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Paisaje cafetero y Nevado del Ruiz al fondo. Fotografía de Jaime Duque Escobar
UNIVERSIDAD NACIONAL DE
COLOMBIA
MANUAL DE GEOLOGIA
PARA INGENIEROS
GONZALO DUQUE ESCOBAR MANIZALES, 201 9
CONTENIDO
A la Universidad Nacional de Colombia en sus 150 años. Contenido 01 Presentación 08 1 CICLO GEOLÓGICO 12 1.1 SOBRE LA GEOLOGIA 1.2 CICLO DE LAS ROCAS 1.3 LAS GEOCIENCIAS Y EL DESARROLLO DE COLOMBIA 1.4 EL INESTABLE CLIMA Y LA CRISIS DEL AGUA 1.5 LAS CUENTAS DEL AGUA EN COLOMBIA 1.6 BOSQUES EN LA CULTURA DEL AGUA 1.7 EL ESTADO Y LA FUNCIÓN SOCIAL DEL SUELO URBANO 1.8 NO TODO LO QUE BRILLA ES ORO 1.9 ESPERANZA Y ACCIÓN A LA HORA DEL PLANETA 1.10 EJE CAFETERO: CONSTRUCCIÓN SOCIAL E HISTÓRICA DEL TERRITORIO
2. MATERIA Y ENERGIA 45 2.1 INTRODUCCION 2.2 CONSTANTES EN LA TEORIA FISICA 2.3 MACROESTRUCTURAS 2.4 TRABAJO 2.5 LA ENERGIA 2.6 DETECCION A DISTANCIA POR RADAR 2.7 DINÁMICAS Y CONTRA RUMBOS DEL DESARROLLO URBANO 2.8 PROSPECTIVA PARA EL DESARROLLO MAGDALENENSE 2.9 REFLEXIONES SOBRE EL POT DE MANIZALES 2.10 ¿AJUSTES A LOCOMOTORA ENERGÉTICA DE COLOMBIA? 2.11 LA PROBLEMÁTICA AMBIENTAL. 3. EL SISTEMA SOLAR 70 3.1 EL SISTEMA SOLAR 3.2 TEORIAS ACERCA DE LA FORMACION DEL SISTEMA SOLAR 3.3 FORMACION DE LA TIERRA 3.4 EVOLUCIÓN ESTELAR
