Síntesis de publicaciones on-line del Dto. Geología de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile y del área Geología de la Universidad de Atacama.

En la tierra  se presentan cuatro "feras": Atmósfera,Hidrósfera,Bióesfera y Litósfera. La geología es la cienca de la litósfera y sus relaciones con las otras "feras". La intersección de Litósfera-Atmósfera presenta todos los procesos como erosión y meteorización. La intersección de Hidrósfera-Litósfera trata del agua subterránea, transporte en el agua, ambiente de río. El conjunto de biósfera-litósfera se trata de la vida en las épocas pasadas, la evolución, los fósiles y en general la paleontología.

1.) La Atmósfera: Gases que envuelven la tierra.

2.) Hidrósfera: Toda el agua en, sobre o por encima de la superficie terrestre: oceános, rios, lagos, agua subterránea, lluvia.

3.) Bióesfera: Parte del mundo en la cual están presentes los seres vivos: La superficie de la tierra, el suelo, los mares, el aire.

4.) Litósfera: Parte sólida exterior de la tierra.

La atmósfera de la tierra era en los tiempos pasados totalmente diferente a como es hoy. El gas más importante para nosotros como seres vivos es el oxígeno. Este gas no estaba presente en la atmósfera algunos mil millones de años atras. Significa esto que en un ambiente sin oxígeno libre en la atmósfera algunos procesos geológicos funcionan diferente. Algunos metales o minerales metálicos que hoy sufren corrosión en la superficie terrestre antiguamente eran estables y presentes en la superficie. Por ejemplo el mineral Pirita (FeS) hoy se descompone rapidamente en el agua (por el oxígeno). Por eso hoy no se puede encontrar pirita como grava o clasto. En un depósito sedimentario de 3 mil millones años de edad por falta de oxígeno existen metales o minerales oxidables como la pirita.

La figura indica el aumento de la cantidad de oxígeno durante la historia terrestre. Desde 0,1 % de la cantidad de oxígeno en comparación a hoy. (Hoy:100%). Entonces la cantidad de 10 % de oxígeno  respecto de la cantidad actual permitió que las plantas y animales desarrollaran  vida en la tierra firme.

Por la energía solar todo el agua esta circulando en la atmósfera, biosfera y litosfera. El 97,3% de la cantidad total del agua libre está en los oceános como agua saluble. Solamente 2,7 % es agua dulce en hielo (2.1%), agua subterranea (0.6%), rios y lagos (0,001%) y vegetación (0,00004%). Los factores de esta circulación son:

a) Temperatura promedio de la atmósfera
b) Cantidad de nubes  y precipitaciones
c) Existencia y cantidad de hielo en los polos
d) Nivel (cantidad) de agua en los oceános
e) Energía solar
f) Corrientes del mar (distribución de aguas frias y aguas calientes)
g) Configuración de los continentes (movimiento de los continentes)

La temperatura general no era igual a la de hoy. Existen épocas frias y épocas más calientes. El cambio de la temperatura afecta tambien el tiempo historico, últimos 300 años. La temperatura además maneja la cantidad de nubes y precipitaciones.

En épocas frias  los polos de la tierra estan cubiertos con hielo. Hielo o nieve tienen un valor de albedo  (cantidad de energía reflectada) bastante alto. Entonces si hay grandes sectores del mundo bajo hielo grandes partes de energía solar se pierden (regresa por reflección al universo).

La cantidad de hielo en los polos maneja los niveles de agua de los oceános mundiales. Sin capas de hielo en los polos la superficie del agua del mar se ubica en regiones más altas. Con mucho hielo el nivel del mar es más bajo. Un deshielo total de todos los glaciares del mundo (antártida, polo norte, groenlandia, campo hielo sur) va a provocar una subida del nivel marino de alrededor de 80 mts.

La energía solar no es estable por que la distancia entre tierra y sol cambia ciclicamente

Las corrientes del mar son muy importantes para distribuir la energía en los mares. Como la corriente del golfo, que trae agua tibia a Europa en regiones polares. En estas regiones el clima es mucho más favorable a lo que se podría esperar por su ubicación geografica. Compare la ubicación de Noruega (con un clima muy agradable) con un lugar en Canada con la misma distancia al polo norte.

