. vaguada en V cerrada, 2. vaguada en V abierta, 3. vaguada en
forma de U, 4. nivel base (el mar).
determina la constitucin de una red hidrogrfica que colecta las aguas de arroyamiento.
Estas aguas corrientes transportan los materiales arrancados al relieve y terminan por
depositarlos en el camino; los ms finos en el mar.
- Perfil de equilibrio de la corriente. La erosin regresiva sigue tericamente hasta que
se establece un perfil de equilibrio, pero aquella no se detiene en la cumbre de una
superficie inclinada ya que hace retroceder su nacimiento ms all, y al horadar su lecho
alcanza la otra vertiente para que terminen por encontrarse las vaguadas y se provoque de
ste modo una captura y el abandono de las gargantas. Este abandono y captura es muy
notable en la cordillera de los Andes entre Chile y Argentina, donde el eje montaoso
andino muy prximo al Pacfico ha sido duramente atacado por la erosin regresiva de los
ros de Chile, rechazando de ste modo la lnea de los puertos hacia el Este, hacia
Argentina. Este retroceso ha alcanzado a veces 200 Km. con consecuencias polticas entre
los dos pases, puesto que la frontera natural se hace mvil hacia Argentina.
- Cambios de nivel de base de la corriente. El nivel de base final de una corriente es el
mar, que puede presentar cambios en el largo plazo por movimientos eustticos, y por
modificaciones del clima global. Pero tambin se pueden tratar cambios en niveles de base
ms altos que el nivel del mar; estos cambios pueden presentar dos posibilidades: descenso
del nivel base por proceso erosivo como en el caso de fallas y elevacin del nivel base por
proceso de sedimentacin como en el caso de presas.
En el primer caso la falla producee una catarata que se transforma en rpido,
posteriormente el ro suaviza su perfil descendiendo; en el segundo caso, el lago tras la
presa termina sedimentado y trasformado en depsito, para que la corriente fluya sobre l.
Las Cataratas del Nigara han ido retrocediendo varios Km. en los ltimos milenios, a
velocidades diferentes de acuerdo a la dureza de la roca en cada sector.
Figura 112. Curva de Hjultrm; sedimentacin V.S erosin de una partcula de dimetro D
mm dado, segn la velocidad V cm/s de la corriente. En medio de las dos curvas, el sector
izquierdo, es la zona de transporte. La zona izquierda del grfico corresponde a las
arcillas, y la derecha a las gravas. Las arenas son ms susceptibles a la erosin
Intervenir una corriente, con un ddique por ejemplo, supone modificar sus condiciones de
sedimentacin y transporte: aguas arriba se presentar un fenmeno de sedimentacin
remontante, a causa de la elevacin del nivel de base, mientras aguas abajo se observar el
cambio a una granulometra gruesa, por un fenmeno denominado acorazamiento del
cauce.
17.3.4 Deltas. Los deltas se forman cuando un ro penetra en el mar o en un lago y toda
su carga se sedimenta formando un montculo extenso y de suave pendiente que al ir
creciendo obliga al ro a fluir sobre l para llegar a la desembocadura. Los deltas se
presentan en regiones de regresin marina, donde el continente le gana espacio al mar, y no
donde las corrientes se llevan los sedimentos.
Figura 113. Deltas de una corriente: 1. canales paralelos a la costa, 2. canales paralelos al
ro.
Cuando las corrientes llegan al lltimo nivel base (mar), los depsitos forman deltas, con
canales distributarios que se orientan perpendiculares a la playa, o paralelos a ella, segn la
fuerza de la corriente del ro, enfrentada a la fuerza del oleaje, sea mayor o menor
respectivamente. Sobresalen en Colombia, el delta del Magdalena en la costa norte y del
Pata en el Pacfico.
17.3.5
Abanicos. Los abanicos o conos aluviales son depsitos formados en la
interseccin de la montaa con el valle de salida de los ros. Estos depsitos se dan cuando
la fuerza de la corriente pasa bruscamente de fuerte a suave. Por ejemplo, el abanico de
Ibagu se forma en el piedemonte de la cordillera Central, donde el ro Combeima sale al
valle del Magdalena.
Figura 114. Abanicos aluviales: 1. planta del abanico, 2. perfil del abanico: C. cordillera, V.
valle de salida, R. ro, A. abanico.
17.3.6
Valles. Un valle se forma por dos procesos. El ro va excavando la tierra
arrancando una estrecha franja de roca de su lecho, y de ste modo produce un perfil en V.
Posteriormente la meteorizacin ensancha el valle transformando las rocas que forman los
mrgenes del suelo. Al disminuir la velocidad del agua la erosin lateral ensancha el fondo
del valle. En su estadio avanzado el ro discurre lentamente sobre un llano aluvial en el que
el material depositado forma diques laterales.
18
Terrazas. Es una franja de tierra plana situada a lo largo de la pared del valle
justamente sobre el valle de crecidas. Una terraza se forma cuando sube la tierra o baja el
nivel del mar y el ro empieza a cortar su llano de crecidas para formar otro nuevo a un
nivel ms bajo. El viejo llano de crecida se convierte as en terraza. Otro levantamiento
producir una nueva terraza y el paisaje se mostrar escalonado como en la fig. 116.
Figura 116. Formacin de una terraza aluvial: A, B y C representan el valle del ro desde
antes hasta despus de su elevacin. 1 y 2 llanos de crecida, 3, 4 y 5 terrazas.
17.3.8 Corrientes trenzadas y corrientes con meandros. Cuando los ros encuentran
los valles de salida, suelen presentar corrientes trenzadas, particularmente aquellos ros que
arrastran gran cantidad de sedimentos, cuyo cauce deriva de izquierda a derecha entre una
u otra poca de avenida. Es el caso de los ros de la cordillera Oriental, en su llegada al
llano.
Ms adelante, cuando se encuentran en valles amplios, los ros son lentos, se favorecen los
depsitos, que hacen serpentear la corriente; los meandros se producen si hay poca
pendiente, pero el agua puede romper los meandros dejando sus vestigios, los que marcan
el rea de influencia del ro, para recuperar viejos canales. En una curva del ro el agua va
ms lenta por la margen interior y erosiona por la contraria para acentuar el meandro, hasta
que se produce una interseccin de dos curvaturas que permitan al flujo seguir un camino
ms corto. El caso ms significativos en Colombia en el de Momps, el que ha quedado
hoy a unos treinta km. por la margen derecha del Magdalena.
Figura 117. Corrientes aluviales. 1. Corrientes trenzadas, 2. Corriente con meandros. Para
ambos dibujos, los cdigos son: dn. Diques naturales, ca. Canales, ve. Vestigio de
meandro, is. Isla de aluvin, la. Lago en medialuna, me meandro.
17.4.1 Flujos. Un flujo puede ser laminar o turbulento, en el primero las lneas de flujo
son paralelas, ellas suponen que la velocidad de cada una de las partculas es la misma
velocidad en las secciones transversales, y esa velocidad es relativamente constante.
Figura 119. Velocidad terminal de una partcula. Izquierda: fluido ascendiendo por un tubo,
con una partcula p en suspensin. Derecha: grfica que ilustra la velocidad de una
partcula que desciende por efecto de la gravedad, dentro de un fluido en reposo.
Si por un tubo asciende un flujo ccon velocidad V f = V t, cualquier partcula, que tenga
por velocidad terminal V t y que se encuentre dentro del tubo, quedar en suspensin y en
reposo dentro del fluido, a menos que la velocidad del fluido cambie.
17
- Abrasin. Es el efecto de lija de la carga sobre las paredes y el fondo. Los materiales
duros pulen el lecho, mientras los blandos resultan pulidos para explicar los cantos
rodados.
- Cavitacin. Desconchamiento de fragmentos de roca provocado por el hundimiento de
vacuolas -colapso de burbujas de vapor en flujos turbulentos que generan presiones entre
100 y 150 atmsferas- en corrientes muy rpidas cuando la presin esttica del lquido
queda hundida bajo la presin del vapor.
En los tneles de carga de los prooyectos hidroelctricos, para evitar la cavitacin, suele
inyectarse aire bien distribuido a lo largo del flujo. No obstante la construccin a escala del
embalse puede advertir sobre la incidencia de la geometra del terreno y obras anexas a
este, en la formacin de vrtices o remolinos que incorporen aire a los flujos. En tales
casos, se deben modificar la topografa del terreno o las estructuras de captura del flujo en
los diseos hidrulicos.
- Impacto y disolucin. En la zona alta de un ro (zona I), por la alta velocidad, o en las
cascadas y rpidos, es frecuente el impacto del flujo. La disolucin de las rocas, por donde
transcurre la corriente, se favorece en calizas, mrmoles y dolomas, tambin en concreto.
- Denudacin. Erosin superficial de las aguas de escorrenta agravada por tala, quema y
azadn; especialmente cuando las pendientes superan los 15 grados. Los terrenos desnudos
quedan desprotegidos y a merced de la erosin superficial. Esta erosin tiene tres niveles,
el laminar menos severo, el de surcos o intermedio y el de crcavas o severo.
- Epocas de avenida. Por mal uso o mal manejo del suelo, se intensifican las avenidas de
las corrientes. Primero se tala el monte, luego se siembra; deteriorado el recurso, el uso
siguiente es el pastoreo; y deteriorado por erosin, finalmente entra el suelo al proceso de
desertificacin. El resultado es el descontrol hdrico y pluviomtrico por el cual en el
verano los ros se secan y en el invierno se desbandan.
Figura 120. Meandros en cauce sinuoso y corriente rpida. Por migracin lateral de la
corriente, los depsitos formados en A, B y C, de la etapa I, se extienden lateralmente y
corriente abajo durante las etapas II y III. Segn Geologa Econmica de los yacimientos
minerales, H. Garcs-Gonzlez, 1984.
Figura 121. Canales para tratamiento de aguas en laderas: Izquierda, canal liso; Centro,
canal con pantallas deflectoras, Derecha, canal con rpida, columpio y tapa. Segn
Fernando Meja F., curso de hidrulica, U. Nal.
