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La geología física Libro completo de esta asignatura

 La geología física
La geología física Libro completo de esta asignatura
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La geología física

La geología física es un texto introductorio general sobre los aspectos físicos de la geología, incluyendo rocas y minerales, las placas tectónicas, terremotos, volcanes, glaciación, aguas subterráneas, arroyos, costas, desgaste de masas, el cambio climático, la geología planetaria y mucho más. Tiene un fuerte énfasis en los ejemplos de Canadá occidental, especialmente la Columbia Británica, y también incluye un capítulo dedicado a la historia geológica del oeste de Canadá. El libro es una colaboración de profesores de los departamentos de Ciencias de la Tierra en universidades y escuelas a través de la Columbia Británica y en otros lugares.

1.1 ¿Qué es la geología?

En su sentido más amplio, la geología es el estudio de la Tierra – su interior y su superficie exterior, las rocas y otros materiales que están a nuestro alrededor, los procesos que han dado lugar a la formación de esos materiales, el agua que fluye sobre la superficie y la mentira subterránea, los cambios que han tenido lugar en la inmensidad del tiempo geológico, y los cambios que podemos anticipar tendrán lugar en un futuro próximo. La geología es una ciencia, lo que significa que usamos el razonamiento deductivo y métodos científicos (véase el recuadro 1.1) para entender los problemas geológicos.

¿De que se trata?

Se trata, sin duda, la más integrada de todas las ciencias, ya que implica la comprensión y aplicación de todas las otras ciencias: física, química, biología, matemáticas, astronomía y otros. Pero a diferencia de la mayoría de las otras ciencias, geología tiene una dimensión adicional, la del tiempo – el tiempo profundo – mil millones de años de la misma. Los geólogos estudian la evidencia de que ven a su alrededor, pero en la mayoría de los casos, que están observando los resultados de los procesos que ocurrieron miles, millones, e incluso mil millones de años en el pasado. Esos fueron los procesos que tuvieron lugar a tasas muy lentas – milímetros por año a centímetros por año – pero debido a la cantidad de tiempo disponible, que produce grandes resultados.

¿Como funciona la geología en la montañas?

Geología se muestra a gran escala en las regiones montañosas, quizás en ningún lugar mejor que las Montañas Rocosas de Canadá (Figura 1.1). El pico de la derecha es la retaguardia de la montaña, que está a pocos kilómetros al nordeste de Mount Robson, el pico más alto de las Montañas Rocosas canadienses (3.954 m). El glaciar grande en el centro de la foto es el glaciar Robson. El río que fluye de los desagües Robson glaciar en el Lago Berg en la parte inferior derecha. Hay muchas características geológicas retratados aquí. La roca sedimentaria que estas montañas están hechas de agua formado en el océano hace 500 millones de años.

Pequeña historia

A unos cientos de millones de años después, estas camas fueron empujados al este de decenas a cientos de kilómetros por la convergencia de las placas tectónicas y también empujados hasta miles de metros sobre el nivel del mar. Durante los últimos dos millones de años esta zona – como la mayoría del resto de Canadá – glaciación ha sido en varias ocasiones, y los efectos erosivos de las glaciaciones son evidentes. El glaciar de Robson es ahora sólo un pequeño remanente de su tamaño durante la Pequeña Edad de Hielo del 15 al 18 siglos, como se muestra por la línea distintiva en la ladera de la izquierda. Como casi todos los otros glaciares en el mundo, ahora se aleja aún más rápidamente debido al cambio climático causado por el hombre.

la geología física
la geología física

 

Se puede decir que la geología es también acerca de la comprensión de la evolución de la vida en la Tierra; sobre el descubrimiento de recursos tales como metales y energía; sobre el reconocimiento y la minimización de las consecuencias ambientales de nuestro uso de dichos recursos; y sobre el aprendizaje de cómo mitigar los riesgos relacionados con los terremotos, las erupciones volcánicas, y fallas en las pendientes. Todos estos aspectos de la geología, y muchos más, se tratan en este libro de texto.

Recuadro 1.1 ¿Cuáles son los métodos científicos?

la geología física
la geología física 2.0

¿Cuáles son los métodos científicos?