3.5 LA GALAXIA
3.6 SOL, CLIMA Y CALENTAMIENTO GLOBAL
3.7 EL CALENTAMIENTO GLOBAL ARRECIA... ¿Y LAS HELADAS QUÉ?
3.7 CIEN AÑOS DEL UNIVERSO RELATIVISTA DE EINSTEIN
3.8 EL MISTERIOSO LADO OSCURO DEL UNIVERSO
3.9 EL SABIO CALDAS, GONZÁLEZ BENITO Y GARAVITO ARMERO.
3.10 SINERGIA Y PERTINENCIA EN LAS CIENCIAS BÁSICAS
4. LA TIERRA SÓLIDA Y FLUIDA 96
4.1 ATMOSFERA
4.2 LA TIERRA SÓLIDA
4.3 HIDROSFERA
4.4 EL CLIMA MUNDIAL
4.5 LOS ELEMENTOS DEL CLIMA
4.6 DINÁMICAS DEL CLIMA ANDINO EN COLOMBIA
4.7 AMENAZA CLIMÁTICA EN EL TRÓPICO ANDINO
4.8 COLOMBIA Y SUS MARES FRENTE A LOS DESAFÍOS DEL DESARROLLO
4.9 INTEGRACIÓN DEL MAR DE BALBOA
4.10 DEUDA HISTÓRICA CON EL PACÍFICO COLOMBIANO.
4.11 TRIBUGÁ: ¿ES POSIBLE EL DESARROLLO SOSTENIBLE?
4.12 HUELLA HÍDRICA EN COLOMBIA
4.13 DESARROLLO URBANO Y HUELLA ECOLÓGICA
5. LOS MINERALES 122
5.1 DEFINICION
5.2 ELEMENTOS CLAVE
5.3 CRISTALIZACION
5.4 ENLACES, ESTRUCTURAS Y ALEACIONES
5.5 PROPIEDADES FISICAS DE LOS MINERALES
5.6 FORMA Y SISTEMAS CRISTALINOS
5.7 MINERALOGIA QUIMICA
5.8 PARTICIPACION E IMPORTANCIA DE LOS MINERALES
5.9 GEOLOGIA ECONOMICA DEL EJE CAFETERO
5.10 DESARROLLO MINERO-ENERGÉTICO DE CALDAS
5.11 MINERÍA METÁLICA SÍ, PERO SUSTENTABLE.
5.12 ANOTACIONES PARA UN CRECIMIENTO PREVISIVO Y CON DESARROLLO
6. VULCANISMO 149
6.1 LOS AMBIENTES DE LOS PROCESOS MAGMATICOS
6.2 PARTES DE UN VOLCAN
6.3 MECANISMOS ERUPTIVOS DE LOS VOLCANES
6.4 PRODUCTOS Y EFECTOS DE LAS ERUPCIONES
6.5 MANIFESTACIONES VOLCANICAS
6.6 LOS VOLCANES COLOMBIANOS
10.1 TIEMPO ABSOLUTO
10.2 TIEMPO RELATIVO
10.3 LA COLUMNA GEOLOGICA
10.4 TERMINOS
10.5 FORMACION DEL SECTOR NORTE DE LOS ANDES (COLOMBIA)
10.6 CERRO BRAVO, TRAS TRESCIENTOS AÑOS DE CALMA VOLCÁNICA
10.7 LA HISTORIA DEL CERRO SANCANCIO.
10.8 JUNO AUSCULTARÍA EN JÚPITER ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR
10.9 ANTROPOCENO… ¿CONCEPTO CULTURAL O GEOLÓGICO?
11. GEOLOGIA ESTRUCTURAL 291
11.1 CONCEPTOS BASICOS
11.2 COMPORTAMIENTO DE LAS ROCAS
11.3 DEFORMACIONES DE LA CORTEZA TERRESTRE
11.4 PLIEGUES
11.5 FRACTURAS
11.6 DISCORDANCIAS ESTRATIGRAFICAS
11.7 ELEMENTOS DE LA GEOLOGIA ESTRUCTURAL COLOMBIANA
11.8 NUESTRO FRÁGIL PATRIMONIO HÍDRICO
11.9 EL SINIESTRO DE MOCOA, DESIGNIO DE LA IMPREVISIÓN.
12. MACIZO ROCOSO 317
12.1 CALIDAD DEL MACIZO
12.2 DISCONTINUIDADES EN MACIZOS ROCOSOS
12.3 ESTABILIDAD DEL MACIZO
12.4 RASGOS ESTRUCTURALES
12.5 CASO PLANALTO: ¿CIENCIA Y CONSERVACIÓN O ACTIVIDAD EXTRACTIVA?
12.6 TÚNEL CUMANDAY CRUZANDO LA CORDILLERA CENTRAL POR EL STOCK DE MANIZALES
12.7 UN TREN ANDINO PARA LA HIDROVÍA DEL MAGDALENA
12.8 DOS PLATAFORMAS LOGÍSTICAS PARA LA ECORREGIÓN.
13. ROCAS METAMORFICAS 353
13.1 AGENTES DEL METAMORFISMO
13.2 TIPOS DE METAMORFISMO
13.3 MINERALES DEL METAMORFISMO
13.4 FACIES DEL METAMORFISMO
13.5 TEXTURA
13.6 TIPOS DE ROCAS METAMORFICAS
13.7 DISTRIBUCIÓN Y FACIES DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS EN COLOMBIA
13.8 COLOMBIA, PAÍS DE HUMEDALES AMENAZADOS
13.9 PARAMOS VITALES PARA LA ECORREGIÓN CAFETERA
13.10 CUATRO PNN, PATRIMONIO DE LA ECORREGIÓN CAFETERA
13.11 MÁS ECOSISTEMAS PARA ENFRENTAR LA CRISIS DEL AGUA
13.12 PLUSVALÍA, DESARROLLO URBANO Y MERCADO
13.13 HIDRO-ITUANGO: UNA LECTURA A LA CRISIS
14. MONTAÑAS Y TEORIAS OROGENICAS 380
14.1 TIPOS BASICOS DE MONTAÑAS
14.2 CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN DE LAS MONTAÑAS
14.3 TIPOS DE CORDILLERAS O PLEGAMIENTOS
14.4 GEODINAMICA
14.5 CAUSAS DE LAS FUERZAS ENDOGENAS DE LA OROGENIA
14.6 SUCESION Y CLASIFICACION DE LAS OROGENESIS
14.7 ESTILOS ESTRUCTURALES DE LOS TERRENOS DE COLOMBIA
14.8 EL AGUA EN LA BIORREGIÓN CALDENSE
14.9 ¿REGRESIÓN AMBIENTAL EN LA RESERVA DE RÍO BLANCO?