Figura 122. Defensas de las riberas de un ro: Para la estabilizacin del cauce, se
construyen espigones (izquierda) en mampostera, concreto u otros materiales, para le
F. Lpez. Correccin de
17.5.1 Tipos de drenaje o avenamientos. Como las venas de una hoja, los valles
fluviales son el medio por el cual el agua se mueve a travs de un sistema. El sistema de
desage se llama cuenca y la separacin entre ste y un valle adyacente, interfluvio o
divisoria de aguas. Pero los valles individuales forman un sistema de ramificacin que, en
general, ser aproximadamente del mismo tipo que las otras cuencas similares. As, se
pueden encontrar sistemas de corrientes que se escalan en rdenes, siendo los del primero
los de aportes ms pequeos y los segundos, la combinacin de dos de los anteriores. Dos
de segundo orden originan un sistema de tercer orden y as consecutivamente. Aunque
estas relaciones topolgicas tienden a ser constantes otros aspectos de la cuenca de desage
varan de una cuenca a otra, y as el desarrollo de un sistema de drenaje se constituye en un
complicado proceso.
17.5.2 Tipos de corrientes. Las corrientes pueden ser consecuentes si su patrn est
determinado por la pendiente de las estructuras del basamento; subsecuentes cuando los
causes son paralelos al rumbo de los estratos del basamento; obsecuentes si fluyen en
direccin opuesta al buzamiento del basamento; antecedentes si mantienen su curso
cortando las estructuras geolgicas del basamento (fallas y pliegues); insecuentes si el
curso no obedece a las estructuras del basamento y al no incursionar en ellas el cauce es
inestable; superpuestas las que habindose iniciado sobre una cubierta de rocas la
erosionan para descender hasta el basamento y hacerse estables.
- El Pata. Nace en el Sotar cerca del Macizo Colombiano, corre inicialmente por un
surco intercordillerano que tal vez fue un antiguo lago y despus de recibir las aguas del
Guitara que corre en sentido opuesto por el mismo surco, rompe la cordillera para buscar
salida al ocano a travs de una llanura selvtica llena de esteros y rica en oro. De sus 400
km. buena parte son navegables.
- El Mir. Nace el nudo ecuatoriano de Ibarra y sirve de lmite internacional en un corto
trayecto. Despus de 300 km. este ro sumamente navegable llega al Pacfico baando una
zona deshabitada pero de tierra frtiles.
- El Orinoco. Con un recorrido de 2900 km., de los cuales 1670 son navegables, nace en
la Sierra Parima en los lmites con el Brasil. Por su curso y su cuenca es el tercer ro de Sur
Amrica que corre primero en direccin occidental hasta la frontera colombo-venezolana
donde tuerce hacia el norte. En los 420 km. fronterizos recibe el Guaviare de 1350 km. y
que debiera considerarse como la verdadera fuente del ro por su caudal y longitud, el
Vichada de 720 km., el Meta de 1060 km., tambin fronterizo y el Arauca de 1000 km. casi
totalmente navegable como el Meta. De los raudos de Maipures en adelante el Orinoco es
perfectamente navegable, se desenvuelve por una llanura de pradera, pasa por Angostura y
entra en su zona de delta que es selvtica y pantanosa, para desembocar en el Atlntico por
un delta de numerosos brazos.
- El ro Amazonas. Es el mayor del mundo con una longitud de 6275 km. que lo colocan
en el segundo puesto despus del Nilo, tiene un curso navegable de casi 5000 km. (que
incluyen los 115,5 kilmetro del trapecio amaznico), que lo sitan en el primer lugar de la
tierra, sin contar los innumerables afluentes navegables por grandes vapores en mucha
parte de su curso. Cuenta con ms de 1100 tributarios como el Caquet de 2200 km. en
Colombia.
Despus de Leticia el ancho medio es de 50 km. y su profundidad media de 50 metros.
Debido a lo plano y bajo de las tierras que recorre el ro se ensancha en medio de la
llanura, formando islas, caos, esteros, a veces mares interiores en los que no se mira la
otra orilla y llega a tener oleaje; es en sta parte en donde el Amazonas recibe los mayores
afluentes. A pesar de desembocar por dos enormes brazos en medio de los cuales est la
isla de Maraj las aguas del ro entran con tanta fuerza en el Atlntico que se siente su flujo
300 km. mar adentro.
AGUAS SUBTERRANEAS
Las aguas subterrneas son las que se encuentran bajo la superficie del terreno o dentro de
los poros o fracturas de las rocas, o dentro de las masas de regolito; en zonas hmedas a
metros de profundidad, en desiertos a cientos de metros.
Cuadro 23. Origen de las aguas subterrneas
I AGUAS ESTABLECIDAS
Agua de porosidad,
infiltracin,
percolacin
Aguas de fisuras, de
cavernas y de
abismacin
b) Aguas de constitucin y
de cristalizacin
Aguas de fracturas
(Nordenskjld)
c) Aguas de hidratacin
Aguas fsiles
Aguas vadosas o
geotermales
II AGUAS LIBRES
Aguas termales
juveniles
a) Aguas de penetracin
debidas a la circulacin
superficial o la presin de
Aguas magmticas
Fuentes y capas
Exsurgencias
y
resurgencias
Capas
Capas
Capas o fuentes
I AGUAS ESTABLECIDAS
Agua de porosidad,
infiltracin,
percolacin
Fuentes y capas
c) Aguas de profundidad
Aguas volcnicas
Vapores o fuentes
18.1.1. Aguas de precipitacin. Las aguas de precipitacin debidas al ciclo del agua, se
originan principalmente en la superficie de los mares que poseen 365 millones de km.
cbicos de agua y el 73% de la superficie de la Tierra. Por otro lado el aporte calorfico de
la radiacin solar permite convertir en vapor de dos a tres litros de agua por metro
cuadrado y por da, por lo que el agua evaporada sobre la Tierra en un da alcanza a 10 12 m
3
.
Bajo la accin de la radiacin solar el agua de mares y continentes se transforma
parcialmente en vapor que se eleva en la atmsfera y que posee en el aire una presin
parcial que est condicionada, principalmente, por la temperatura de las superficies
generadoras. La siguiente grfica muestra para una temperatura determinada cuantos
gramos de agua carga un metro cbico de aire.
Figura 125. Curva de roco: cantidad mxima de agua en gramos por metro cbico de aire, a diferentes
condensacin, II zona de evaporacin. Las Aguas Subterrneas, Flix Trombe.
18.1.3 Las aguas de condensacin. Para muchos hidrlogos la condensacin del vapor
de agua en el interior del suelo desempea una funcin poco importante en la formacin de
las aguas subterrneas, incluso consideran que los rocos internos no deben intervenir en
los caudales. Pero esta participacin, la de las aguas de condensacin internas y externas
presenta caractersticas diferentes e importantes segn se trate de un terreno
abundantemente permeable (calizas fisuradas, por ejemplo) o de un terreno de escasa
permeabilidad (arenas) o compuesto de capas porosas impregnadas de arcilla coloidal cuya
naturaleza permite la fijacin de agua, incluso cuando el aire superficial no alcanza un
100% de humedad.
El aire exterior ms o menos cargado de vapor de agua, pero conteniendo a menudo una
gran parte de la totalidad del vapor que podra evaporar a una temperatura determinada,
cuando penetra el suelo, puede encontrar en verano una temperatura inferior a la que posee
en superficie. Si el enfriamiento es suficiente la temperatura alcanzada corresponde a un
contenido mximo en vapor de agua por metro cbico, menor que el del aire, dndose la
condensacin interna del vapor excedente.
Tambin las nieblas en las regiones hmedas y los rocos en las regiones secas y clidas
donde las noches son fras, desempean un papel en la alimentacin en agua de los
terrenos superficiales. Cuando los terrenos por su naturaleza permiten a bastante
profundidad la circulacin del aire, se provoca el aporte de agua interna, generalmente por
condensacin y no por adsorcin. En los macizos fisurados, numerosos metros cbicos de
aire aportan en las zonas superficiales y profundas un agua de condensacin que conviene
tener en cuenta.
Cuando la permeabilidad de la roca es grande como en los terrenos fisurados de las calizas,
se establecen a veces circulaciones de aire profundas de gran intensidad, a causa del
gradiente trmico entre orificios interconectados con salidas a diferente altitud. Entre
verano e invierno o entre da y noche se invierte el flujo de la corriente de aire, pues la
presin motriz en uno u otro sentido est dada por la diferencia de masa para igual seccin
de las columnas de aire interior y exterior. En invierno el aire de las cavidades ser por lo
general ms clido y menos denso que el del exterior, dndose un flujo ascendente; en
verano ser lo contrario.
18.1.4 Otros orgenes de las aguas subterrneas. Despus de los dos principales e
indiscutibles procesos de formacin de las aguas subterrneas que se acaban de sealar
conviene sealar algunos otros.
Entre las aguas termales estn las aguas juveniles que se habrn formado en profundidad
sin haber estado antes en superficie. Estas representan el residuo de la consolidacin de los
magmas eruptivos prximos a la superficie, cuya exhalacin sera una solucin hidratada
caliente, conteniendo gases a alta presin que contribuiran al rpido ascenso de las aguas.
Se ha calculado que una intrusin magmtica potente de 1000 metros, conteniendo en peso
un 5% de agua y enfrindose lentamente, producir durante un perodo de un milln de
aos un caudal de 23,8 litros de agua juvenil por minuto y por kilmetro cuadrado de
superficie de la tierra.
Las aguas de los pozos Nordenskjld son aguas de destilacin procedentes de las fisuras
superficiales de rocas compactas (granitos y gneises) o bien de las profundidades, donde
las fisuras superficiales de los pozos Nordenskjld, alimentadas con agua dulce actan
como condensadores de vapor procedentes ya sea de zonas superiores o bien de zonas
inferiores. El agua de mar participara incluso en la alimentacin de los vapores formados
desde abajo hacia arriba.
Existen tambin las aguas llamadas fsiles que se encuentran actualmente en los pozos
artesianos del Sahara, en regiones donde prcticamente no llueve, estas aguas, se habran
infiltrado y conservado desde largo tiempo dentro de los sedimentos. Puede tambin
suponerse que su origen fuera debido a fenmenos de condensacin vinculados con
variaciones de temperatura y con variaciones de presin atmosfrica.
Entre las aguas profundas se encuentran las aguas geotermales, cuyo origen no presenta
ningn carcter hipottico. Las aguas superficiales que descienden, con la profundidad se
recalientan y reascienden rpidamente a favor de accidentes tectnicos. A veces, esas
aguas, atravesando a temperaturas relativamente elevada unos terrenos que ellas son
susceptibles de atacar, se cargan con diferentes sales; son las aguas termales que se
diferencian de las aguas subterrneas propiamente dichas por unas temperaturas y unas
propiedades qumicas caractersticas.
