INTRODUCCIÓN A LAS

GEOCIENCIAS
Docente
Sergio Andrés Hernández Gelves
Geólogo
¿QUE SON LAS GEOCIENCIAS?

La ciencia de la Tierra es el nombre

de todas las ciencias que buscan
colectivamente comprender la
Tierra y a sus vecinos en el espacio.
Incluye geología, oceanografía,
meteorología y astronomía.
¿Es fácil estudiar el planeta
tierra?
 Se realizan observaciones y
experimentos tanto en
campo como en laboratorio.
 Los científicos de la Tierra
requieren una comprensión
y aplicación de
conocimientos y principios
de la física, la química y la
biología.
GEOLOGÍA
Geología física vs Geología Histórica
 La geología física examina
los materiales que
componen la Tierra y busca
comprender los muchos
procesos que operan debajo
y sobre su superficie.
Las fuerzas internas crean
terremotos, construyen
montañas y producen
estructuras volcánicas.
En la superficie, los procesos
externos rompen la roca y
esculpen una amplia gama
de accidentes geográficos.
Los efectos erosivos del
agua, el viento y el hielo dan
como resultado una gran
diversidad de paisajes.
El objetivo de la Geología histórica es
comprender el origen de la Tierra y el
desarrollo del planeta a través de sus
4.600 millones de años de historia.
• Establece un arreglo cronológico.
• El estudio de la geología física
precede lógicamente al estudio de
la historia.
OCEANOGRAFÍA
La oceanografía integra química,
física, geología y biología.
Incluye el estudio de la
composición y los movimientos
del agua de mar, así como los
procesos costeros, la topografía
del fondo marino y la vida marina.
METEOROLOGÍA
 La meteorología es el
estudio de la atmósfera y los
procesos que producen el
tiempo y el clima.
ASTRONOMÍA
 Debido a que la Tierra está
relacionada con todos los demás
objetos en el espacio, la ciencia de
la astronomía tiene como objetivo
el estudio del universo, y es muy
útil para investigar los orígenes de
nuestro propio entorno.
Geología Ambiental
 LAS GEOCIENCIAS SON CIENCIAS
AMBIENTALES
Se exploran las relaciones entre las personas y el medio
ambiente natural.
Muchos de los problemas y cuestiones que abordan las
ciencias de la Tierra tienen un valor práctico para las
personas.
• Desastres Naturales
• Recursos minerales
• Influencia del hombre en los procesos del planeta.
Desastres Naturales

Los peligros naturales son parte de la vida en la

Tierra. Todos los días afectan negativamente a
literalmente millones de personas en todo el
mundo y son responsables de daños asombrosos.

Ejemplo: volcanes, inundaciones, tsunamis,

terremotos, deslizamientos de tierra y huracanes.
Estos peligros son procesos naturales. Se
convierten en peligros solo cuando las personas
intentan vivir donde ocurren estos procesos.

Amenaza * Vulnerabilidad = Riesgo

 Aumento de la
vulnerabilidad por la
destrucción de barreras
naturales.
 Recursos
Los recursos incluyen agua y suelo, una gran
variedad de minerales metálicos y no metálicos
y energía. Juntos forman la base misma de la
civilización moderna.
Las ciencias de la tierra se ocupan de la
formación y ocurrencia de estos recursos
vitales y también del mantenimiento de los
suministros y del impacto ambiental de su
extracción y uso.
 Influencia del hombre en los procesos del
planeta
No solo los procesos de la Tierra tienen un
impacto en las personas, sino que los humanos
también podemos influir drásticamente en los
procesos de la Tierra.
• Alteración de la atmosfera
• Tala de bosques
• Construcción de ciudades
• Construcción de represas.
ESCALAS DE ESPACIO Y
TIEMPO EN LAS
GEOCIENCIA
Cuando estudiamos la
Tierra, debemos lidiar
con una amplia gama
de escalas espaciales y
temporales.
 Algunos fenómenos son
relativamente fáciles de imaginar
para nosotros, como el tamaño y
la duración de una tormenta por
la tarde o las dimensiones de una
duna de arena.
Otros fenómenos son tan vastos o
tan pequeños que son difíciles de
imaginar. El número de estrellas y
las distancias en nuestra galaxia o
la disposición interna de los
átomos en un cristal mineral son
ejemplos de tales fenómenos.
 Algunos de los eventos que
estudiamos ocurren en
fracciones de segundo. Un
relámpago es un ejemplo.
Otros procesos se extienden por
períodos de decenas o cientos de
millones de años. Por ejemplo,
las elevadas montañas del
Himalaya comenzaron a formarse
hace casi 50 millones de años y
continúan desarrollándose hoy.
¿Qué representan 4.600 millones de años? Si empezáramos a
contar a un ritmo de un año por segundo y continuáramos 24
horas al día, siete días a la semana y nunca paráramos.