14.10 EL TERRITORIO DEL RÍO GRANDE DE LA MAGDALENA
14.11 GESTIÓN AMBIENTAL DEL RIESGO EN EL TERRITORIO
14.12 UNA MIRADA A LOS MARES DE COLOMBIA
15. SISMOS 405
15.1 TEORIA DEL REBOTE ELASTICO
15.2 DOS LECCIONES: SAN FRANCISCO Y KOBE
15.3 PARAMETROS DE UN SISMO
15.4 LA SISMOLOGIA
15.5 RIESGO SISMICO
15.6 RIESGO SISMICO EN COLOMBIA Y EL EJE CAFETERO
15.7 MANIZALES: POLÍTICA PÚBLICA AMBIENTAL Y GESTIÓN DEL RIESGO
15.8 RIESGO SÍSMICO EN BOGOTÁ
15.9 SISMO, BAHAREQUE Y LADERAS.
15.9 HURACANES Y TERREMOTOS: ¿Y CÓMO ESTÁ COLOMBIA?
16. MOVIMIENTOS MASALES^436
16.1 PARAMETROS Y PROCESOS DE INESTABILIDAD
16.2 CAUSAS Y FACTORES DE LA INESTABILIDAD
16.3 EVALUACION DE LA ESTABILIDAD
16.4 CLASIFICACION Y DESCRIPCION DE LOS MOVIMIENTOS DE MASAS
16.5 LA SITUACION EN COLOMBIA
16.6 EVALUACION DEL RIESGO
16.7 LAS AMENAZAS NATURALES EN COLOMBIA
16.8 MANIZALES, CIUDAD DE LADERAS
16.9 MANIZALES ¿CIUDAD DEL AGUA?
16.10 LA ENCRUCIJADA AMBIENTAL DE MANIZALES.
16.11 AGUA, ORDENAMIENTO TERRITORIAL Y DESASTRES
17. AGUAS SUPERFICIALES 470
17.1 EL MAR
17.2 ATMOSFERA E HIDRÓSFERA
17.3 CORRIENTES SUPERFICIALES
17.4 DINAMICA FLUVIAL
17.5 MORFOLOGIA Y RED DE DRENAJE
17.6 PRINCIPALES RIOS DE COLOMBIA
17.7 MOHÁN: SIN BOGAS ¿PA’ ONDE VA EL RÍO?
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MANUAL DE GEOLOGIA PARA INGENIEROS
Gonzalo Duque-Escobar MANIZALES, 2019 http://www.bdigital.unal.edu.co/1572/
ANEXOS
Anexo 1: Aspectos geofísicos de los Andes de Colombia . Anexo 2: Calentamiento global en Colombia . Anexo 3: Gestión del riesgo natural y el caso de Colombia . Anexo 4: Riesgo sísmico: los terremotos . Anexo 5: Desafíos del Complejo Volcánico Ruiz – Tolima . Anexo 6: El desatre de Armero por la erupción del Ruiz . Anexo 7: Eje Cafetero: cambio climático y vulnerabilidad territorial . Anexo 8: Geomecánica . Anexo 9: Túnel Manizales . Anexo 10: El futuro de la ciudad . Anexo 11: Guía astronómica . Anexo 12: La Luna . Anexo 13: Agua como bien público Anexo 14: Pacífico biogeográfico y geoestratégico . Anexo 15: ¿Para dónde va el Magdalena? . Anexo 16: El Río Cauca en el desarrollo de la región . Anexo 17: Plusvalía urbana para viabilizar el POT . Anexo 18: Fundamentos de economía y transportes . Anexo 19: Preservación Ambiental e Hídrica y PCC de Colombia. . Anexo 20: El Paisaje Cultural Cafetero . Anexo 21: Eje Cafetero: construcción social e histórica del territorio . Anexo 22: Cultura y Turismo en Caldas. . Anexo 23: El territorio caldense: ¿un constructo cultural? . Anexo 24: UMBRA: La Ecorregión Cafetera en los mundos de Samoga . Anexo 25: Textos “verdes”
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http://www.bdigital.unal.edu.co/1572/
CONTENIDO: Cap01 Ciclo geológico, Cap02 Materia y Energía, Cap03 El sistema Solar, Cap04 La Tierra sólida y fluida, Cap Los minerales, Cap06 Vulcanismo, Cap07 Rocas ígneas, Cap08 Intemperismo ó meteorización, Cap09 Rocas sedimentarias, Cap10 Tiempo geológico, Cap11 Geología estructural, Cap12 Macizo rocoso, Cap13 Rocas Metamórficas, Cap14 Montañas y teorías, orogénicas, Cap15 Sismos, Cap16 Movimientos masales, Cap17 Aguas superficiales, Cap18 Aguas subterráneas, Cap19 Glaciares y desiertos, Cap20 Geomorfología. A la Universidad Nacional de Colombia en sus 150 años
Logo del Museo Interactivo Samoga Por Carolina Calderón Franco.