Los primeros 50 cm del volumen de tierra almacenan ms humedad que la almacenada por
la atmsfera sobre la misma porcin de terreno. Despus de las fuertes precipitaciones es
posible, de existir bosques, que la cobertura vegetal retenga el agua y le permita al suelo
abastecerse. De esta manera por la absorcin del terreno, el tiempo de concentracin de las
aguas lluvias sobre las vaguadas de los ros, se dilata ostensiblemente.
De existir bosques reguladores de agua, el caudal de los ros puede ser relativamente
constante en invierno y en verano. En Colombia, por la tala acelerada de bosques se han
disminuido los volmenes de agua disponible en los ros. El ro Sabandija, en el norte del
Tolima, muestra unos caudales que varan de 2 a 200 m 3 por segundo, y el ro Barbas en el
Risaralda, muestra hoy sus aguas disponibles disminuidas al 30%. Si las corrientes de agua
resultan descontroladas es por el estado de las cuencas. Podra advertirse que en tales
circunstancias los acuferos no estn siendo alimentados por las aguas de escorrenta, pues
no hay superficie vegetal de retencin.
No existe agua subterrnea a ms de 16 km. de profundidad porque all las rocas fluyen
debido a la presin; a 6 Km. es escasa, pues los poros son pequeos y los intersticios no
siempre estn intercomunicados, razn por la cual no se establece el flujo; a 600 m de
profundidad el agua ya resulta susceptible de recuperarse.
Se denomina agua fretica el agua subterrnea de la capa ms cercana a la superficie, lo
suficientemente prxima a sta, para que sea posible hallarla con un pozo ordinario y
extraerla manualmente, lo que supone una profundidad mxima de 30 metros.
El nivel fretico no es una superficie plana ni horizontal, trata de seguir la forma del
relieve aunque en forma mucho menos pronunciada.
Debido a ello el agua fretica est muy comnmente en movimiento; bajo el NAF, en la
zona de saturacin, fluye el agua.
El flujo es laminar si la porosidad es primaria y las partculas de suelo resultan finas; en
caso contrario puede llegar a ser turbulento. Se inicia el flujo donde el nivel fretico es alto
y su descarga se produce donde el NAF es bajo, generalmente por las vaguadas.
Figura 126. Nivel fretico regional: A. bajo una montaa, B. bajo una isla. Se ilustran con
flechas el flujo del agua y en lnea punteada el NAF. Adaptado de Flix Trombe, Las Aguas
Subterrneas.
18.2.1 El agua en el subsuelo y el nivel fretico. Hay tres formas de encontrar en agua
en el interior del suelo:
- Agua gravitacional
agua fretica
agua no fretica
- Agua retenida
agua absorbida
humedad de contacto
agua capilar
agua higroscpica
vapor de agua en los poros
- Agua de constitucin agua de la estructura mineral.
- El agua gravitacional. Se mueve por accin de la gravedad entre los poros e intersticios
de los suelos, conformando los acuferos. Una parte fluyendo en la zona de saturacin y
otra por encima de ella buscando la zona de saturacin. Esta agua explica los manantiales o
nacimientos de agua como se ver adelante.
- El nivel fretico (NAF)
En la fig. 127 A encontramos las zonas M y N separadas por el nivel de aguas freticas
(NAF); la parte superior M es la zona de aireacin y la inferior N es la zona de saturacin.
Figura 127. Esquema del nivel fretico (NAF). A. Capa fretica, B. Distribucin del agua. Adaptado de Leet y
La zona de aireacin comprende, del NAF hacia arriba: la zona de fleco capilar B, la zona
de goteo C y la llamada faja hmeda A, cuyo lmite superior es la superficie del suelo (1),
la regin xx' es la zona de vegetacin (follaje y raz) y el lmite de la zona de evaporacin
es la lnea y que se extiende ms abajo de la zona radicular. La zona zz a su vez muestra la
variacin del nivel de la capa fretica.
En el dibujo de la derecha (distribucin del agua en detalle) vemos la faja de agua colgada
o de goteo; es el agua infiltrada o de precipitacin que se filtra por las capas permeables
del suelo y alimenta el agua subterrnea. Puede quedar como agua retenida por los poros
capilares (agua capilar) o descender a travs de los poros o vacos no capilares (agua de
percolacin).
- El agua retenida. Es el agua que queda retenida por encima de la zona de saturacin del
suelo gracias a fuerzas que se oponen a la accin de la fuerza de la gravedad, como la
tensin superficial y la adsorcin, y que no puede ser drenada.
El agua absorbida es el agua de la masa de suelo, ligada a la manera de pelcula slida a las
partculas de suelo por fuerzas fsico-qumicas, que tienen propiedades fsicas diferentes a
las del agua absorbida a la misma temperatura y presin.
Las molculas de agua que rodean una partcula coloidal se polarizan, atrayndose iones H
+
. As las propiedades fsicas del agua cambian: la pelcula de agua prxima a la partcula
se comporta como un slido, el agua un poco ms alejada se muestra como un lquido
viscoso y finalmente es agua libre.
El agua higroscpica es la que posee el suelo debido a la condensacin del vapor de agua
de la atmsfera sobre su superficie.
- El agua de constitucin. Agua de la estructura de los minerales en cantidad muy
pequea que no se puede eliminar secando el material a 110 C. De ah que las cermicas
hayan de ser fundidas a varios cientos de grados buscando un cambio fundamental no
reversible en sus propiedades como la plasticidad.
18.2.2 Tensin superficial y capilaridad. Gran parte del agua retenida lo es por tensin
superficial, que se presenta alrededor de los puntos de contacto entre las partculas slidas
o en los poros y conductos capilares del suelo, y que desempea un papel muy importante
en las formas de agua llamadas humedad de contacto y agua capilar.
- Tensin superficial. Se llama tensin superficial a la propiedad que poseen las
superficies de los lquidos, por la cual parecen estar cubiertos por una delgada membrana
elstica en estado de tensin. El fenmeno se debe a las fuerzas de cohesin moleculares
que no quedan equilibradas en la inmediata vecindad de la superficie. Por esta va se
explica que una aguja horizontal o una cuchilla de afeitar en la misma posicin, floten en el
agua.
En los suelos de grano grueso, la mayor parte del agua retenida lo es por tensin
superficial, que se presenta alrededor de los puntos de contacto entre las partculas slidas
o en los poros y conductos capilares del suelo.
La cohesin aparente, que pueden presentar taludes de arena que se han mantenido
estables, se explica por la humedad de contacto.
Ella la ejerce la pequea cantidad de agua que puede mantenerse, sin caer, rodeando los
puntos de contacto entre los diminutos granos de arena, gracias a fuerzas de adherencia
entre el lquido y el slido y de tensin superficial, que se oponen a la gravedad.
- Capilaridad. La cohesin es la atraccin entre las molculas de una misma sustancia,
mientras que la adhesin es la atraccin entre molculas de diferentes sustancias.
Si se sumerge un tubo capilar de vidrio en un recipiente con agua, el lquido asciende
dentro de l hasta una altura determinada. Si se introduce un segundo tubo de mayor
dimetro interior el agua sube menor altura. Es que la superficie del lquido plana en su
parte central, toma una forma curva en la vecindad inmediata del contacto con las paredes.
Esa curva se denomina menisco y se debe a la accin combinada de la adherencia y de la
cohesin. Por la accin capilar los cuerpos slidos hacen subir y mover por sus poros,
hasta cierto lmite, el lquido que los moja.
La altura tpica que alcanza la elevacin capilar para diferentes suelos es: arena gruesa 2 a
5 cm, arena 12 a 35 cm, arena fina 35 a 70 cm, limo 70 a 150 cm, arcilla 200 a 400 cm y
ms.
- Meniscos. Este fenmeno est relacionado con la tensin superficial y la atraccin
molecular. Si la atraccin se efecta entre molculas de la misma sustancia, se habla de
adherencia de cohesin en una fuerza intramolecular y la adherencia en una fuerza
intermolecular. La relacin entre ambas fuerzas depende de la forma del menisco y la
posibilidad del ascenso capilar de un lquido.
Pero los meniscos pueden tener curvaturas positivas o negativas, e incluso nulas,
dependiendo de la relacin de fuerzas de atraccin Inter- e intramoleculares, es decir, de la
relacin de fuerzas de adhesin y cohesin respectivamente
Ilustraremos tres meniscos, teniendo en cuenta recipientes, de vidrio y plata, con agua y
mercurio como fluidos:
Figura 128. Meniscos. 1. Adhesin > cohesin, 2. adhesin = cohesin, 3. cohesin >
adhesin. Tomado de Jurez y Rico. Mecnica de Suelos.
18
Presiones intersticiales. Si se considera un volumen infinitesimal de suelo, por
debajo del nivel fretico -es decir, en la zona de saturacin- el agua que exista en su
interior estar soportando una presin debida a su propio peso, igual al producto de su
peso unitario por la profundidad del elemento medida desde el nivel fretico.
Al mismo tiempo, aunque no exista sobrecarga en la superficie del terreno, a causa del
peso propio del suelo existe una presin, la presin intergranular, transmitida de grano a
grano en su esqueleto slido, mientras que la presin soportada por el agua se llama
presin intersticial. La presin total que acta sobre el infinitesimal sumergido ser la suma
de la presin intergranular y de la intersticial.
Las presiones intersticiales tambin pueden ser originadas por sobrecargas debidas a
construcciones o por fuerzas debidas a vibraciones o sismos.
- Ecuacin de Terzaghi. A la presin total se le denomina Esfuerzo normal total , a la
presin intergranular se lee denomina Esfuerzo efectivo ', y a la presin intersticial se le
denomina Presin neutra o de poros.
= ' + u
Esta ecuacin, donde esfuerzo y presin, sin ser sinnimos en la mecnica, pueden ser
intercambiados mientras se refieran a la misma magnitud, dice que, en el caso general, la
presin total en un punto determinado puede dividirse en dos: la presin transmitida de
grano a grano por el esqueleto mineral desde la superficie hasta el infinitesimal y la presin
soportada por el agua intersticial de ese punto.
