Temas 1 al 4, Apuntes de Ingeniería Geológica
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Temas 1 al 4, Apuntes de Ingeniería Geológica

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Asignatura: Geomorfologia, Profesor: Jose Moya, Carrera: Enginyeria Geomàtica i Topografia, Universidad: UPC
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27106 GEOMORFOLOGÍA

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TEMA 1 LA SUPERFICIE TERRESTRE La superficie de la Luna El paisaje lunar está caracterizado por la presencia de cráteres de impacto, el material eyectado por éstos, algunos volcanes, depresiones rellenadas por el océano de magma, colinas y las marcas dejadas por los flujos de lava.

Los cráteres lunares se formaron por el impacto de meteoritos. Hace aproximadamente 4.600 a 3.800 millones años cayeron sobre la superficie de la joven Luna y formaron cráteres muy rápidamente. Esta lluvia de rocas cesó y desde entonces se han formado muy pocos cráteres. Las zonas claras son las tierras altas y reciben el nombre de terrae (terra) y las planicies más oscuras llamadas mares (maria). Los mares cubren cerca del 16% de la superficie lunar y fueron formados por coladas de lava que principalmente llenaron las enormes cuencas de impacto. Aunque se piensa que en la actualidad la Luna no posee ninguna actividad volcánica, sí la tuvo en el pasado. La actividad volcánica de la Luna tuvo lugar después de que las tierras altas fueran formadas y después de que la mayor parte del proceso de craterización sucediera, por este motivo, los mares lunares son más recientes que las tierras altas. Los maria están formados por un tipo de roca volcánica llamada basalto.

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En cada impacto ondas de alta presión rebotan al proyectil y el cuerpo impactado, en cual proceso, el proyectil (un meteorito) es destruido por el pasaje de la onda de choque haciendo que se evaporice en casi toda su totalidad. El material del cuerpo impactado es comprimido fuertemente y descomprimido brevemente después. Una porción de este material es evaporizado y otra parte es derretida, pero la mayor parte es expulsada fuera del cráter formando el anillo que lo rodea.

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La parte central del cráter es un área más deprimida que el resto del terreno. La diferencia con las calderas volcánicas o conos de cenizas es que no tienen anillos de material acumulado y sus cimas están por encima del nivel de la superficie.

Una pequeña parte del cuerpo impactado es expulsada a grandes distancias dando lugar a unas figuras que se asemejan a líneas rectas llamadas rayos.

La superficie de Mercurio: Mercurio es el planeta del Sistema Solar más próximo al Sol y el más pequeño. Tiene un cuerpo rocoso como la Tierra. La densidad de este planeta es la segunda más grande de todo el sistema solar. Esto es así porque el núcleo ocupa un 42% del volumen total del planeta y además es rico en hierro, material con una alta densidad Rodeando el núcleo existe un manto de unos 600 km de grosor. La corteza mide en torno a los 100-200 Km. de espesor. Dentro de las planicies o llanuras de lava son visibles las numerosas líneas escarpadas o escarpes que se extienden varios miles de kilómetros a lo largo del planeta. Presumiblemente se formaron cuando el núcleo y el manto se enfriaron y contrajeron al tiempo que la corteza se estaba solidificando.

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La superficie de Mercurio, como la de la Luna, presenta numerosos impactos de meteoritos que oscilan entre unos metros hasta miles de kilómetros. Mercurio parece haber sufrido un período de intenso bombardeo de meteoritos de grandes dimensiones, hace unos 4000 millones de años. Los cráteres más antiguos han tenido una erosión muy fuerte, debida a los grandes cambios de temperatura que en un día normal oscilan entre 350 ºC por el día y –170 ºC por la noche.

La superficie de Marte Forma parte de los llamados planetas telúricos (de naturaleza rocosa, como la Tierra) y es el planeta interior más alejado al Sol. Es, en muchos aspectos, el más parecido a la Tierra.

Esta imagen muestra el sistema completo de cañones del Valles Marineris, de más de 5.000 km de longitud y hasta 8 km de profundidad. Los puntos de color rojo oscuro son enormes volcanes que miden cada uno alrededor de 25 km.