¿Cuánto tiempo tardaríamos?

 ¿Qué representan 4.600 millones de años? Si empezáramos a
contar a un ritmo de un segundo por cada año y continuáramos
24 horas al día, siete días a la semana y nunca paráramos.

¿Cuánto tiempo tardaríamos?

145,8 años
LA INVESTIGACIÓN EN
LAS GEOCIENCIAS
HIPÓTESIS vs TEORÍA vs LEY
¿Qué las diferencia?
HIPÓTESIS
Luego de formular los principios que
describen un fenómeno natural, los
investigadores intentan explicar cómo o
por qué las cosas suceden de la manera
observada.
Lo hacen elaborando una explicación
provisional (o no probada), que se
denomina hipótesis científica.
La hipótesis luego necesita verificación
para ser aceptadas o no como parte del
conocimiento científico.
TEORÍA
Cuando ha sobrevivido a una
comprobación intensiva y cuando se
han eliminado los modelos
competidores, una hipótesis puede ser
elevada al estatus de teoría científica.
Por ejemplo, la teoría de la tectónica
de placas proporciona un marco para
la comprensión del origen de las
montañas, los terremotos y la
actividad volcánica.
LEY
La diferencia entre teoría y ley es que,
aunque ambas están fundamentadas en
hipótesis y datos empíricos, la teoría se
establece para explicar un fenómeno
observado, mientras que las leyes
procuran describir dicho fenómeno.
Por ejemplo, Las leyes de Kepler y la teoría
de la gravitación.
Las leyes y teorías científicas son
conocimientos científicos diferentes; por
tanto, no guardan una relación jerárquica.
Las leyes siempre tienen una ecuación
matemática.
Ley de las orbitas de Kepler
 MÉTODO CIENTÍFICO
El proceso que se acaba de
describir, en el cual los
investigadores recogen
hechos a través de
observaciones y formulan
hipótesis y teorías
científicas, se denomina
método científico.
 MÉTODO CIENTÍFICO
en muchas investigaciones científicas intervienen
las siguientes etapas:
1. Recolección de hechos científicos a través de
la observación y la medida.
2. Formulación de preguntas que relacionen
los hechos y elaboración de una o varias
hipótesis de trabajo que puedan responder
a esas preguntas.
3. Desarrollo de observaciones y experimentos
para probar la hipótesis.
4. Aceptación, modificación o rechazo de las
hipótesis sobre la base de extensas pruebas
 ORIGEN DEL
PLANETA TIERRA
Teoría Nebular
 FORMACIÓN DE LOS PLANETAS INTERIORES
Se condensaron en
partículas diminutas que
comenzaron a fusionarse. En unas pocas decenas de
Hierro, níquel y los millones de años los
elementos de los que se planetesimales se
componen los minerales acumularon en los cuatro
formadores de rocas planetas internos que
(silicio, calcio, sodio, etc.) llamamos Mercurio,
empezaron a orbitar el sol. Venus, Tierra y Marte.

Final periodo de Condensación Formación de Formación de

contracción de elementos planetesimales planetas internos

La formación del Sol Las repetidas colisiones

marcó el final del período hicieron que estas masas
de contracción. se fusionaran en cuerpos
Las temperaturas en la más grandes del tamaño
región donde ahora de asteroides, llamados
residen los planetas planetesimales
interiores comenzaron a
disminuir.
 FORMACIÓN DE LOS PLANETAS EXTERIORES

Se formaron al mismo tiempo que se

formaban los planetas interiores.
Debido a las bajas temperaturas lejos
del Sol, el material a partir del cual se
formaron estos planetas contenía un
alto porcentaje de hielos (agua, dióxido
de carbono, amoníaco y metano), así
como detritos rocosos y metálicos.
Los dos planetas más masivos, Júpiter y
Saturno, tenían una gravedad superficial
suficiente para atraer y contener
grandes cantidades incluso de los
elementos más ligeros: hidrógeno y
helio.
TAMAÑO Y ESCALA DEL SISTEMA SOLAR

Fuente: Earth Science, Tarbuck (2015).