Slo las presiones intergranulares pueden producir cambios de volumen en una masa de
suelo, o dar origen a resistencia por friccin interna en suelos y unidades de roca, por lo
que se les denomina efectivas, efectos que no puede producir las presiones en el agua
presente en los poros por si mismas, por lo que se les llama presiones neutras o de poros.
areniscas y terrenos altamente permeables como las calizas. Los terrenos como la creta y
areniscas moderadamente cementadas pueden presentar caractersticas intermedias.
- Las rocas porosas e impermeables. Son dctiles y se caracterizan por una gran finura
de sus granos y por una capacidad particular de absorcin del agua, como ocurre con las
arcillas, silicatos de almina hidratados, que son materiales higroscpicos. Las margas y
los limos presentan cualidades intermedias entre las de las arcillas y las de las arenas;
conservan sin embargo y en general una impermeabilidad a la corriente.
- Las rocas no porosas e impermeables. Son rocas compactas y coherentes, cuyas
fisuras resultan rpidamente rellenadas por su propia descomposicin. Los granitos no
fisurados y los feldespatos se comportan como rocas impermeables, aunque en los granitos
y los gneises se pueden acumular importantes cantidades de agua.
Son numerosos los terrenos escasamente permeables, como las arenas de diferente
dimensin de granos, cuya naturaleza es muy variable: arenas glauconiosas, dolomticas,
silicosas, etc., las que a menudo son el resultado de la desaparicin del cemento calcreo
de una arenisca, por ataque qumico del agua carbnica.
18.3.3 Filtracin. La filtracin vara mucho, segn la naturaleza del suelo, la vegetacin y
la estacin.
Un suelo arenoso y desnudo puede absorber del 30 al 60 % del agua lluvia cada. El mismo
terreno arenoso recubierto de vegetacin, slo deja filtrar un 10 %, exclusivamente durante
el otoo y el invierno.
Un suelo calizo con muchas fisuras y desnudo es muy permeable; absorbe directamente el
agua de escorrenta y el coeficiente de filtracin oscila entre el 33 y el 90 %, con una
media del 70 %. Un terreno arcilloso por el contrario, es impermeable y no deja que el
agua filtre.
Adems de los poros estn las fisuras, diaclasas, huecos, que representan posibilidades de
filtracin rpida. Las rocas consideras muy permeables son las calizas. Las rocas que
simplemente son porosas y permeables podrn producir mantos de agua subterrnea. Las
rocas con fisuras y muy permeables podrn dar lugar a corrientes de agua subterrneas.
18.3.4 Clasificacin de los espacios vacos preexistentes en las rocas. Las aberturas o
espacios vacos en las rocas se clasifican por su tamao o por su origen.
- Por su tamao. Pueden ser supercapilares, capilares y subcapilares.
18.3.5 La Ley de Darcy. El caudal y velocidad del flujo, segn la ley de DARCY
dependen de la permeabilidad k del material, expresada en metros lineales sobre segundo o
unidades homlogas, y de las propiedades del fluido.
Tomamos la fig. 130 en detalle como modelo. El agua fluye de un tanque alto a otro bajo,
atravesando un material de permeabilidad k, por ejemplo arena, que ocupa el tubo de
unin. Sea A el rea transversal del tubo, L la longitud del tubo, y H la diferencia de nivel
piezomtrica o cabeza hidrulica entre los tanques, que es la causa de la filtracin por el
camino L a travs del suelo. La velocidad del flujo , v, ser:
v = K H/L
v=Ki
Y el caudal Q es:
Q = Av
Q = AK i
En la frmula, i se denomina gradiente hidrulico y resulta de dividir la cabeza hidrulica
H por la longitud del flujo L. Es cantidad adimensional. El coeficiente de permeabilidad k
viene a ser el factor de proporcionalidad entre el gradiente hidrulico y la velocidad de
descarga del agua.
Figura 130. Ley de Darcy para un flujo que se establece a travs de un material permeable.
En el laboratorio se evala la permeabilidad del suelo, utilizando permemetros. A la
izquierda permemetro con flujo descendente y a la derecha, con flujo ascendente. Segn
Flix Hernndez, curso de flujos en medios porosos, U. Nal.
La ley es aplicable slo a partculas no muy gruesas, pues exige la condicin de flujo
laminar.
18.4 MANTOS
El agua filtrada puede aparecer en forma de mantos acuferos, que pueden ser mantos
libres y mantos cautivos. Como roca porosa y poco permeable, la arena es la ms idnea y
sobre ella el agua tiende a bajar, tericamente, hasta los 12 Km. de profundidad, donde la
temperatura cercana a los 365 C, es suficiente para que se alcannce el punto crtico del
agua. Hacia arriba del lado de la superficie, la zona superficial no est generalmente
saturada debida a la evaporacin.
Slo a determinada profundidad, variable por cierto, una roca puede estar
permanentemente saturada de agua formando as un manto acufero, y es aqu en donde los
pozos encuentran agua y donde se establece el nivel fretico de la capa de filtracin. Por
encima del nivel hidrosttico o de la superficie piezomtrica de esa capa fretica, las aguas
circulan sin cesar, y por estar cargadas de oxgeno y cido carbnico pueden disolver
diversas sustancias encontradas en el camino y modificar la composicin qumica de la
zona superficial denominada horizonte de alteracin.
Hay que observar que la superficie de la capa fretica es horizontal en regiones de llanura
pero que tiende a seguir las ondulaciones del terreno accidentado, que la profundidad de la
capa fretica vara con la roca, la vegetacin y el clima y que en profundidad est limitada
por un nivel impermeable y en ella se puede tambin encontrar varias capas sucesivas
libres o cautivas.
18.4.1 Acuferos libres y confinados. Son mantos permeables a travs de los cuales se ha
establecido el flujo de aguas subterrneas. Un acufero puede ser libre o confinado.
En un manto acufero se distingue una zona de alimentacin directa que permite la
filtracin de las aguas lluvias, una zona de circulacin de las aguas filtradas y una zona de
evacuacin que permite al manto verterse en otro o simplemente salir al aire libre bajo la
forma de manantiales.
El agua subterrnea o de fondo llega al subsuelo por infiltracin (vadosa) o liberada de
magmas ptreos ascendentes (juvenil), para llenar los espacios vacos de la tierra muelle y
de la roca viva. Hay capas que conducen el agua de fondo (acuferas) y otras inferiores que
la almacenan (acufugas, impermeables). La superficie del agua de fondo es el nivel
fretico, frecuentemente rebajado por la intervencin humana.
Buenos acuferos son los depsitos de arenas y gravas, las capas de arenisca mal
cementadas, las masas de granito intensamente fracturadas, los contactos mal sellados
entre lavas de diferentes series, y las lentes de calizas con planos de disolucin. Y malos
acuferos son los depsitos de arcillas y capas de lutitas, al igual que las rocas
metamrficas por elsticas, y las rocas cristalinas sanas como las masas de granito no
afectadas por esfuerzos tectnicos.
Figura 131. Acuferos y nivel piezomtrico. A. Capa cautiva con nivel piezomtrico (NP) por debajo del suel
piezomtrico (NP) arriba de la superficie del suelo. Segn Flix Trombe, Las Aguas Subterrneas.
En los acuferos libres, el agua fluye por gravedad y la lnea de gradiente piezomtrica
coincide con el NAF. En los acuferos confinados, el agua fluye a presin y la lnea de
gradiente piezomtrica suele estar por encima del NAF.
Figura 132. Acuferos especiales. A. Capa cautiva con salida (fluyente). B. Capa cautiva
sin exutorio. C. Capa cautiva por falla. Segn Flix Trombe, Las Aguas Subterrneas.
La velocidad de la corriente de las aguas de fondo vara desde algunos centmetros hasta
varios km. por da. La superposicin de diversos estratos impermeables, con capas
transversal. 1. nivel impermeable (capa sello), 2. Curso fluvial, NN' capa libre de nivel
variable o cautiva, 3. Aluvin saturado (capa cautiva), 4. Aluvin seco (capa cautiva), 5.
Basamento, 6. Derrumbamientos permeables que dan acceso hacia la corriente subterrnea
a las aguas que circulan por la ladera, 7. Ro subterrneo (a veces bajo presin), 8.
Encuentro de la corriente superficial y la subterrnea. Segn Flix Trombe, Las Aguas
Subterrneas.
Algunos ros construyen sobre los aluviones verdaderos mantos impermeables de material
fino, en extensiones considerables. Aguas abajo la capa subterrnea volver a reunirse con
el cauce principal; puede darse la emergencia turbulenta de la corriente subterrnea o
tambin el que la corriente subterrnea profunda sustraiga a embalses y remansos una parte
considerable de su caudal superficial.
18.4.3 Pozos. Un pozo es una perforacin o excavacin cuasivertical o vertical, que corta
la zona de agua fretica. Un pozo artesiano se da donde el agua captada a profundidad se
encuentra a una presin hidrulica suficiente para obligarla a subir hasta rebasar la
superficie del terreno.
- Extraccin en acuferos libres. Se muestra en la fig. 135 un acufero libre sobre una
arenisca mal cementada (con los NAF de invierno y verano).
Figura 135. Pozos en acufero libre: 1. arenisca saturada, 2. arenisca seca, 3. basamento de lutita imperme
manera diferente la zona en donde se puede establecer el NAF, dependiendo de la temporada de lluvias. O
niveles freticos, ocasionados por la extraccin de agua. Segn Leet y Judson, Geologa Fsica.
En este caso fig. 135, el pozo 1 slo producir en invierno, cuando el NAF ascienda y
posiblemente su vida til sea corta; el pozo 2 aparentemente lo har en invierno y
difcilmente en verano, pues la extraccin de invierno depender de la operacin del pozo
en verano, ya que la extraccin de fluido en la temporada seca puede generar turbulencias
que hagan impermeable el suelo vecino a la zona de alimentacin del pozo, y el pozo 3 es
el nico que est correctamente instalado, porque la granada de extraccin se aleja del
cono de depresin que se forma sobre la superficie saturada, durante la extraccin de agua.
- Extraccin en acuferos confinados. Se muestra en la fig. 136 un acufero confinado,
conformado por una lente de arenisca mal cementada, que se intercala sobre un basamento
y bajo una capa sello, ambas unidades de lutita.
En el segundo caso, el del acufero confinado, el pozo A est mal instalado porque el agua
no vierte a la superficie, en el pozo B el agua llega justo a la superficie del terreno, la que
se cruza con la superficie de gradiente piezomtrica, y en el pozo C se tiene el pozo
artesiano, donde brota el agua con una presin equivalente a la diferencia de alturas entre
el terreno y la superficie de gradiente piezomtrica (J).