La superficie de Marte presenta: cráteres de impacto, campos de lava, volcanes, cauces secos de ríos y dunas de arena. Su composición es fundamentalmente basalto volcánico

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con un alto contenido en óxidos de hierro que proporcionan el característico color rojo de la superficie. Hay cráteres de impacto distribuidos por todo Marte, pero en el hemisferio sur hay una vieja altiplanicie de lava basáltica semejante a los mares de la Luna, sembrada de cráteres de tipo lunar. Pero el aspecto general del paisaje marciano difiere al que presenta nuestro satélite como consecuencia de la existencia de atmósfera. En concreto, el viento cargado de partículas sólidas produce una ablación que, en el curso de los tiempos geológicos, ha arrasado muchos cráteres. Éstos son, por consiguiente, mucho menos numerosos que en la Luna y la mayor parte de ellos tienen las murallas más o menos desgastadas por la erosión. Por otra parte, los enormes volúmenes de polvo arrastrados por el viento cubren los cráteres menores,

Una característica que domina parte del hemisferio norte, es la existencia de un enorme abultamiento que contiene el complejo volcánico de Tharsis. En él se encuentra el Monte Olimpo, el mayor volcán del Sistema Solar.

Cercano al Ecuador y con una longitud de 2.700 km, una anchura de hasta 500 km y una profundidad de entre 2 y 7 km, Valles Marineris es un cañón que deja pequeño al Cañón del Colorado. Se formó por el hundimiento del terreno a causa de la formación del abultamiento de Tharsis.

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Hay una clara evidencia de erosión en varios lugares de Marte tanto por el viento como por el agua. Existen en la superficie largos valles sinuosos que recuerdan lechos de ríos (actualmente secos pues el agua líquida no puede existir en la superficie del planeta en las actuales condiciones atmosféricas). Esos inmensos valles pueden ser el resultado de fracturas a lo largo de las cuales han corrido raudales de lava y, más tarde, de agua.

La superficie del planeta conserva verdaderas redes hidrográficas, hoy secas, con sus valles sinuosos entallados por las aguas de los ríos, sus afluentes, sus brazos, separados por bancos de aluviones que han subsistido hasta nuestros días. Todos estos detalles de la superficie sugieren un pasado con otras condiciones ambientales en las que el agua causó estos lechos mediante inundaciones catastróficas. La superficie del planeta presenta diversos tipos de formaciones permanentes, entre las cuales las más fáciles de observar son dos grandes manchas blancas situadas en las regiones polares, una especie de casquetes polares del planeta.

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La superficie de la Tierra

La litosfera (la porción externa más fría y rígida de la Tierra) está formada por placas tectónicas que se deslizan sobre el manto terretre. La subducción de placas es un proceso de hundimiento de una placa litosférica bajo otra en un límite de placas convergente, según la teoría de tectónica de placas. Generalmente, es la litosfera oceánica, de mayor peso específico, la que subduce bajo la litosfera continental, de menor peso específico debido a su mayor grosor cortical. Grandes unidades del relleno terrestre:

- las zonas continentales - las zonas sumergidas

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- 1. Grandes unidades morfotectónicas de las zonas continentales: Morfotectónica: relativa tanto a la tectónica como a la morfología de la corteza terrestre Tectónica: disciplina que estudia la estructura de la corteza terrestre. OROGENO: Región terrestre alargada que ha sufrido una deformación intensa por esfuerzos compresivos, deformación que, a veces, es acompañada por la intrusión de magmas y metamorfismo. Un orógeno reciente (edad menor a 65 millones de años, Ma) muestra una elevación topográfica y un relieve importantes: corresponde a una cordillera. Un orógeno antiguo (edad entre 65 y 570 Ma, puede haber sido parcialmente erosionado y corresponder a una cordillera con una elevación moderada (ej Apalaches). Orogénesis mecánica o paratectónica. Ocurre cuando el movimiento convergente de dos placas tectónicas arrastra un fragmento continental contra otro

ESCUDO CONTINENTAL: Área continental de gran extensión y de suave relieve (llana). Los escudos están formados por las rocas más antiguas de la corteza terrestre, granitizadas y metamorfizadas. Desde sus orígenes han permanecido estables y conservando su rigidez. Formado por rocas formadas en el Precámbrico, hace 570 Ma. Son áreas tectónicamente estables y que no ha sido deformada por orogénesis posteriores Está constituida por rocas formadas a gran profundidad (rocas ígneas y metamórficas). Pueden estar rodeados de una región recubierta de sedimentos denominada plataforma.