No hay un único método de investigación que es específicamente el “método científico”; Por otra parte, la investigación científica no es necesariamente diferente de la investigación seria en otras disciplinas. La característica clave de la investigación seria es la creación de una hipótesis (una explicación provisional) que podrían explicar las observaciones que se han hecho, y luego la formulación y el ensayo (por experimentación) de una o más predicciones que se derivan de esa hipótesis. Por ejemplo, podemos observar que la mayoría de los adoquines en una cama de la corriente son bien redondeado (ver foto en este cuadro), y luego deriva la hipótesis de que las rocas se redondean durante el transporte a lo largo del lecho del río.

Hipótesis

Una predicción que se desprende de esta hipótesis es que adoquines presentes en una corriente serán cada vez más redondeada con el tiempo a medida que se transportan aguas abajo. Un experimento para probar esta predicción sería colocar algunos adoquines angulares en una corriente, etiquetarlos para que podamos estar seguro de encontrar de nuevo más tarde, y luego regresar a distintos intervalos de tiempo (durante un período de meses o años) para medir cuidadosamente su ubicación y redondez. Una característica fundamental de una buena hipótesis y predicciones resultantes es que deben ser comprobable con la geología física .

Por ejemplo, una hipótesis alternativa a la anterior es que una organización extraterrestre crea adoquines redondeados y los coloca en corrientes cuando nadie está mirando. Este hecho puede ser el caso, pero no hay forma práctica de probar esta hipótesis. Lo más importante, no hay manera de probar que es falso, porque si no somos capaces de atrapar a los alienígenas en el trabajo, todavía no sabremos si lo hicieron!

1.2 ¿Por qué estudiar la Tierra?

La respuesta simple a esta pregunta es que la Tierra es nuestra casa – nuestro único hogar en el futuro previsible – y con el fin de asegurarse de que sigue siendo un gran lugar para vivir, tenemos que entender cómo funciona. Otra respuesta es que algunos de nosotros no puede dejar de estudiar porque es fascinante.

Pero hay más que eso:

  • Nos basamos en la Tierra por los recursos valiosos, tales como suelo, agua, metales, minerales industriales y de energía, y tenemos que saber cómo encontrar estos recursos y explotarlos de manera sostenible.
  • Podemos estudiar las rocas y los fósiles que contienen a comprender la evolución de nuestro medio ambiente y la vida dentro de él.
  • Podemos aprender a minimizar nuestros riesgos de terremotos, volcanes, fallas en las pendientes y las tormentas dañinas.
  • Podemos aprender cómo y por qué el clima de la Tierra ha cambiado en el pasado, y utilizar ese conocimiento para comprender tanto el cambio climático natural y provocado por el hombre.
  • Podemos reconocer cómo nuestras actividades han alterado el medio ambiente de muchas maneras y el clima en formas cada vez más graves, y cómo evitar los cambios más graves en el futuro.
  • Podemos utilizar nuestro conocimiento de la Tierra para comprender otros planetas de nuestro sistema solar, así como las estrellas alrededor distantes.

Ejemplo E importancias

Un ejemplo de la importancia de los estudios geológicos para reducir al mínimo los riesgos para el público se ilustra en la Figura 1.2. Se trata de una falla de la pendiente que tuvo lugar en enero de 2005 en la zona de Riverside Drive North Vancouver. El despeñadero debajo de la casa que se muestra dio forma, y ​​una pasta de barro y arena fluyeron hacia abajo, destruyendo otra casa abajo y matando a una persona. Este evento se llevó a cabo después de una precipitación pesada, que es una ocurrencia común en el suroeste de BC en el invierno.

Fotografía de las secuelas de un flujo de escombros mortal en el área de Riverside Drive North Vancouver en enero de 2005 [La Provincia, que se utiliza con permiso]
la geología física

Figura 1.2 Las consecuencias de un flujo de escombros mortal en el área de Riverside Drive North Vancouver en enero de 2005 [La Provincia, que se utiliza con permiso]

 

La ironía de la falla del talud 2005 es que el Distrito de North Vancouver había sido advertido en un informe geológica escritos en 1980 que esta zona era propenso a la falla de la pendiente y que se deben tomar medidas para reducir al mínimo el riesgo para los residentes. Muy poco se hizo en el intervalo de 25 años, y los resultados fueron mortales.