Figura 136. Pozo en acufero confinado: 1. arenisca, 2. lutita, A., B. y C. pozos (el C es artesiano) J. nivel p
est en el techo de la capa 1). Segn Leet y Judson, Geologa Fsica.
Si en algn momento la velocidad del flujo es 0, la superficie piezomtrica J, en el acufero
se vuelve horizontal; pero como hay flujo subterrneo se dan prdidas de energa por
friccin del flujo y ello hace que la superficie piezomtrica J se incline perdiendo altura en
la direccin del flujo, conforme pierde energa el sistema.
18.4.4 Otros mantos. Se pueden considerar ac mantos de agua fsil y mantos flotantes.
- Mantos de agua fsil. Se trata de mantos cautivos aunque tengan una zona de
alimentacin en afloramiento. Son depsitos que contienen aguas filtradas hace miles o
decenas de miles de aos, en los que no circulara agua de no provocarse cierto
movimiento por la extraccin a travs de pozos. Estas estructuras no se deben explotar o
que exigen mucha prudencia, por tratarse de un capital renovable cuando carecen de
alimentacin anual. Generalmente poseen determinada riqueza en sales minerales y no
pueden ser explotados durante mucho tiempo.
- Mantos flotantes. Se trata de agua dulce sobre agua salada; es un caso particular que se
observa muy a menudo al borde del mar sobre todo cuando existe un cordn de dunas. El
agua de lluvia se filtra en parte en las arenas para constituir un manto de agua libre que
literalmente flota sobre el agua salada ms pesada, despus de filtrarse en el borde del mar.
Algunas de estas aguas son nocivas e inutilizables, tanto para la bebida como para la
industria, otras, por el contrario tienen virtudes curativas y se emplean para bebida y baos.
La palabra Karst (o carst) alude a suelo rocoso estril. Estos paisajes son muy notables por
sus formas diferentes y espectaculares, se desarrollan en grandes rocas solubles (calizas,
dolomas, mrmoles), en las que la accin disolvente del agua tiene un papel fundamental
en la evolucin del paisaje. Las calizas ideales para los Karst se producen cuando las
calizas son abundantes, estn bien unidas y son impermeables, permitiendo el desarrollo de
una permeabilidad secundaria; cuando el relieve es alto, para permitir un rpido desage
vertical, y cuando la pluviosidad es alta, para proporcionar agua abundante que acte como
disolvente. No todas las calizas dan origen a un relieve krstico. Las calizas estn formadas
de carbonato clcico, que es slo muy ligeramente soluble en agua pura; pero cuando el
agua contiene dixido de carbono, como sucede con el agua de lluvia, el carbonato clcico
se convierte en bicarbonato clcico, que de ser soluble la reaccin es reversible; la prdida
de dixido de carbono trae la reprecipitacin de carbonato clcico.
El dixido de carbono disuelto en agua es, por lo tanto, el agente ms importante en la
disolucin de las calizas: se obtiene tanto de la atmsfera como de fuentes biolgicas. Los
accidentes por disolucin de la superficie son comunes en todos los paisajes crsticos y
deben ser previstos por los ingenieros constructores. Estos paisajes tienen escalonamientos,
arroyuelos y fosos excavados en la roca de hasta 2 o 3 metros de longitud llamados karren
o lapiaz.
La solucin penetra en la roca por las diaclasas y las grietas acelerndose bajo el suelo y la
vegetacin. En las intersecciones de las fracturas la solucin forma cavidades en forma de
tneles que se autoperpetan al formar fosas para las aguas pluviales creciendo hasta 100
metros de profundidad y 300 metros de dimetro. En el lugar en que las corrientes
desaparecen por las fracturas verticales pueden formarse profundos abismos o tneles
conocidos como potholes. Los manantiales krsticos estn entre los mayores del mundo y
se presentan en dos tipos principales: uno en los que el agua surge mediante un flujo libre,
y otro en los que el agua surge de manera forzada o artesiana.
El agua de escorrenta aprovecha el sumidero (dolina) y llega al tnel (ro subterrneo),
enriquecida de CO2, convierte el carbonato clcico de la roca (gracias al cido carbnico)
en bicarbonato soluble; pero del tnel a la caverna continua la filtracin; en la ltima al
contacto con el aire se libera el CO2, el agua se evapora y queda como residuo carbonato
insoluble petrificado en forma de concreciones. En el techo conforme las gotas se evaporan
se va formando la estalactita y de las gotas que caen al piso la estalagmita; cuando ambas
construcciones se juntan se forma la columna.
Figura 137. Paisaje Krstico. Se sealan las zonas geoqumicas en el subsuelo del Karso;
adems, los elementos del paisaje: 1. Sumidero (dolina), 2. Tnel, 3. Ro subterrneo, 4.
Caverna, 5. Discontinuidades, 6. Estalactita, 7. Estalagmita, 8. Columna. Tomado y
adaptado de Philippe Renault, La Formacin de las Cavernas.
- Espeleologa. Al haberse ensanchado las fisuras y las diaclasas de los paisajes calizos,
los arroyuelos subterrneos descienden hasta 20, 30 o 50 metros bajo tierra, donde se
vuelven a agrupar para formar una verdadera corriente de agua que discurre en una galera
de suficiente tamao para permitirle el paso a un hombre. Tambin se constituyen sistemas
subterrneos complicados que deben ser accedidos para reconocer la red hidrolgica, cuya
salida al aire libre en el valle generalmente se conoce. Habr de determinarse el permetro
de alimentacin de los ros subterrneos en los paisajes crsticos.
Adems de determinar la relacin entre desaparicin y reaparicin de un ro, de buscar
para una salida de aguas determinada una exsurgencia y las zonas subterrneas de
formacin de las corrientes de agua tributarias, el espelelogo examina los datos
geolgicos, mide las temperaturas, el pH, el sentido de la circulacin del aire, los
sedimentos, etc. y sobre todo define los lmites de la cuenca real empleando indicadores o
trazadores coloreados o radiactivos.
- Procesos de fosilizacin. Estos son procesos de cementacin y reemplazamiento, se
trata de hierro y slice en solucin, trados por las aguas subterrneas de las zonas de
saturacin e intemperismo; otro cementante comn es el bicarbonato clcico en solucin
trado por aguas que transitan por calizas, mrmoles y dolomas, los cementantes llegan
hasta depsitos no consolidados en forma de material disuelto til para la litificacin de
aquellos, ms sin embargo, la fosilizacin se da cuando cementantes como los descritos en
forma gradual reemplazan a otros materiales de naturaleza orgnica a medida que estos se
degradan, como ocurre con maderas en depsito caso en el cual esta se sustituye por un
material ptreo e inorgnico llamado por su apariencia madera petrificada sin que sea
esto, pues la madera primitiva slo ha servido de molde y es el material cementante fsil
quien ha reproducido la estructura leosa original que ya se conserva en cuarzo, etc.
GLACIALES Y DESIERTOS
Hoy en da el 10% del rea emergida de la tierra est cubierta por hielo, con un volumen
total de 26 millones de Km. 3 y hace 18 mil aos dicha superficie era casi del 30%, con un
volumen de alrededor de 76 millones de Km. 3. Un 75% del agua dulce del planeta est
presente en la actualidad en forma de hielo. El hielo glaciar se forma en las reas fras de la
Tierra donde la cada de nieve anual supera la cantidad de nieve que se derrite durante el
ao. La nieve recin cada tiene una densidad de 0,05 gr/cm 3, pero al irse enterrando
progresivamente los granos simples de comprimen y el agua de deshielo recongelada
rellena los espacios entre ellos. Cuando la densidad ha aumentado hasta 0,83 gr/cm 3
tenemos hielo.
19.1 GLACIARES
Un glaciar es una masa de hielo que se forma por recristalizacin de nieve (previo paso por
neviza) y que fluye hacia adelante gracias a la energa que le provee la gravedad en forma
de ro lento; esa dinmica depende, no solo de la pendiente, sino de la relacin entre carga
y prdida; el clima condiciona el lmite de nieve, el que a su vez condiciona la longitud del
glaciar, pues aunque aquel este en movimiento si el lmite es estable la longitud no se
modifica, lo contrario ocurrir cuando se modifique el clima, el glaciar avanzar o
retroceder.
19.1.1 Grietas. El hielo es un slido cristalino, pero sometido a una presin permanente,
puede deformarse y fluir. En los glaciares ste movimiento se produce por un
deslizamiento de cristales de hielo, lubricados en sus bordes por una delgada pelcula de
agua lquida, fundida a causa de la presin. El movimiento hacia abajo del glaciar se puede
observar en sus inicios, donde queda separado de la zona de nieves perpetuas por una
profunda grieta llamada rimaya. El movimiento del hielo es diferencial, avanza ms
rpidamente en el centro del glaciar que en sus bordes laterales donde lo frena la friccin.
En un perfil vertical la velocidad es mayor en la zona superficial que se comporta como
rgida y se rompe formando grietas, y disminuye hacia el fondo.
19.1.2
Velocidad del glaciar.
La tasa de movimiento de un glaciar vara
considerablemente y el movimiento diario puede variar entre los centmetros y las decenas
de metros. Esto depende de la pendiente, espesor, rea de la seccin transversal, permetro
mojado, rugosidad del fondo y temperatura. En un glaciar puede distinguirse un curso alto
donde la temperatura impide la fusin y se forma ms hielo y un curso bajo donde la
temperatura es mayor y se pierde hielo por fusin.
La longitud del glaciar se mantiene estacionaria cuando las cadas de nieve igualan a la
ablacin y en stas condiciones del frente del glaciar no se desplaza.
19.1.3 Nieve, neviza, hielo. La nieve es una masa ligera y esponjosa con cristales
hexagonales individuales siendo cada uno de forma caprichosa; no es lluvia congelada sino
condensacin del vapor de agua por debajo del punto de congelacin. La neviza es una
masa de estructura granular fruto de la desublimacin de la nieve (paso de vapor a slido),
ella se forma a partir del vapor de agua que escapa de los bordes de las partculas de nieve,
para unirse al centro del copo de nieve y aumentar el tamao de los granos de ceniza. El
hielo se produce del siguiente modo (a partir de la neviza), aumentando el espesor de la
capa de neviza, la del fondo queda sometida a presin y lo obliga a su fusin obtenindose
agua, que luego se congela formando un slido con cristales interconectados llamado hielo
cuyo color gris, azul o verde se explica por polvo y aire contenido en la masa.