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PLATAFORMA ESTABLE: Área continental de gran extensión y de suave relieve (llana) Ha permanecido estable durante un largo periodo de la historia terrestre (desde el Precámbrico, desde al menos los últimos 570 Ma). No ha sido deformada por orogénesis posteriores Está constituida por un basamento de rocas formadas a gran profundidad (rocas ígneas y metamórficas). Constituida por un cobertera sedimentaria no deformada CRATÓN: Región que abarca un escudo y la plataforma que lo bordea.

- 2. Grandes Unidades de relieve de las zonas sumergidas:

1) Cuencas oceánicas:

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Llanuras abisales

Zonas llanas o de pendiente muy suave del fondo de la cuenca oceánica profunda (profundidad 4000-5000 m, pendiente 1/1000 – 1/10000) Se forman entre las dorsales oceánicas y los márgenes continentales. Son zonas muy planas y uniformes, en torno a los 4.000 m de profundidad. Suponen aproximadamente el 40% del fondo del océano.

Son las principales zonas de sedimentación del planeta; bajo la capa de sedimentos, se encuentra la corteza oceánica, formada por rocas de tipo basáltico. Estas rocas tienen su origen en las dorsales oceánicas, por la solidificación del magma que por ellas aflora a la superficie, y se destruyen en las zonas de subducción, junto a los continentes, donde se introducen de nuevo en el magma.

Entre los escasos elementos destacados del relieve de las llanuras abisales se encuentran:

-Colina volcánica: colina submarina formada por la acumulación de materiales provenientes de una erupción volcánica.

-Isla volcánica: colina volcánica que, por sus dimensiones, llega a emerger de la superficie del mar formando una isla.

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Dorsales oceánicas:

Son grandes elevaciones submarinas situadas en la parte central de los océanos. Presentan un surco central, llamado rift, por donde sale magma procedente de la astenosfera, que se deposita a ambos lados, creando nuevo suelo oceánico. Forman cadenas montañosas con longitud de miles de kilómetros Anchura de 1000 a 4000 km y más de 3000 m de altura sobre la llanura abisal

Fosas oceánicas Las fosas oceánicas se forman en las zonas de subducción, lugares de la corteza terrestre donde dos placas litosféricas convergen, colisionan, y una de ellas (la de mayor densidad) se introduce (subduce) bajo la otra. Como resultado produce una gran depresión en el suelo submarino

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2) Márgenes continentales (20% de las áreas continentales)

Dos tipos: pasivos y activos

a) Márgenes continentales pasivos ( tipo atlántico, asísmicos)

• Plataforma continental (profundidad <180 – 200 m, pendiente 1‰) También llamada plataforma submarina. Es la menos profunda, llega a los 200 m de profundidad, siendo bastante plana. Es el perímetro extendido de cada continente, que queda cubierto durante los periodos interglaciares como la época actual por mares relativamente poco profundos y golfos. La plataforma nace, entonces, en la costa, y suele terminar en el talud.

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• Talud continental (pendiente 1/40) + elevación contin. (pend. 1/700, 1/1000) Es la porción del fondo oceánico, que se extiende a partir del borde de la Plataforma continental hasta una profundidad de 1.000 a 4.500 m. Su pendiente media es de 5° a 7° grados, aunque a veces alcanza 25º y en ocasiones rebasa los 50°. En amplitud varía de 8 a 10 km. hasta 250-270 km.

b) Márgenes continentales activos (tipo pacífico, sísmicos):

Dos subtipos: b1) Fosa oceánica + plataforma estrecha o sin plataforma (Ej.: margen W de América del Sur Los Andes) La subducción puede arrancar cuando la compresión rompe la litosfera oceánica junto al borde de un continente, poniendo en marcha una convergencia y una subducción que levantan una cordillera en el borde del continente.

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b2) Fosa oceánica + arco insular (volcánico) + cuenca marginal (Sin plataforma)

Cuando dos placas oceánicas chocan, el resultado es un arco de islas (por ejemplo, Japón).