Los continentes han cambiado durante la historia terrestre su ubicación y configuración por eso las corrientes del mar eran totalmente diferentes en  épocas pasadas.

El mar puede guardar la energía solar. El agua del mar tiene una temperatura más estable que la atmósfera. Los cambios de la temperatura entre dia y noche casi no se ve en la temperatura del agua. En la noche el agua es tal vez más caliente que el aire alrededor, durante el dia el aire es normalmente más calido que el agua. Este fenómeno afecta las regiones costeras.

Cantidad relativa y tipo de agua en el mundo:

Solamente 2,7 % del agua del mundo es agua dulce. El resto es agua soluble de los mares que no sirve como agua potable.

Corrientes de Agua Superficial

Cuando el agua cae sobre la tierra en forma de precipitación, sigue uno de los muchos caminos que integran el ciclo hidrológico. La mayor parte se evapora, volviendo al aire directamente, o bien, es tomada por las plantas y transpirada por ellas a la atmósfera. Una pequeña cantidad sigue el camino del escurrimiento (el agua que fluye sobre la superficie) y una cantidad todavia menor se infiltra en el terreno.

Escurrimiento=Precipitación-(Infiltracion+Evaporación +Transpiración)

Flujo Laminar y Turbulento

Cuando el agua se mueve lentamente a lo largo de una canal liso, el agua sigue trayectorias en línea recta paralelas a las paredes del canal. Este tipo de flujo se llama laminar. Pero si la velocidad de flujo se incrementa, o si el canal se vuelve irregular, el movimiento laminar se rompe. El agua en contacto con el canal retrasa su movimiento por fricción, mientras que el resto tiende a moverse a lo largo como antes. En consecuencia el agua se desvía de sus cursos rectos en una serie de vueltas y remolinos. Este tipo de movimiento se llama flujo turbulento. La velocidad de una corriente está determinada por muchos factores que incluyen la cantidad de agua que pasa por un punto dado, la naturaleza de los bordes de la corriente y el gradiente o pendiente del lecho de la corriente. En general el gradiente disminuye desde las cabeceras hacia la desembocadura. La velocidad de una corriente es contrarrestada por la fricción a lo largo de las orillas y del fondo del cauce. Estas fuerzas crean diferentes velocidades. Las zonas de mayor turbulencia ocurren donde las zonas de diferente velocidad se ponen en contacto.

Trabajo del agua

El agua que fluye a lo largo de los cauces de los ríos realiza varios trabajos: 1) transporta escombros, 2)erosiona el cauce del río profundizándolo y 3) deposita sedimentos en varios puntos a lo largo del valle o los conduce a los lagos u océanos. La naturaleza y extensión de estas actividades depende de la energía cinética de la corriente y esta depende a su vez de la cantidad de agua y del gradiente del canal.

Transporte: El material que una corriente levanta de su propio cauce, o que es aportada por el deslave de una ladera, por sus tributarios o por el movimiento de masa, se mueve corriente abajo hacia su eventual meta, el océano. La cantidad de material que una corriente lleva en cualquier momento, y que constituye su carga es normalmente menor que su capacidad. El tamaño máximo de las partículas capaz de mover una corriente determina la competencia de dicha corriente. Experimentos determinan que el diámetro de una partícula que puede mover una corriente varia aproximadamente con el cuadrado de la velocidad.

Hay tres maneras mediante las cuales se puede transportar material: 1)por solución, 2)en suspensión y 3) por carga de fondo.

Solución: Cuando cae el agua y se filtra en el terreno, disuelve algunos de los componentes del suelo. Después el agua puede colarse hacia abajo, a través de las aberturas, poros y grietas de la roca basal y disolver materia adicional a medida que se mueve. La cantidad de materia disuelta contenida en el agua varía con el clima, la estación y la ubicación geológica. Los compuestos que frecuentemente se encuentran en solución en el agua, sobre todo en regiones áridas, son los carbonatos de calcio y de magnesio. Además llevan pequeñas cantidades de cloruros, nitratos, sulfatos y sílice con quizás trazas de potasio.