En consecuencia los copos de nieve son agregados de cristales de hielo de muy baja
densidad (0,1 de la del agua). La presin causada por el peso de nuevos aportes hace que a
expensas de los primitivos cristales se origine la neviza con mayor tamao, menos espacios
huecos y mayor densidad (0,5 la del agua). El aumento de la presin hace que por debajo
de la neviza se forme hielo blanco menos poroso y ms denso, y ms abajo donde los
espesores superan los 60 metros, se forma el hielo glaciar de color azulado,
comportamiento plstico y mayor densidad (0,92 la del agua).
Figura 139. Nieve, neviza y hielo. Son en su orden tres etapas de un mismo proceso.
Adaptado de Max Derruau, Geomorfologa
19
Tipos de glaciares.
Glaciares de montaa. Los tres primeros son el 96% de los glaciares, ste tipo de
glaciar es slo el 4%. Los de montaa aparecen en latitudes bajas sobre altas
montaas, se subdividen en glaciar de valle (como un ro), glaciar de pie de monte
(como la unin de dos ros) y manto de hielo (estructura radial). El VN del Ruiz, es
un manto de hielo de 11 km.2 de superficie, 9 km.2 menos que en la dcada de
1970s. El espesor medio es del orden de los 50 m. y los mximos espesores, hasta
tres veces mayores, se localizan en los circos de los glaciares de salida.
Figura 140. Glaciares de montaa: 1. glaciar de valle, 2. glaciar de pie de monte, 3. manto
de hielo. Segn Longwell y Flint, Geologa Fsica.
lago, mientras otros lagos aparecen ms arriba en las depresiones de roca resistente
excavadas por el glaciar. Los glaciares que retroceden aprisa van dejando su carga
amontonada y las rocas mayores quedan como indicio de su extensin primitiva. Estos
depsitos frontales aportan informacin valiosa sobre glaciaciones anteriores.
Figura 142. Morfologa glaciar. En el glaciar de valle se tiene: 1. Morrena central, 2. Morrena lateral, 3. M
Lengua del glaciar, B. Circos de erosin glaciar, C. Valle en U. Adaptado de Longwell y Flint, Geologa Fsic
Durante la glaciacin
Despus de la glaciacin
19.2.4 Evolucin del paisaje glaciar. Un glaciar es uno de los ms pottentes agentes de
erosin. Su hielo erosiona el fondo por abrasin y arrancndole rocas. Los bloques
embebidos en el hielo son arrastrados por el fondo y marcan estras en las rocas, que
pueden quedar pulimentadas formando rocas aborregadas.
Antes de la glaciacin
Despus de la glaciacin
Figura 144. Modelado del paisaje glaciar: 1. arcos, 2. valles en U, 3. horns 4. aristas.
Adaptado de Fouet y Pomerol, las Montaas.
Los fiordos con caractersticos de las costas que han sufrido glaciacin reciente, como las
del oeste de Escocia, las de Noruega, las del sur de Chile, Columbia Britnica, sur de
Nueva Zelanda y Groenlandia. Son bahas largas y estrechas como ras de abruptas laderas
y gran profundidad. Su profundidad se explica porque los glaciares llegaban hasta el mar,
cuando entonces su nivel era mucho ms bajo que ahora.
Respecto a las cuatro del Pleistoceno todas se han reconocido en Norteamrica; en Europa
hay evidencias de tres en Alemania y de una en el Elba.
19.3.1 Causas de las glaciaciones. Para que se dispare el mecanismo de una fase glaciar,
o su contraria, la megatrmica, es suficiente un pequeo retroceso de los hielos pues l slo
puede provocar un efecto multiplicador.
Antes
Despus
Figura 146. Efecto multiplicador de un deshielo o un calentamiento: 1. primer deshielo, 2.
segundo deshielo, 3. hielo polar, 4. mares y continentes. Segn Ageda, Anguita y otros,
Geologa.
Con un pequeo avance de hielo la radiacin llegar a la Tierra regresa de nuevo al espacio
en mayor cuanta y ello ocasiona disminucin de la temperatura por lo cual los hielos
avanzarn de nuevo, se reflejar ms radiacin y caer por segunda vez la temperatura
repitindose de nuevo el proceso; si el hielo retrocede, de la radiacin que recibe la Tierra
poco se refleja, se calienta el clima, viene un segundo deshielo, disminuye la reflexin, se
da un segundo calentamiento y el efecto multiplicador continuar.
Es suficiente que caiga, entre 8 y 12 C la temperatura del planeta para que los hielos
avancen como en el Pleistoceno. Algunos argumentan causas externas (astronmicas) y
otros, causas internas (terrestres) que puedan modificar el clima. Es claro que no se explica
el fenmeno en estudio como debido a enfriamiento interno del planeta y adems que se
trata de un efecto global y no local.
19.3.2 Efectos. Si se derriten los hielos actuales, el nivel medio del mar sube entre 21 y
61 metros. Antes de 1920 suba 9 cm por siglo, despus 60 cm por siglo. Es evidente que
un actual aumento del nivel del mar traera problemas severos en las ciudades portuarias,
incremento de las fronteras de los desiertos y desplazamiento de las reas agrcolas.
- pocas glaciares. En pocas de glaciacin hay intensos perodos fluviales; hay menos
evaporacin, menos desiertos, ms vegetacin, ms lagos; los vientos productores de lluvia
prefieren el Ecuador, el rea cubierta por hielos se duplica o cuadruplica, el nivel del mar
baja entre 30 y 130 m., se despeja la plataforma continental, hay movimientos eustticos
en el fondo ocenico (ascenso y descenso) predominio de la pradera, del mamfero
pequeo de parto mltiple.
- pocas megatrmicas. En las megatrmicas todo lo contrario, el ocano invade las
costas por el aumento del nivel del mar, se derriten los hielos, es la poca de rboles y
grandes mamferos de un solo parto, las plantas tropicales invaden latitudes altas, se
extienden los desiertos y en donde exista hielo sobre el continente por la zona de playa
quedan como evidencia los "fiordos".
19. EL VIENTO
20.
Es el aire en movimiento. A gran eescala, los movimientos horizontales y verticales, son
importantes en la configuracin del tiempo y del clima. Las principales fuerzas que afectan
al movimiento horizontal del aire son los gradientes de presin, el efecto de Coriolis y la
friccin.
Los gradientes de presin los provvoca el desigual calentamiento de la atmsfera por el sol
y el efecto Coriolis es debido a la rotacin terrestre. Los movimientos horizontales del aire
son importantes alrededor de los sistemas ciclnicos (baja presin) y anticiclnicos (alta
presin).
Figura 147. Esquema de la mquina atmosfrica del planeta. A. vientos polares del este, B.
contralisios del occidente, C. alisios del Noreste y Sudeste, E. Ecuador, H. clula de
Hadley, F. clula de Ferrel, P. anticicln polar. Segn A. Bialko, nuestro Planeta La Tierra.
La combinacin de movimientos horiizontales y verticales crea un patrn de vientos
predominantes. A lo largo del ecuador est la llamada regin de las calmas ecuatoriales,
donde el calor solar calienta el aire ascendente que se dispersa alejndose del ecuador para
fluir hacia el norte y al sur y caer a las latitudes de 30 norte y sur para alimentar los
vientos alisios que regresan hacia el ecuador y los vientos ponientes que fluyen hacia las
latitudes medias de la Tierra.
19.4.2 Circulacin general de los vientos. Siempre los vientos van de las zonas de alta
presin (+) a las de baja presin (-). Los polos, donde el aire se enfra y se asienta, son
zonas de alta presin. Tambin los son los paralelos vecinos a los trpicos de Cncer y
Capricornio.
La zona de inteerconfluencia tropical, ZICT, vecina al ecuador, como las latitudes
templadas de los 60, son las zonas de baja presin a donde convergen los vientos
venidos de los paralelos de Cncer y Capricornio (desiertos tropicales) y de los crculos
polares de la Tierra.
Como sabemos la causa del transporrte de las masas areas es la conveccin, o sea, el
ascenso del aire caliente ligero y su sustitucin, desde abajo, por el aire fro. Las zonas que
se calientan al mximo durante el da son las tropicales, donde los rayos solares inciden
sobre la Tierra casi verticalmente. El gradiente de temperatura y su reduccin en funcin
de la altura cerca de la superficie, se hace mayor que el adiabtico de equilibrio, lo cual
provoca, precisamente, el origen de un flujo de aire vertical. El aire asciende cerca del
ecuador, en la ZICT, elevando el lmite superior de la troposfera, al doble de su altura en
los polos. Pero, dnde debe meterse el aire? Es fcil comprender que a grandes alturas el
aire fluye del ecuador, ya a las latitudes septentrionales como a las meridionales. As
marcha enfrindose parcialmente en la troposfera superior, para descender en las latitudes
medias y dirigirse de regreso al ecuador.
19.4.3 Ciclones y anticiclones. A lo largo del frente polar del hemisferio norte el aire
clido de los ponientes (del oeste) choca con los levantes (del este) rticos. En ste mismo
frente polar se desarrollan ondas, algunas de las cuales aumentan de tamao rpidamente.
El aire clido fluye hacia ellas mientras que el fro fluye por detrs de ellas. El aire clido
liviano se eleva sobre el fro a lo largo del frente clido. Por detrs el aire fro se abre
camino bajo el clido a lo largo del frente fro. Gradualmente el segundo frente alcanza al
primero que es empujado, para formar una oclusin. En el frente clido se forma un cordn
de nubes que trae lluvias y a veces tormentas. En los anticiclones la circulacin del aire es
inversa a la de los ciclones.
Figura 148. Circulacin de los vientos en dos temporadas. Julio en la parte superior y
enero, en la inferior. Las corrientes se establecen de las zonas de alta presin (crculos
oscuros) a las de baja presin (crculos claros). Se muestra el flujo en julio y en enero,
afectado por la aceleracin de Coriolis, gracias a la rotacin del planeta.
19.4.4 Los monzones. Son inversiones estacionales de la direccin del viento. Los ms
famosos ocurren en la India donde los vientos del norte propios del invierno son
reemplazados por los del sur durante el verano. Los del sur estn muy cargados de vapor
de agua que se precipita en forma de lluvias torrenciales. Otra inversin de vientos a escala
local, son las brisas terrestres y marinas.