TAMAÑO Y ESCALA DEL SISTEMA SOLAR

Fuente: Earth Science, Tarbuck (2015).

 ESTRUCTURA
INTERNA DE LA
TIERRA
 PREGUNTA

¿Qué papel desempeña la gravedad en la

distribución en capas de los planetas?
 PREGUNTA

¿Qué papel desempeña la gravedad en la

distribución en capas de los planetas?
 PREGUNTA

¿En qué se diferencian las dos divisiones que

existen sobre la estructura interna de la tierra?
 ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA

Según sus propiedades físicas Según su composición química

Las propiedades físicas de estas zonas En la historia temprana del planeta

se definen si la capa es solida o liquida cuando la tierra estaba caliente,
o si es blanda o dura. Esto se logra a debido a las diferentes densidades de
partir de análisis de la velocidad de las los materiales y elementos, los mas
ondas sísmicas a pasar por las capas. pesados se fueron hacia el centro de la
•Litosfera tierra, diferenciándose en 3 capas.
•Manto Superior (Astenosfera y zona •Corteza
de transición) •Manto
•Manto Inferior •Núcleo
•Núcleo externo
•Núcleo Interno
ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA
 PREGUNTA

¿Cómo se estudia la estructura interna del

planeta a partir del análisis de las ondas
sísmicas?
 ESTUDIO DEL INTERIOR DE LA TIERRA

El interior de nuestro planeta se

puede estudiar indirectamente a
través de las ondas sísmicas.
Muchos terremotos son lo
suficientemente grandes como
para que sus ondas sísmicas viajen
a través de toda la Tierra y puedan
detectarse al otro lado
Las ondas experimentan reflexión,
refracción y difracción a medida
que atraviesan la Tierra.
 ESTUDIO DEL INTERIOR DE LA TIERRA

Existen 3 tipos de ondas sísmicas: ondas P,

ondas S y ondas superficiales.
 ESTUDIO DEL INTERIOR DE LA TIERRA
La velocidad a la cual las ondas sísmicas viajan a través de las capas de la Tierra depende en gran medida de las propiedades
de los materiales encontrados. En general, las ondas sísmicas viajan más rápido cuando la roca es rígida o mas viscosa.

Las Ondas S no
se propagan en
líquidos
 PREGUNTA

¿En qué se diferencia la corteza oceánica de la

continental?
 CORTEZA

Corteza Continental Corteza Oceánica

La corteza Tiene un grosor medio de entre 35 y 40
km, pero puede superar los 70 km en Tiene alrededor de 7 km de grosor.
algunas regiones montañosas.
Capa rocosa externa,
comparativamente fina de la
Tierra, es de dos tipos Tiene una composición química
Consta de muchos tipos de rocas.
relativamente homogénea
diferentes, corteza oceánica y
corteza continental.
Varía considerablemente de un lugar a
otro. La composición media es granítica Está compuesta por basaltos, rocas
en la corteza superior. ígneas oscuras ricas en Fe y Mg.

Tienen una densidad media de unos Más densas (aproximadamente 3,0

2,7 g/cm3. g/cm3) que las rocas continentales.

Rocas más antiguas tienen 4.000 Ma Más jóvenes (180 Ma o menos)

 CORTEZA

La corteza oceánica es mas

densa que la continental, por lo
tanto tiende a hundirse debajo
de las cortezas continentales
formando las zonas de
subducción.
 PREGUNTA

¿Qué es el manto y como se subdivide?