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MANUAL DE GEOLOGIA PARA
INGENIEROS
Gonzalo Duque-Escobar
MANIZALES, 2 019
PRESENTACION
A la Universidad Nacional de Colombia en su sesquicentenario por su aporte a la construcción del
proyecto de Nación; a mi familia por su amor y tolerancia, a mis alumnos por que de ellos he
aprendido, y a mi querida ciudad de Manizales.
A continuación presento un texto útil para los cursos de Geología que se dicta en los programas de
Ingeniería, con información sobre la geología física de Colombia. Esta versión dedicada a la Universidad
Nacional de Colombia en su sesquicentenario, es la tercera de un libro que surge en 1989 y que se pública
en 2003, donde el lector encontrará entre otros temas, información sobre nuestros volcanes, ríos y fallas, los
terrenos geológicos de Colombia y la formación de los Andes más septentrionales de América, o sobre
geomorfología, el clima andino, el patrimonio hídrico, los suelo y la deforestación en Colombia, y sobre los
recursos mineros de la ecorregión cafetera, el vulcanismo andino y la teoría del territorio; además de anexos
con temas variados, como diseño de túneles en roca blanda, mecánica de los suelos, fundamentos de
economía y transportes, o la Luna, y la astronomía, y la Ecorregión Cafetera y el riesgo asociado a las
amenazas naturales propias del medio tropical andino.
El punto de partida del texto y sus anexos ha sido, en un primer momento, el compendio de mis notas para
el curso de Geología y de Suelos a mi cargo en el programa de Ingeniería Civil, y las del Postgrado en
Geotecnia de la Universidad Nacional. Posteriormente, otros trabajos académicos donde el material ha
servido para implementar algunos módulos a mi cargo, tanto en cursos de posgrado de la Universidad de
Caldas y de la Universidad Nacional, como de pregrado, y también el resultado de investigaciones hechas
en el marco de proyectos como la Prospección del Potencial Geotérmico del PNNN con la Central
Hidroeléctrica de Caldas (CHEC) y el montaje del Observatorio Vulcanológico del Nevado del Ruiz
durante la coyuntura volcánica que genera el desastre de Armero en 1985; la Prospectiva Energética del Eje
Cafetero en el marco del Programa Caldas Siglo XXI liderado por el Centro Regional de Estudios Cafeteros
(Crece); el Perfil Ambiental de Colombia caso Manizales y el Proyecto Construcción de Indicadores sobre
Desastres Naturales, BID – UN, ambos con el Instituto de Estudios Ambientales (IDEA) de la U. N. de
Colombia; en trabajos socio-ambientales con la Corporación Aldea Global, y en actividades de
divulgación científica como Miembro Fundador de la Red de Astronomía de Colombia RAC y Director del
Observatorio Astronómico de Manizales OAM y en calidad de Coordinador del Museo Interactivo
Samoga, y colaborando como Miembro Honorario de la SCIA, Filial de la SCI en Caldas, como Socio de la
solo abandona el carácter profesionalizante de la educación superior al incorporar las disciplinas para
abatir la dependencia tecnológica, sino que con un presupuesto que se triplica logra hacer viable la
investigación al modernizar los currículos, ampliar la planta docente, y dotarse de laboratorios y de
otros equipamientos; razón por la cual entre 1967 y 1973, impulsa los primeros programas de maestría
del país y en 1986 sus primeros doctorados en física y matemáticas.