19.4.5 Fenmeno de brisa. Cuando el Sol calienta en la costa, dado que el agua y la
Tierra tienen diferente calor especfico, el ocano permanece fro y el continente caliente;
la zona de alta presin estar sobre el mar y durante el da soplar a la costa. En la noche la
brisa se invierte, ir al mar el cual por razones de calor especfico, almacenar el poco
calor que recibi mientras que la Tierra que haba almacenado ms calor, ya se encuentra
fra.
19.4.6 Tormentas, huracanes y tornados. Las tormentas ms comunes son las tronadas
que en regiones templadas y tropicales se producen a diario con el requisito de fuertes
corrientes de aire ascendente que al elevarse se enfra liberando calor conforme se da la
condensacin del vapor de agua. La liberacin de calor aporta energa para intensificar el
ascenso del aire y el desarrollo de la tormenta.
La condensacin del aire produce ccmulo-nimbos que llegan a alcanzar una altura mayo
de 5 Km. Estas lluvias traen lluvia y granizo y en ocasiones truenos y relmpagos.
Los huracanes tambin llamados tiffones o ciclones tropicales se forman sobre ocanos
clidos. Producen vientos espirales de hasta 250 a 350 Km./hora. El ojo contiene aire
caliente descendente y ocupa 5 a 50 Km. de los 500 Km. de dimetro del huracn.
Alrededor del ojo ascienden espirales de aire clido y hmedo. La condensacin crea
cumulonimbos y libera calor latente que aumenta el ascenso en espiral del aire. Los
huracanes son destructivos sobre todo en zonas costeras por el efecto de las olas, la lluvia
torrencial y los vientos. Los tornados son torbellinos violentos, pero cubren un rea mucho
menor que los huracanes. Se forman cuando un cumulonimbo empieza a crecer hacia
abajo y la prolongacin de la nube en forma de cuello de embudo toca el suelo. Su ancho
vara entre 50 y 200 m., el desplazamiento varia de 30 a 65 Km./hora y el fenmeno se
desvanece despus de 30 Km. de recorrido. Algunos han llegado a desplazarse hasta 500
Km.
19.4.7 Fenmeno del Nio. Todos lo aos en diciembre una corriente de agua clida
recorre el Pacfico sur desplazndose hacia la costa de Ecuador y el norte del Per, por
encima de la fra y profunda corriente de Humboldt, que fluye hacia el norte. Cada tres o
cuatro aos se produce un calentamiento ms intenso y extendido en toda la zona
ecuatorial central y el Pacfico oriental. Este calentamiento que suele durar de 14 a 18
meses tiene efectos acusados en el clima mundial.
En diciembre, por lo general la prresin atmosfrica sobre el sudeste del Pacfico es
bastante alta, lo cual indica que el aire desciende, mientras que sobre Indonesia es baja lo
que indica que el aire se eleva.
Cuando se produce el Nio, es porqque en la Navidad la situacin se invierte; la presin
atmosfrica desciende en el sudeste del Pacfico y aumenta en Indonesia y Australia. Los
vientos que antes soplaban desde Amrica y con su friccin elevaban cerca de un metro el
ocano Pacfico en Indonesia, dejan de soplar para que el mar retorne con coletazos
afectando nuestras costas. Adems con el Nio se produce un movimiento de las aguas
superficiales clidas del Pacfico que se desplazan hacia el este.
Este fenmeno parece deberse aun ccambio de direccin de los vientos ecuatoriales del
este que tambin se invierte trayendo las aguas superficiales hacia Amrica donde se
acumulan las aguas clidas y se impide el afloramiento de las profundas y fras aguas de la
corriente de Humboldt ricas en nutrientes. La falta de estas aguas que traen el plancton de
la Antrtida tiene efectos catastrficos en la industria pesquera.
19.5 DESIERTOS
Los desiertos se forman en regionees en las que la tasa de prdida de agua por evaporacin
es mayor que la de ganancia por precipitacin. La temperatura, al igual que la lluvia, es
importante; en latitudes fras crecen bosques an con precipitaciones escasas que en los
trpicos slo explicaran montes bajos y condiciones semiridas. Aproximadamente el
25% de la superficie terrestre se caracteriza por climas secos, y los desiertos propiamente
dichos cubren gran parte de la tierra comprendida entre las latitudes de 10 y 35 norte y
sur.
19.5.1 Clases de desiertos. Hay tres tipos de desiertos: los desiertos topogrficos y
tropicales en las latitudes bajas y medias, y los desiertos polares en las latitudes altas. Los
dos primeros son clidos y los terceros fros. Todos se ubican en zonas de baja presin.
Este aparte se centrar en los desiertos clidos.
- Desiertos topogrficos. Se explican por barreras naturales que detienen los vientos
hmedos y provocan la sequedad; por ejemplo La Candelaria en Villa de Leiva y la
Tatacoa en el Huila, explicados por unos microclimas particulares. Tambin se incluye aqu
la pennsula de la Guajira afectada por una corriente caribe
- Desiertos tropicales. Son los que se ubican en las latitudes de 30 norte y sur, como el
Sahara al norte y el desierto de Nueva Zelanda al sur; se explican por la circulacin general
de los vientos en la mquina atmosfrica del planeta Como los desiertos son zonas de alta
presin y el ecuador est a baja presin, el viento inicia su recorrido en los 30 norte y sur
en estado seco y fro; yendo al Ecuador se va calentando, se dilata, aumenta la relacin de
espacios vacos, recoge en su trayectoria la humedad para almacenarla en forma de vapor.
La masa de aire cargada de vapor llega al Ecuador, sube, se enfra, libera la humedad en
forma de lluvia y regresa por lo alto, para descender nuevamente sobre las latitudes de 30
e iniciar de nuevo su recorrido een el cual roba la humedad de los desiertos.
- Desiertos polares. Son los que se ubican en los polos geogrficos del planeta a latitudes
de 90 norte y sur. El polo norte tiene por sustrato el ocano rtico y el polo sur tiene por
sustrato el continente de la Antrtida. Ambas se constituyen en desiertos por ser regiones
de alta presin.
Otra trayectoria similar de circullacin de vientos se sucede entre los polos y las latitudes
de los 60 norte y sur. En el polo el vientoo recoge la humedad de esta regin y la lleva a
latitudes de 60 donde se provocan las lluvias. En los polos el fro ocasiona el
asentamiento del aire y por ello hay una zona de alta presin.
19.5.3 Temperatura. Hay una gran fluctuacin diaria as: en los tropicales, da 37C y
noche -1 C a la sombra; lo anterior es lo mismo en invierno que en verano. En los
topogrficos el invierno es severo, con temperaturas que oscilan entre 17 y -27 C.
Las primeras investigaciones consideraban que las fuertes variaciones diarias de la
temperatura en la superficie desrtica, de hasta 74 C provocaban suficiente dilatacin y
contraccin de la masa de roca como para causar desintegracin por insolacin. Los
experimentos de laboratorio sugieren que ste proceso es relativamente imposible
19.5.5 El viento. La velocidad aumenta con la altura sobre el suelo, el viento oscila de
izquierda a derecha, hacia arriba y hacia abajo pero su tendencia general es el ascenso, al
1/30 del dimetro de las partculas por encima del suelo no se mueve el aire,
construyndose as una barrera que impide la erosin, hay dos tipos de tormentas: de arena
y de polvo.
Las de arena tienen un metro de alltura, casi toda la cargan en los primeros 45 cm, los
granos van en saltacin y rodamiento. En las tormentas de polvo, el polvo viaja en
suspensin porque el aire es turbulento; el tamao de las partculas depende de las
velocidades terminales de los granos levantados.
Figura 149. Formacin de un ventifacto. Los ventifactos son bloques labrados, con brillos,
facetas y formas caprichosas, por los granos que arrastra el viento. Adaptado de LongwellFlint y Leet-Judson, Geologa Fsica.
19.6.1 Abrasin (corrasin). Es el fenmeno de lija, para las tormentas de arena esa lija
tiene 45 cm de espesor, los principales productos de ese proceso son los yardang y
ventifactos; los yardang son minsculos valles en U (ver figura 155) a modo de surcos
pulidos en la roca al piso.
Hmedo(Pleistoceno)
Seco (hoy)
Figura 150. Formacin de una cuenca de deflacin: 1. en la edad del hielo una arenisca por
accin de la humedad pierde su material cementante, 2. posteriormente esa arena emigra
como una duna y abandona la cuenca de deflacin. Segn Leet y Judson, Geologa Fsica.
fueron sacadas por el viento. El polvo ms fino de los desiertos, puede ser elevado miles de
metros de altura y transportado centenares de km., de tal manera que si ste sale del
desierto puede formar un loess, suelo agrcola muy frtil por no haber estado sometido a un
deslavado de bases.
- Dunas. Son depsitos de arena mviles que al emigrar sepultan objetos, y cuya altura
vara entre los 30 y 200 metros mientras su base es 5 veces mayor. El avance de la duna se
da en la direccin del viento y los mtodos para fijarla son: a) colocacin de empalizadas
en la cresta de la duna con lo que se detiene el aporte de partculas procedentes de
barlovento hacia el frente de la duna; b) instalacin de plantas arbustivas cuyas races
traban las partculas; c) incrementar la humedad de la zona con la finalidad de aumentar la
cohesin entre las partculas
19.6.4 Clases de dunas. Las dunas pueden ser de cuatro clases, as:
- Barjanes. Depsitos en forma de luna creciente, cuyos cuernos en la direccin del
viento anuncian suelo duro y plano. Los barjanes suelen encontrarse en el borde del
desierto donde hay una menor cantidad de arena y algo de vegetacin.
- Longitudinales. Camellones en la direccin del viento; anuncian viento fuerte o poca
arena. Estas dunas cubren una extensin mucho mayor y los largos cordones de arena estn
separados por bandas de roca o piedras libres de arena por la accin de los remolinos del
viento.
- Transversales. Semejan olas transversales al viento; anuncian viento suave pero
oscilante ya sea por irregularidades en el suelo o variaciones dinmicas en la masa del aire.
Un tipo particular es la duna de playa donde los camellones son paralelos a la playa y
transversales a la direccin del viento.
- En U. Dunas dispuestas al contrario de los barjanes y que anuncian obstculos
longitudinales. Se diferencian de aquellos por tener la cara de deslizamiento en la parte
convexa.