Cuestiones ¿Cómo se han formado las cordilleras? ¿Por qué hay cordilleras submarinas (dorsales oceánicas)? ¿Son los mismos los procesos que forman ambos tipos de cordilleras? ¿Por qué existen en los océanos zonas de gran profundidad y tan estrechas (fosas oceánicas)? ¿Por qué en torno a algunas zonas emergidas existen zonas submarinas de pequeña profundidad (plataformas contin.)? ¿Cómo se han formado las llanuras abisales, …?

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TEMA 2 LA DINÁMICA TERRESTRE Geodinámica externa 1. Conjunto de procesos geológicos que operan en la superficie de la corteza terrestre y que causan cambios en la misma (cambios en el relieve). Dichos procesos pueden ser de tipo mecánico, químico o biológico, e implican la transformación de materiales geológicos y su transporte. 2. La Geodinámica externa es también una ciencia geológica. Procesos geodinámicos externos: • PROCESOS GEOMORFOLOGICOS: Baja Tª y baja presión (atmosférica) P.ej. transporte de sedimentos • VOLCANISMO: Baja presión y alta Tª: volcanismo (es endógeno) • IMPACTO DE METEORITOS: Alta presión y alta Tª • TECTONICA ACTIVA: Deformación tectónica de la superficie terrestre: (proceso endógeno). Ej Terremotos Los cambios en el relieve son mucho más rápidos en la Tierra que en la Luna ¿por qué? Porque la Luna no tiene atmósfera , ni ríos, ni agua.. En la geodinámica externa terrestre hay una interacción intensa de las capas externas de la Tierra Interacción litosfera – hidrosfera:

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La foto muestra losgradientes de temperatura entre el Ecuador y los Polos y entre los continentes y los océanos, que impulsan los movimientos de la atmósfera en gran escala. En la zona ecuatorial es la zona de convergencia intertropical, los alisios del NE y los alisios del SE convergen y se elevan, produciendo una franja latitudinal de bajas presiones. La convección en la atmósfera: el aire al calentarse, aumenta de volumen y, por lo tanto, disminuye su densidad y asciende, desplazando al aire frío que se encuentra en la parte superior formando unas corrientes ascendentes y descendentes.

Interacción litosfera – hidrosfera:

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Una corriente oceánica o marina es un movimiento de translación, de una masa de agua determinada de los océanos. Estas corrientes tienen multitud de causas, principalmente, el movimiento de rotación terrestre (que actúa de manera distinta y hasta opuesta en el fondo del océano y en la superficie) y los planetarios, así como la configuración de las costas y la ubicación de los continentes.

El ciclo hidrológico o ciclo del agua es el proceso de circulación del agua entre los distintos compartimentos de la hidrosfera. No hay apenas reacciones químicas, el agua simplemente cambia de estado o se traslada de unos lugares a otros.

El agua de la hidrósfera procede de la desfragmentación del metano, donde tiene una presencia significativa, por los procesos del vulcanismo. Una parte del agua puede reincorporarse al manto con los sedimentos oceánicos de los que forma parte cuando éstos acompañan a la litosfera en subducción.

La mayor parte de la masa del agua se encuentra en forma líquida, sobre todo en los océanos y mares y en menor medida en forma de agua subterránea o de agua superficial (en ríos y arroyos).

El segundo compartimiento por su importancia es el del agua acumulada como hielo (casquetes polares, glaciares).

Una pequeña parte está presente en la atmósfera como vapor o, en estado gaseoso, como nubes. Esta fracción atmosférica es muy importante para el intercambio entre compartimentos y para la circulación horizontal del agua, de manera que se asegura un suministro permanente a las regiones de la superficie continental alejadas de los depósitos principales.

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Balance de agua en la Tierra, cada año la energía solar evapora alrededor de 320.000 km3 de agua de los océanos, mientras que la evaporación en los continentes (incluidos lagos corrientes) contribuye con 60.000 km3 de agua. De este total de 380.000 km3 de agua, unos 284.000 caen de nuevo en el océano y los 96.000 restantes en la superficie terrestre. De estos 96.000 solo 60.000 se evaporan desde el continente, dejando 36.000 km3 de agua que erosionan el terreno durante su viaje de vuelta a los océanos. Interacción litosfera – biosfera En ecología, la biosfera es el sistema material formado por el conjunto de los seres vivos propios del planeta Tierra, junto con el medio físico que les rodea y que ellos contribuyen a conformar. Aquí se producen los procesos geomorfológicos. Principales procesos geomorfológicos • Meteorización: conjunto de transformaciones físicas y químicas que sufren los materiales geológicos en la superficie terrestre o en su proximidad. Esencialmente: disgregación mecánica, aumento de volumen y descomposición química

Erosión: evacuación de material, puesta en movimiento de partículas. Punto de vista desde la posición original del material. (DENUDACION, desintegración de las rocas por acciones físicas y químicas, así como por el arrastre por agua o viento de los materiales desprendidos (meteorización y erosión).