Suspensión: Las partículas de materia sólida que son barridas por la corriente turbulenta de un río constituyen el material en suspensión. Este proceso de transporte esta controlado por dos factores: 1) la turbulencia del agua y 2) una característica conocida como velocidad terminal de cada grano. La velocidad terminal es la relación constante de caída que eventualmente alcanza un grano cuando la aceleración causada por la gravedad se equilibra por la resistencia del fluido a través del cual esta cayendo el grano. La velocidad terminal aumenta con el tamaño de la partícula. Cuanto más grande es una partícula, más turbulento deberá ser el flujo que se necesita para mantenerla en suspensión. El limo y las partículas del tamaño de arcilla estan distribuidas bastante uniformemente a través de la profundidad de una corriente, pero las partículas mas gruesas, del tamaño de los granos de arena son transportados a mayores profundidades en la zona de mayor turbulencia.

Carga de fondo: Los materiales que se mueven a lo largo del fondo de una corriente constituyen la carga de fondo de dicha corriente. Las parciales de la carga de fondo se mueven hacia delante de tres maneras: por saltacion, rodamiento o deslizamiento. Él termino saltación se refiere a cuando una partícula brinca de un punto a otro del lecho de la corriente; primero levantada por una corriente turbulenta y despedida hacia delante, si es demasiado pesada para mantenerse en suspensión, cae otra vez al fondo. Algunas partículas son excesivamente grandes y pesadas para ser levantadas; pero pueden ser empujadas e impelidas a lo largo del lecho de la corriente y, de acuerdo a su forma, pueden moverse hacia delante por rodamiento o deslizamiento.

Erosión

Una corriente de erosión activa puede mover el material de su cauce de varias maneras.

Levantamiento directo Si un remolino es suficientemente poderoso, desaloja partículas del cauce y las levanta dentro del cauce. A medida que los fragmentos aumentan de tamaño, variando de arena gruesa a los gránulos y a los guijarros, se necesitan velocidades cada vez mas altas para su desplazamiento. Pero lo curioso es que se necesitan velocidades más altas para erosionar partículas más pequeñas del tamaño de arcilla y limo. La razón está en que las partículas más pequeñas tienden a compactarse o consolidarse más firmemente, y cuando sucede esto en un deposito, resulta este más resistente a la erosión. Además las partículas pueden ser tan pequeñas que no sobresalgan lo suficiente hacia arriba dentro de la corriente.

Abrasión, impacto y solución Las partículas sólidas transportadas por una corriente pueden actuar por si mismas como agentes erosivos, puesto que son capaces de desgastar el lecho o los fragmentos más grandes del fondo de la corriente. Cuando el lecho es desgastado por abrasión, generalmente desarrolla una serie de superficies curvas, tersas, ya convexas o cóncavas. El impacto de las partículas grandes contra el lecho o contra otras partículas hace saltar fragmentos que se suman a la carga de la corriente. Resulta tambien algo de erosión de la solución de los escombros y de las rocas del fondo del cauce en el agua de la corriente. Sin embargo, la mayor parte de la materia disuelta transportada por una corriente es probablemente una contribución del agua del subsuelo que drena en ella.

Un papel muy importante en el clima mundial juegan las corrientes oceánicas. El agua fría llega a sectores ecuatoriales y aguas tibias a regiones subpolares. Las corrientes del mar producen una mezcla permanente de agua de diferentes regiones.

Durante los últimos miles de años el clima mundial  cambió fuertamente. Generalmente las temperaturas estaban más bajas que las de hoy y grandes partes del mundo estaban cubiertas de hielo y glaciares. La situación climática en America del Sur algunos 18 mil años atrás es totalmente diferente a como es hoy, en la Cordillera se acumulaban grandes cantidades de hielo.

Durante los últimos años la temperatura promedio mundial  ha aumentado. Como referencia se tomaron la temperatura promedio entre 1961-1990 ( 0ºC). Se nota que los promedios hasta 1930 se ubican siempre en el sector negativo. A partir de 1980 la temperatura promedio siempre es mayor de acuerdo a los datos de referencia. Es decir los años más calurosos del mundo eran 1997 y 1998. Con una temperatura promedio de 0,58º C mayor que el promedio entre 1961-1990.