Figura 152. Barjn y duna en U. La direccin del viento en una duna cualquiera la da su cara de desliza
( derecha) y una duna en U (izquierda), ambas con la cara de deslizamiento en sotavento (S) y no en barl
Longwell- Flint, Geologa Fsica.
19
Figura 153. Dinmica de las dunas. De izquierda a derechas se muestra la secuencia temporal en el proceso
obstculo. Arriba plantas y abajo perfiles, con lneas que muestran la trayectoria en viento y zonas de turbule
mayor concentracin de material. Adaptado de Leet y Judson, Geologa Fsica.
20
21
22
23
Figura 154. Evolucin del paisaje hmedo y seco. A la izquierda la forma como evoluciona un paisaje rido fo
drenaje paralelo; a la derecha la evolucin de un paisaje formando un pedimento y desarrollando un drena
Geologa Fsica.
GEOMORFOLOGIA
La geomorfologa es la ciencia que estudia las formas de la Tierra. Se institucionaliz a
finales del siglo XIX y principios del XX y sus haberes se asientan en los saberes
acumulados por las dems ciencias de la Tierra que se sistematizaron a partir de la actitud
ilustrada respecto de la naturaleza y sus complejas consecuencias en nuestra cultura.
Pero la Tierra es amplia, diversa y desigualmente conocida, lo cual plantea problemas a los
cientficos por la gran variedad y aparente dispersin de hechos y procesos, por su
dependencia de mltiples factores y por la dificultad de encontrar en su generalidad las
leyes que los rigen.
Estos hechos y procesos pueden ser microscpicos y aparecer aislados, pero las formas del
relieve slo pueden entenderse de modo global como pertenecientes a la totalidad del
planeta e integradas en la totalidad de la naturaleza donde participan de mltiples
relaciones. Conocer las causas es explicar las geoformas, pues la geomorfologa tiene que
dar cuenta de la gnesis del relieve y tipificar sus geoformas: explicar fuerzas y procesos y
clasificar resultados.
El drenaje est caracterizado por una forma o patrn modelo, donde el ndice de erosin o
remocin es muy importante y la textura es el grado de espaciamiento entre los canales del
drenaje. La textura en rocas puede ser gruesa, media o fina, y la erosin, laminar, por
surcos o por cargas.
La vegetacin puede ser natural y su altura anuncia la profundidad del suelo, cuando hay
densidad. Las variaciones en la densidad de la vegetacin se asocian con presencia de
aguas subterrneas. Si es artificial se considera ya un uso del suelo. En un abanico aluvial
los bosques de galera anuncian el drenaje y la vegetacin es ms alta en su pie que en el
pice a causa del nivel fretico.
A continuacin se presenta una tabla de claves fotogeolgicas para la identificacin de las
diferentes rocas y fallas, de acuerdo a tres aspectos fundamentales: tonos, texturas y
drenaje.
20.2
CLAVES DE FOTOINTERPRETACION
ROCAS
INTRUSIVAS
ROCAS
VOLCANICAS
Claros
salvo
humedad (gris)
Oscuros
en
ultramficas
- Claros a oscuros en
hipoabisales
y
diques
- Oscuro en las
jvenes,
en
las
meteorizadas es claro.
- Claros en conos de
ceniza y lavas viejas,
secas y sin cobertura
TEXTURAS
Homogneas
masiva
Gruesas
en
conglomerados
y
areniscas.
- Finas en lodolitas (dan
flatiron)
DRENAJE
- Dendrtico, pinzado
o radial y puede
variar
con
el
- Paralelo en basaltos.
- Dendrtico en tobas y
depsitos piroclsticos
- Rectangular, paralelo
y
subparalelo
en
conglomerados
y
TONOS
ROCAS
CLASTICAS
Claros
en
conglomerados,
areniscas maduras y
lodolitas de desiertos.
- Oscuro en areniscas
maduras y lodolitas, por
humedad.
- Oscuros en estructuras
ASPECTOS
ROCAS
INTRUSIVAS
diaclasamiento y la
composicin
- Radial-anular en
hipoabisales
ROCAS
VOLCANICAS
- Anular en domos.
- Radial en volcanes
- Anmalo en lagunas
y canales discordantes
ROCAS
CLASTICAS
areniscas maduras
Subparalelo
y
subdendrtico
en
areniscas inmaduras
Subparalelo
a
dendrticas en lodolitas
ROCAS NO
CLASTICAS
ROCAS
METAMORFICAS
FALLAS
TONOS
- Oscuros generalmente
pero no intensos
- Claros en cuarcita
- Claros a semioscuros
en gneises
Cambios bruscos y
oscuros por agua o
claros si hay exceso
de drenaje
TEXTURA
S
El
del
(ejemplo
crstico).
flatiron
relieve
paisaje
No da
- Finas pizarras
- Medias a gruesas,
gneises.
- Esquistosidad
Cambios, anomalas
e irregularidades
DRENAJE
- Discontinuo y con
sumideros en karst.
Dendrtico
a
rectangular en pizarras y
filitas.
- Variable en esquistos
- Colector con poco
drenaje secundario en
cuarcitas
Dendrtico
a
rectangular en gneis
Desviacin
sistemtica
ASPECTOS
- Controlado por
fracturas subterrneas
Controles
anmalos.
- Alineado y con
direccin
perpendicular
- Muy disectadas por drenaje dendrtico y fino cuando son recientes, adems presentan
tonos claros y laderas verticales y uniformes.
- Presentan tonos oscuros en lavas jvenes, aunque la vegetacin las aclara algo.
- Los patrones de drenaje son dendrticos en depsitos piroclsticos y tobas; anular, en
edificios volcnicos; radial, en la base de los volcanes, anmalo con lagunas y canales
discontinuos, en los flujos.
- La vegetacin es escasa si el material es reciente, y la porosidad y permeabilidad son
altas, aunque disminuyen con la meteorizacin.
- Las areniscas maduras muestran tono claro a medio, textura gruesa a media, drenaje
rectangular a subparalelo, canales en V cerrada, vegetacin escasa a media, escarpes
escalonados y excelentes niveles guas.
- Las areniscas inmaduras son oscuras y de textura gruesa, drenaje subparalelo o
subdendrtico, vegetacin buena a excelente y morfologa ligeramente escarpada a suave
en la contrapendiente estructural y ondulada en la pendiente.
- Las lodolitas son de tono oscuro en clima hmedo y claro en desiertos, textura fina,
drenaje dendrtico o subparalelo y vegetacin exuberante si el clima es hmedo,
morfologa deprimida con desarrollo lineal extenso, excelente contraste con unidades duras
y malos niveles guas.
En la fig. 156 se dibujan tres geoformas, con elementos explicativos, tpicas en rocas
sedimentarias.
Figura 156. Geoformas en rocas sedimentarias: Ce. Cuesta estructural (asimtrica), Cp.
contrapendiente, P. pendiente, Ho. y Fl. Hogback y flatiron (desarrolladas sobre la
pendiente estructural), Cu. Cuchilla estructural (cncava). El Hogback es un estrato en
altorelieve, con forma trapezoidal, formado sobre la pendiente estructural. Segn Mnica
Dunyer y Antonio Manrique, curso de fotointerpretacin U. de Caldas.
- Normalmente la vegetacin es poca y alineada con las fracturas. En el trpico sta puede
ser densa.
- El relieve es funcin del clima y de la composicin de la caliza. Los tonos son claros.
- En clima rido se presentan crestas empinadas y tonos claros, nunca oscuros.
- En climas hmedos el paisaje ees crstico: bosques de mogotas o colinas puntiagudas.
Adems se desarrollan dolinas, poljes (depresiones cerradas) y sumideros.
- El drenaje se pierde por los sumideros resultando interrumpido.
- El relieve es ms suave que en zonas ridas y entre ms pura y cristalina sea la roca, ms
abrupto resulta el relieve.
- Si se encuentra materia orgnica y humedad, los tonos son oscuros.
- En la fase IV, despus del levantamiento sealado, el vulcanismo tiene su mayor auge y
permite la formacin de la cobertura de lavas en el eje de la cordillera. Este vulcanismo,
aunado al potencial de diseccin generado por el levantamiento y los cambios climticos
hacia condiciones ms hmedas, segn Flrez, convergen para facilitar las formaciones
vulcano-sedimentarias plio-cuaternarias.
20.3.5 Clima. La localizacin del rea, sobre los 5 de latitud norte, se ajusta a lla
posicin media de la zona de convergencia intertropical (ZCIT), lo que explica lluvias
abundantes con un rgimen de distribucin bimodal, alto contenido de humedad del aire y
20.3.6 Suelos. La mayora de los suelos estn desarrollados a partir de piroclastos que
muestran una diferenciacin alrededor de los 2000 msnm, pues a mayores alturas se da una
alternancia de capas de pmez, lapilli, arenas y cenizas mientras por debajo domina la
fraccin ceniza. Se exceptan de lo anterior los flancos abruptos de los valles en V del
drenaje principal donde aflora el sustrato y los suelos son lticos, y las vertientes bajas, por
debajo de 1200 msnm donde las cenizas han desaparecido o estn en avanzada
meteorizacin y los suelos de carcter vrtico (por su aspecto arcilloso y el agrietamiento
que presentan al secarse) se han desarrollado a partir de alteritas (suelos alterados)
asociadas al sustrato o a cenizas.
Entre 4000 y 1800 msnm dominan los andosoles humferos, de 1800 a 1200 msnm los
ferrisoles ndicos y por debajo de los 1200 msnm los suelos ferralticos de carcter vrtico.
El contenido de materia orgnica aumenta con la altitud y la cantidad de arcilla disminuye
BIBLIOGRAFIA
ACOSTA, Carlos E. Ssmica y Tectnica de Colombia y BBucaramanga. Primera
Conferencia Regional de Geotecnia del Oriente Colombiano. Bucaramanga, 1977.
ALVAREZ, Alberto Jairo. Geologa de la Cordillera Central y el Occidente Colombiano
y Petroqumica de los Intrusivos Granitoides Mesocenozoicos. Boletn Geolgico del
Ingeominas. Volumen 26. Santaf de Bogot, 1983.
BATLE-GUMUZZIO. La qumica, ciencia de la materia y el cambio. Coleccin Salvat.
Espaa, 1985.
BEGUERY, Michel. La explotacin de los ocanos. Editorial Orbis. Espaa, 1986.