Transporte: movimiento de partículas (sedimentos); normalmente es un proceso discontinuo. Sedimentación: deposición de sedimentos

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Agentes geomorfológicos (morfogenéticos) La acción de las aguas superficiales, aguas de infiltración, del hielo sobre los glaciares, del viento y de los agente marinos. • Medios para transferir energía y conducir el movimiento de partículas • Corrientes de fluidos: • Corrientes superficiales de agua (ríos, glaciares, corrientes litorales y marinas) • También el flujo de agua subterráneo (importante en la meteorización) • Viento

• Movimientos en masa (movimientos de ladera y aludes de nieve). Causados por agotamiento de la resistencia del material (agente = proceso) METEORIZACIÓN: Es la desintegración y descomposición de una roca en la superficie terrestre o próxima a ella como consecuencia de su exposición a los agentes geomorfológicos.• Rocas ígneas y metamórficas: formadas a grandes P y/o T Inestables termodinámicamente en las condiciones superficiales • Rocas sedimentarias: inestables cuando son desplazadas de su ambiente de formación (nuevas condiciones químicas y mecánicas)

La meteorización es la transformación de minerales y rocas para alcanzar la estabilidad en las nuevas condiciones.

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Sistema morfo - sedimentario:

Ambientes geomorfológicos • Predominio de un tipo de agente y los procesos asociados • Cada ambiente: tipo particular de paisaje

Factores condicionantes del relieve • Material geológico (tipo de roca o tipo de suelo) • Estructura geológica • Actividad tectónica (deformación del terreno, terremotos) • Actividad volcánica • Agente(s) morfogenético(s) dominante(s) • Clima • Tiempo (grado de desarrollo de un paisaje; normalmente a escala desde décadas a miles o millones de años)

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PRODUCTOS DE LA GEODINÁMICA EXTERNA • Formas del relieve (= “formas del modelado”) • Formaciones superficiales Formación superficial: Es una acumulación de sedimentos, si esta activa es una superficie de sedimentación. Cuerpo de material sólido formado en la superficie terrestre, que no ha sufrido prácticamente enterramiento (no compactación), y que se halla próximo a la superficie recubriendo el sustrato rocoso (conjunto de rocas no meteorizadas). Pueden resultar de la alteración (meteorización) de la roca in situ o de la fragmentación de la roca. En una formación superficial que no sea de roca no habrá compactación lo que implica que no hay litificación. Las formaciones superficiales también pueden sufrir meteorización

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TIPOS DE FORMACIONES SUPERFICIALES:

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Suelo En Geología: formación superficial que resulta de una intensa acción de plantas y animales en el terreno (meteorización biológica) = formación superficial edáfica En Ingeniería: cualquier depósito sedimentario o material granular disgregado o que es disgregable por medios mecánicos simples. Para un ingeniero: - Suelo: material geológico blando - Roca: material geológico duro La gran mayoría de suelos ingenieriles son formaciones superficiales

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Algunas formaciones superficiales son duras (cierta cementación): son rocas en el ámbito ingenieril Fuentes de energía de la geodinámica externa:

Balance radiación solar Durante periodos prolongados de tiempo, la temperatura en la Tierra se ha mantenido esencialmente constante. Esto significa un equilibrio térmico entre la radiación que entra por la parte superior de la atmósfera y la que sale, la energía que absorbe la atmósfera y la que irradia, la energía que absorbe la superficie terrestre y la que irradia pues ninguna de las partes aumenta de temperatura. Efectos de la geodinámica interna en la superficie terrestre: terremotos

El foco es la zona del interior de la Tierra donde se produce el desplazamiento inicial. El epicentro es el punto de la superficie que está directamente encima del foco.

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