 MANTO

Se extiende hasta una profundidad de

unos 2.900 km.
El límite entre la corteza y el manto
representa un notable cambio de
composición química. El tipo de roca
dominante en la parte superior del manto
es la peridotita, que es más rica en los
metales magnesio y hierro que los
minerales encontrados en la corteza,
continental u oceánica.
El manto se divide en manto superior e
inferior.
 MANTO SUPERIOR

El manto superior se extiende

desde el límite corteza-manto
hacia abajo hasta una
profundidad de unos 660 km.
El manto superior se divide en
tres partes. La porción superior
del manto superior y que es
parte de la litosfera rígida se
llama Manto Litosférico; debajo
de ella está la Astenosfera, más
débil. La parte inferior del
manto superior se denomina
Zona de transición.
 MANTO SUPERIOR Y CORTEZA

Litosfera
La litosfera (esfera de roca)
comprende la corteza entera y la
capa rígida del manto superior
que esta sobre la astenosfera y
forma la capa relativamente fría
y rígida de la Tierra.
Tiene un grosor medio de unos
100 km, la litosfera alcanza más
de 250 km de grosor debajo de
las porciones más antiguas de
los continentes.
A la zona del manto que hace
parte de la litosfera se le conoce
como Manto Litosférico.
 MANTO SUPERIOR

Astenosfera
Debajo de la litosfera, hasta una
profundidad de unos 410 km, se
encuentra una capa blanda,
comparativamente plástica, que se
conoce como astenosfera («esfera
débil»).
La porción superior de la astenosfera
tiene unas condiciones de
temperatura y presión que provocan
una pequeña cantidad de fusión.
Dentro de esta zona muy dúctil, la
litosfera está mecánicamente
separada de la capa inferior, dando
como resultado el movimiento de las
placas.
 MANTO SUPERIOR

Zona de transición
La parte del manto que va desde una
profundidad de unos 410 km hasta unos
660 km se denomina zona de transición.
 MANTO INFERIOR

Desde una profundidad de 660 km hasta

la parte superior del núcleo, a una
profundidad de 2.900 km, se encuentra el
manto inferior.
Las rocas del interior del manto inferior
son muy calientes y capaces de un flujo
muy gradual.
La discontinuidad entre el manto inferior
y núcleo externo se conoce como
Discontinuidad de Gutemberg a 2.890
2.900 m de profundidad.
 NÚCLEO

Se cree que la composición del

núcleo es una aleación de hierro
y níquel con cantidades
menores de oxígeno, silicio y
azufre, elementos que forman
fácilmente compuestos con
hierro. A la presión extrema del
núcleo, este material rico en
hierro tiene una densidad media
de cerca de 11 g/cm3.
Se divide en dos regiones que
muestran resistencias mecánicas
muy distintas: Núcleo externo y
Núcleo Interno.
 NÚCLEO

Núcleo externo
Es una capa líquida de 2.270 km
de grosor. Es el movimiento del
hierro metálico en esta zona lo
que genera el campo magnético
de la Tierra

Núcleo Interno
Es una esfera con un radio de
1.216 km. A pesar de su
temperatura más elevada, el
hierro del núcleo interno es sólido
debido a las inmensas presiones
que existen en el centro del
planeta.
 PREGUNTA

¿Cuáles son las discontinuidades en el interior

de la tierra?
 DISCONTINUIDADES EN EL INTERIOR DE LA TIERRA

1. discontinuidad de
Conrad , separa la
corteza superior
(granítica) de la
corteza inferior
(basáltica ). Esta Velocidad de las ondas P
discontinuidad no se en la corteza continental
observa en todos los
lugares.
2. Discontinuidad de
Moho en donde
separa la corteza del
manto.
 DISCONTINUIDADES EN EL INTERIOR DE LA TIERRA

1. Discontinuidad de
Conrad , no existe en
la corteza oceánica.
Velocidad de las ondas P
2. Discontinuidad de
en la corteza oceánica
Moho en donde
separa la corteza del
manto.
 DISCONTINUIDADES EN EL INTERIOR DE LA TIERRA

3. Discontinuidad de los 400

km ocurre un cambio
petrológico de olivino a
Wadsleyita.
4. Discontinuidad de los 670
km o de Repetti ocurre un
cambio petrológico de
Ringwoodita a perovskita.
Entre las discontinuidades de
400 km y 670 km hay un
cambio adicional en la
estructura de Wadsleyita a
Ringwoodita pero esto no va
acompañado de cambios
apreciables en las propiedades
físicas
 DISCONTINUIDADES EN EL INTERIOR DE LA TIERRA

5. La Discontinuidad de
Gutemberg se ubica entre
el Manto Inferior y Núcleo
Externo a 2.890 2.900 km
de profundidad.
6. La discontinuidad de
Lehmann se ubica entre el
Núcleo Externo y el Núcleo
Interno
ESTUDIO DEL INTERIOR DE LA TIERRA