Y en cuanto a su expansión, con una visionaria política de fronteras constituye las sedes Amazonia,
Caribe, Orinoquia y Pacífico, así: en 1989, crea la Estación Científica de Leticia como un pequeño
centro interfacultades con funciones de investigación, docencia y extensión universitaria, que en 1994
se convierte en la sede de la Amazonia; similarmente, en 1997 a partir del Instituto de Estudios
Caribeños crea en San Andrés la sede del Caribe, que cuenta hoy con Maestría en Estudios del Caribe
y Maestría en Ciencias-Biología; en 1993 constituye en Arauca la sede de la Orinoquia con las
Facultades de Enfermería e Ingeniería Ambiental, el Instituto Orinocense y el Laboratorio de Suelos,
Aguas y Foliares; y en 1997 constituye la sede del Pacífico en Tumaco, que con el Instituto de Estudios
del Pacífico desde 2008 se ha venido implementando.
Y pese a su sesquicentenaria labor construyendo el proyecto de Nación, para el cual aplica desde el
2004 el 25% de sus recursos de inversión al financiamiento de la investigación misional, logrando
generar el 28% de la producción científica colombiana y desplegar más de 10 mil proyectos de
extensión en beneficio de 5 millones de compatriotas pertenecientes a comunidades vulnerables de las
regiones más apartadas del territorio nacional, el presupuesto que le asigna la Nación únicamente le
permite cubrir el 40% de sus necesidades, razón por la cual la estratégica institución que simboliza el
Estado soberano colombiano tiende a desaparecer como institución pública al quedar condenada al
perverso proceso de privatización al que se le somete.
La U.N. de Manizales, gracias a su capacidad genera el 25% de toda la investigación del Eje Cafetero.
Iniciando el año 2016, de 256 profesores con doctorado y 498 con maestría en las cinco universidades
de la ciudad y Cenicafé, dicha sede poseía 107 doctores y 180 maestros, equivalentes al 38% de los
754 investigadores así titulados de las seis instituciones, seguida de la Universidad de Caldas con el
36%. Por grupos de investigación inscritos en Colciencias, de 143 que tiene Manizales, dado que la de
Caldas cuenta con 60 grupos y la Nacional de Manizales con 47, ambas universidades públicas
concentran el 75% de los grupos certificados.
Gonzalo Duque-Escobar *
* http://godues.webs.com
ENLACES U.N:
Textos “verdes”.
Museo Interactivo SAMOGA: 2001- 2015.
La U.N. en Manizales construyendo Ciudad y Región.
A propósito de los 70 años de la U.N. Sede Manizales.
Al aula, con “el proyecto cultural de la nación” por construir.
Labor y proyección de la sesquicentenaria U.N. de Colombia.
Temas de Ciencia, Tecnología, Innovación y Educación U.N.
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ANEXOS
Anexo 1: Aspectos geofísicos de los Andes de Colombia . Anexo 2: Calentamiento global en Colombia . Anexo 3: Gestión del riesgo natural y el caso de Colombia . Anexo 4: Riesgo sísmico: los terremotos . Anexo 5: Desafíos del Complejo Volcánico Ruiz – Tolima . Anexo 6: El desatre de Armero por la erupción del Ruiz . Anexo 7: Eje Cafetero: cambio climático y vulnerabilidad territorial . Anexo 8: Geomecánica . Anexo 9: Túnel Manizales . Anexo 10: El futuro de la ciudad . Anexo 11: Guía astronómica . Anexo 12: La Luna . Anexo 13: Agua como bien público Anexo 14: Pacífico biogeográfico y geoestratégico . Anexo 15: ¿Para dónde va el Magdalena? . Anexo 16: El Río Cauca en el desarrollo de la región . Anexo 17: Plusvalía urbana para viabilizar el POT . Anexo 18: Fundamentos de economía y transportes . Anexo 19: Preservación Ambiental e Hídrica y PCC de Colombia. . Anexo 20: El Paisaje Cultural Cafetero . Anexo 21: Eje Cafetero: construcción social e histórica del territorio . Anexo 22: Cultura y Turismo en Caldas. . Anexo 23: El territorio caldense: ¿un constructo cultural? . Anexo 24: UMBRA: La Ecorregión Cafetera en los mundos de Samoga . Anexo 25: Textos “verdes”
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CONTENIDO: Cap01 Ciclo geológico, Cap02 Materia y Energía, Cap03 El sistema Solar, Cap04 La Tierra sólida y fluida, Cap Los minerales, Cap06 Vulcanismo, Cap07 Rocas ígneas, Cap08 Intemperismo ó meteorización, Cap09 Rocas sedimentarias, Cap10 Tiempo geológico, Cap11 Geología estructural, Cap12 Macizo rocoso, Cap13 Rocas Metamórficas, Cap14 Montañas y teorías, orogénicas, Cap15 Sismos, Cap16 Movimientos masales, Cap17 Aguas superficiales, Cap18 Aguas subterráneas, Cap19 Glaciares y desiertos, Cap20 Geomorfología. A la Universidad Nacional de Colombia en sus 150 años. …
Posteriormente en la segunda mitad del siglo XIX, hubo varias estimaciones basadas en cálculos y en
modelos físicos: una, de esa época en la cual el proceso de fusión nuclear no era conocido, soportado
en la evolución estelar que justificaba el diámetro e intensidad actual del Sol, a partir de la contracción
gravitacional de la nebulosa de gas y polvo primogénita; otra, partiendo de una supuesta separación de
la Tierra y la Luna ocurrida al comienzo de su existencia cuando ambas eran masas líquidas, en la que
usaba modelos de fricción mareomotriz; y una más que estimaba el ritmo al cual los océanos habrían
acumulado sal, mediante procesos erosivos. Todas ellas estimaron de forma separada la edad de la
Tierra, desde varias decenas de millones hasta cien millones de años.