1.3 ¿Qué hacen los geólogos.

Los geólogos están involucrados en una variedad de muy diversas ocupaciones con una cosa en común: el privilegio de estudiar este fascinante planeta. En Canadá La geología física, muchos geólogos trabajan en las industrias de recursos, incluyendo la exploración y explotación minera y exploración de energía y extracción. Otras áreas principales donde trabajan geólogos incluyen la evaluación y mitigación de riesgos (por ejemplo, evaluación de los riesgos de fallas de pendientes, terremotos y erupciones volcánicas); planificación del suministro de agua, el desarrollo y la gestión; gestión de residuos; y la evaluación de los problemas geológicos en proyectos de construcción, tales como carreteras, túneles y puentes.

La mayoría de los geólogos se emplean en el sector privado, pero muchos de ellos trabajan para las organizaciones geológicas financiados por el gobierno, tales como el Servicio Geológico de Canadá o uno de los estudios geológicos provinciales. Y, por supuesto, muchos geólogos están involucrados en la educación a los niveles de educación superior y secundaria La geología física.

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Algunas personas se sienten atraídas por la geología porque les gusta estar al aire libre, y es cierto que muchas oportunidades geológicas implican el trabajo de campo en lugares que son tan sorprendente ver como interesantes para estudiar. Sin embargo, una gran cantidad de trabajos geológicos también se realiza en oficinas o laboratorios. trabajos geológicos tiende a ser variada y desafiante, y por estas razones y muchas otras, los geólogos están entre aquellos que son los más satisfechos con su empleo.

Geólogos que examinan ash-capa
Geólogos que examinan ash-capa

Figura 1.3 geólogos que examinan los depósitos de ceniza de capa en el volcán Kilauea, Hawaii [SE foto]

¿Donde trabajan los geólogos?

En Canadá La geología física , se requiere que la mayoría de los geólogos de trabajo que estén registrados en una asociación de profesionales de ciencias de la tierra. Normalmente, esto implica el cumplimiento de las normas específicas de educación postsecundaria y la obtención de varios años de experiencia profesional relevante bajo la supervisión de un geocientífico registrado. Información sobre la Asociación de Ingenieros Profesionales y geocientíficos de la Columbia Británica se puede encontrar en: https://www.apeg.bc.ca/Home .

1.4 Minerales y Rocas

El resto de este capítulo se dedica a una breve descripción de algunos de los aspectos importantes de la geología física, a partir de minerales y rocas. Esto es seguido por una revisión de la estructura interna de la Tierra y los procesos de la tectónica de placas, y una explicación de tiempo geológico.

Como todo lo demás en el universo, la Tierra se compone de proporciones variables de los 90 elementos de origen natural – hidrógeno, carbono, oxígeno, magnesio, silicio, hierro, y así sucesivamente. En la mayoría de los materiales geológicos, estos se combinan de diversas maneras para hacer que los minerales. Minerales serán cubiertos con algún detalle en el capítulo 2, pero aquí se tocan brevemente en qué minerales son, y cómo se relacionan con las rocas.

Un mineral es una combinación de origen natural de los elementos específicos que están dispuestos en una estructura tridimensional de repetición en particular o de celosía.  El mineral halita se muestra como un ejemplo en la Figura 1.4. En este caso, los átomos de sodio (Na: púrpura) se alternan con los átomos de cloro (Cl: verde) en las tres dimensiones, y los ángulos entre los enlaces son todos los 90 °. Incluso en un pequeño cristal, como los de su salero, las celosías se extienden en las tres direcciones por miles de repeticiones. Halita siempre tiene esta composición y esta estructura.

Figura 1.4 La estructura de la red y la composición del mineral halita (sal de mesa común) [SE]

Figura 1.4 La estructura de la red y la composición del mineral halita (sal de mesa común) [SE]

Nota : se utilizan símbolos de los elementos (por ejemplo, Na y Cl) ampliamente en este libro. En el Apéndice 1 , se encuentra una lista de los símbolos y los nombres de los elementos comunes de los minerales y una copia de la tabla periódica. Por favor utilice esos recursos si no está familiarizado con los símbolos de los elementos.

Hay miles de minerales, aunque sólo unas pocas docenas se mencionan en este libro. En la naturaleza, los minerales se encuentran en rocas, y la gran mayoría de las rocas se componen de al menos un par de minerales diferentes. Una vista de primer plano de granito, una roca común, se muestra en la Figura 1.5. A pesar de que una pieza de tamaño de la mano de granito puede tener miles de cristales minerales individuales en ella, normalmente hay sólo unos pocos minerales diferentes, como se muestra aquí.

Figura 1.5 Una vista de primer plano de la roca de granito y algunos de los minerales que contiene típicamente (H = hornblenda (anfíboles), Q = cuarzo y F = feldespato). Los cristales varían desde aproximadamente 0,1 a 3 mm de diámetro. La mayoría son de contorno irregular, pero algunos son rectangulares. [SE]

Figura 1.5 Una vista de primer plano de la roca de granito y algunos de los minerales que contiene típicamente (H = hornblenda (anfíboles), Q = cuarzo y F = feldespato). Los cristales varían desde aproximadamente 0,1 a 3 mm de diámetro. La mayoría son de contorno irregular, pero algunos son rectangulares. [SE]

Las rocas pueden formar en una variedad de maneras. Las rocas ígneas se forman a partir magma (roca fundida) que ha ya sea enfriada lentamente bajo tierra (por ejemplo, para producir granito) o se enfría rápidamente en la superficie después de una erupción volcánica (por ejemplo, basalto ). Las rocas sedimentarias, tales como piedra arenisca , la forma cuando los productos resistidas de otras rocas se acumulan en la superficie y luego son enterrados por otros sedimentos. Las rocas metamórficas se forman cuando las rocas ígneas o sedimentarias o bien se calientan y exprimido hasta el punto que algunos de sus minerales son minerales inestables y nueva forma de crear un tipo diferente de roca. Un ejemplo es esquisto .

Un punto clave a tener en cuenta es la diferencia entre un mineral y roca. Un mineral es una sustancia pura con una composición y estructura específica, mientras que una roca es típicamente una mezcla de varios minerales diferentes (aunque algunos tipos de roca pueden incluir sólo un tipo de mineral). Ejemplos de minerales son feldespato, cuarzo, mica, halita, calcita, y anfíboles. Ejemplos de rocas son de granito, basalto, arenisca, piedra caliza y esquisto.

Ceremonias

Ejercicio 1.1 Encontrar una pieza de granito

El granito es muy común en la mayor parte de Canadá, ya menos que todo está cubierto actualmente con nieve donde vive, que no debería tener problemas para encontrar una muestra de ello cerca de usted. Los mejores lugares para buscar son de guijarros al océano o lago playas, un banco de grava de un arroyo o un río, un camino de grava, o en algún lugar donde la grava redondeada se ha utilizado en la jardinería. En la foto se muestra aquí, tomada en una playa, las piedras graníticas son los que son predominantemente de color claro con manchas oscuras.

Seleccionar una muestra de granito y, en referencia a la figura 1.5, vea si puede identificar algunos de los minerales en ella. Puede ayudar a romper por la mitad con un martillo para ver una superficie fresca, pero tenga cuidado de proteger los ojos, si lo hace. Usted debe ser capaz de ver el cuarzo de aspecto vítreo, sin brillo feldespato plagioclasa blanca (y feldespato potásico quizá rosa), y hornblenda negro o, en algunos casos, escamosa mica biotita negro (o ambos).

Además de identificar los minerales en su granito, también se podría tratar de describir la textura en función de los tamaños alcance de los cristales minerales (en milímetros) y las formas de los cristales (algunos pueden ser rectangulares en líneas generales, la mayoría será irregular ). Piense en donde su granito podría haber venido y cómo llegó a donde lo encontraste.

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