Pero en el siglo XX, gracias a la datación radiométrica, un nuevo método que permite asignar edades
absolutas a las rocas en millones de años, al estimar inicialmente la edad de Tierra en dos mil millones
de años, se abren otras perspectivas que desembocan en nuevas teorías sobre los procesos geológicos
que han dado forma al planeta. Actualmente sabemos que la edad de la Tierra es de unos 4470 millones
de años, y que la de los fósiles más antiguos se remonta a tan solo 3800 millones de años.
La teoría de la tectónica global o de placas de los años 60 ofrece hoy explicaciones plausibles a la
mayoría de los fenómenos y hechos geológicos tales como la formación de montañas, océanos,
localización de volcanes y epicentros sísmicos, etc., quedando sin embargo algunos puntos oscuros por
resolver. En la actualidad las ciencias geológicas están adquiriendo mayor importancia para enfrentar la
escasez de materias primas y energéticas y los problemas ambientales. Esto exige el conocimiento
profundo de la geología del terreno y el concurso de personal especializado en geología, geotecnia,
geofísica y geoquímica, entre otras disciplinas y profesiones.
Los estudios geológicos son también necesarios en obras de ingeniería civil, como presas, autopistas y
edificaciones y sobretodo en los trabajos relacionados con el ordenamiento del territorio y la conservación
del medio ambiente.
Para ilustrar los temas de los cuales trata la geología física, una buena herramienta es el ciclo de las
rocas, el cual permite describir los principales fenómenos a los cuales están sometidos las rocas y los
suelos. Este enfoque de la geología física servirá también como introducción al presente texto.
1.2. CICLO DE LAS ROCAS
El magma da origen a las rocas ígneas y éstas (u otras) dan origen a los sedimentos; por su parte los
sedimentos consolidados dan origen a las rocas sedimentarias. Pero las rocas sedimentarias (y las
ígneas) dan origen a las rocas metamórficas y éstas a su vez pueden fundirse para producir magma. El
ciclo también puede interrumpirse, como se ilustrará en la siguiente figura, con procesos que adelante
se describen.
Figura 1. El ciclo de las
rocas. El magma se
transforma en rocas
ígneas y de éstas
pueden generarse
sedimentos, rocas
sedimentarias o rocas
metamórficas. Las rocas
ígneas y sedimentarias
dan origen a las rocas
metamórficas y éstas al
magma. Tomado de
Geología Física, Leet y
Judson.
1.2.1 El magma. Es un fluido rocoso incandescente compuesto principalmente de minerales tipo silicatos
y óxidos fundidos.
La Tierra está compuesta por un núcleo interior caliente, un manto que lo envuelve y una corteza exterior.
La corteza que envuelve la Tierra sólida está compuesta por placas tectónicas de ambiente continental
y oceánico.
El magma se produce por debajo de la corteza y en el manto exterior del planeta, donde los materiales
están sometidos a un flujo plástico de naturaleza convectiva. Así, el magma es un fundido natural a alta
temperatura en el que participan principalmente 8 elementos: oxígeno (O 8 ), silicio (Si 14 ), aluminio (Al 13 ),
hierro (Fe 26 ), calcio (CA 20 ), sodio (Na 11 ), potasio (K 19 ) y magnesio (Mg 12 ).
1.2.2 La cristalización. Por el enfriamiento del magma se forman diminutos cuerpos sólidos llamados
minerales que tienen la tendencia a formar cuerpos cristalinos, por sus formas espaciales regulares de
materia químicamente homogénea.
Esas estructuras, fruto de la cristalización de soluciones magmáticas, son el resultado de la unión
eléctrica de átomos, iones y moléculas, en un estado energético mínimo de máximo orden.
En ocasiones el producto de la solidificación es amorfo, es decir, cuando los átomos, iones y moléculas
del cuerpo no manifiestan una disposición regular.
En la Tierra existen dos ambientes geográficos de formación de rocas ígneas: el oceánico y el continental;
por regla general en el oceánico estas rocas son ricas en minerales ferromagnesianos y se denominan
rocas básicas o ultrabásicas y en el ambiente continental son ricas en minerales con abundancia de sílice
y aluminio y se llaman rocas ácidas. Estas denominaciones se dan en función de la composición química
de las rocas.Según la profundidad de formación, las rocas pueden ser plutónicas, cuando provienen del
magma que se ha enfriado en el interior de la corteza; o volcánicas, cuando el magma se ha enfriado
sobre ella. También puede ocurrir que el magma se enfríe próximo a la superficie, pero no sobre ella,
conduciendo a rocas hipoabisales.
Las plutónicas son de textura fanerítica, las volcánicas de textura afanítica, y las hipoabisales de textura
porfidítica dado que su formación condiciona la textura a través de la velocidad de enfriamiento.
Las principales rocas ígneas son el granito, entre las plutónicas, y el basalto entre las volcánicas; por
regla general la primera de ambiente continental y la segunda de ambiente oceánico. En la Cordillera
Central son frecuentes los granitos y en la occidental los basaltos.
1.2.4 Meteorización, erosión y transporte. Los sedimentos se explican por la meteorización, la erosión
y el transporte de los materiales que conforman la corteza de la Tierra. La denudación es un proceso
nivelador por el cual las rocas de los espacios de erosión nutren los espacios de sedimentación.
Semejante proceso se corresponde con fuerzas de degradación de la superficie del planeta, a las que se
oponen fuerzas de agradación que reconstruyen el relieve.
La meteorización o intemperismo, como condición previa a la erosión y al transporte, es la alteración del
material rocoso expuesto al aire, la humedad o al efecto de la materia orgánica; existen dos tipos de
meteorización: la mecánica, que alude a la desintegración del material y la química, a su descomposición.
Hay otras formas de alteración que no son meteorización, como la alteración tectónica y la hidrotermal
de importancia en el ambiente andino.
Productos del intemperismo son: gravas, arenas, limos y arcillas, además de soluciones silíceas,
carbonatadas y ferruginosas, entre otras. Estos materiales explican posteriormente la formación de los
suelos de cultivo, también los suelos residuales, los suelos transportados y las rocas sedimentarias, todos
ellos gracias a la meteorización que supone la destrucción de las rocas y minerales expuestos sobre la
superficie debido a las fuerzas exógenas.
La erosión 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 depósitos sedimentarios, aprovechando la
energía proveniente de la gravedad y del Sol.
1.2.5 Sedimentos. Son materiales rocosos, organismos muertos, sustancias químicas y otras sustancias
acumuladas, fruto de la meteorización y alteración de las rocas, por la precipitación de elementos
disueltos en la hidrosfera o la acumulación de materia orgánica en un medio continental o marino.
Los procesos de denudación de la corteza suponen la erosión de masas emergidas. La energía la provee
la gravedad y los movimientos de la tierra fluida a causa de la radiación solar, fuerzas sin las cuales no
es posible el transporte de materiales por medios como aire y agua. Según el agente que lo transporta,
el depósito recibe el nombre de coluvial, aluvial, eólico o glaciar; y según el lugar donde se encuentre, el
depósito recibe el nombre de palustre, marino, lacustre o terrígeno.
Algunos ambientes sedimentarios están situados dentro de los continentes como ocurre con el medio
fluvial formado por la acumulación de partículas en el lecho y a ambos lados de los ríos, 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 aledaños, entre los cuales citamos las playas y los
deltas formados por sedimentos del río cuando termina su curso. Es, sin embargo, en el mar donde
suelen darse los máximos espesores de sedimentos ya sobre la plataforma continental, sobre el talud
continental o en la desembocadura de los cañones submarinos. El espesor de los sedimentos en las
llanuras abisales es pequeño, para desaparecer en las vecindades de las dorsales.
1.2.6 Diagénesis y litificación. Cuando los sedimentos son sepultados tiene lugar todo tipo de procesos
químicos y físicos que pueden conducir a modificaciones bastante radicales del material original. Con el
término diagénesis 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 diagenéticos son la cementación, la consolidación-desecación, y la cristalización.
Quizás el efecto más obvio de la diagénesis sea la transformación de partículas sueltas, sin consolidar,
en una roca sedimentaria compacta y dura. Este es sólo uno de los aspectos de la diagénesis que se
denomina litificación y como ejemplo de ella está la conversión de arenas en areniscas, arcillas en
arcillolita y turbas en carbón.
La consolidación y la desecación son los dos componentes esencialmente independientes de la
diagénesis, el primero es de carácter físico mientras el segundo es más químico que físico, pero uno y
otro en general avanzan paralelamente a lo largo de la diagénesis.
La consolidación-desecación es un proceso que se explica con la litificación de las arcillas, cuyo producto
final puede ser una roca sedimentaria llamada arcillolita; gracias a presiones litostáticas este material
poroso e impermeable disminuye ostensiblemente su volumen, pierde agua y se endurece.
La cementación es el proceso clásico de litificación de las arenas, tras su acumulación, por el cual se
forma la roca sedimentaria llamada arenisca, donde la arena porosa y permeable admite coloides
cementantes y soluciones con aglutinantes químicos.
La cristalización se da, por ejemplo, en algunos depósitos de naturaleza calcárea, donde los intercambios
iónicos producen el endurecimiento de la materia gracias a fenómenos de neocristalización y
recristalización, obteniéndose como producto una roca sedimentaria del tipo caliza. Para algunos autores
este proceso queda comprendido dentro del fenómeno de la cementación cuando se asume como
proceso eminentemente químico.
Las zonas que pueden dar lugar a rocas metamórficas son variadas y pueden estar tanto en el ambiente
continental como en el oceánico. La Cordillera Central colombiana tiene un basamento
fundamentalmente de constitución metamórfica. En la base de la corteza oceánica, algunas rocas
podrían sufrir metamorfismo; en las dorsales se da una mayor temperatura gracias al ascenso del
magma, favoreciendo la formación de rocas metamórficas. Las zonas de subducción también 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 ígneas que sufre la corteza superior al ascenso de
magmas.
1.2.9 Rocas metamórficas. En la corteza la temperatura aumenta en promedio 33 C por Km. (1 C
por cada 30 metros de profundidad), y la presión unas 1000 atmósferas cada 3 Km. (1 atmósfera cada 3
metros), por lo que a más de 200 C y 2000 atmósferas (6000 metros) se forman rocas metamórficas
como las granulitas, eclogitas, gneises y esquistos. Algunas rocas son de alta temperatura y baja presión
(dorsales oceánicas), o baja temperatura y alta presión (zonas de subducción).
El entorno más frecuente en el que las rocas metamórficas están disponibles para el hombre, es la
cadena montañosa en donde la erosión de una parte temporalmente engrosada de la corteza continental
expone rocas ígneas y sedimentarias que antes estuvieron profundamente sepultadas pudiendo sufrir
cambios mineralógicos en respuesta al incremento de presiones y temperaturas.
Si se tratara de una roca sedimentaria que ha sufrido metamorfismo, tras un posterior proceso de
meteorización que altere su composición química, con la presencia de agua pueden producirse silicatos
hidratados y dióxidos de carbono para generar carbonatos.
Más si el metamorfismo de las rocas sedimentarias comprende la producción de vapor de agua, dióxido
de carbono y otras sustancias gaseosas excedentes, el metamorfismo de las rocas ígneas incluye por lo
general la absorción retrógrada de los volátiles señalados, que son tomados de las masas sedimentarias
que acompañan el proceso.
Al clasificar las rocas metamórficas es indispensable describir la roca en términos de su textura y su
composición química, así como de su mineralogía. Estos tres parámetros tienden a ser aplicados
genéticamente, aunque pocas veces se pueda, decidir si una roca es metamórfica, ígnea o sedimentaria,
pero sí con mejor aproximación si ella es ígneo-metamórfica o sedimentario-metamórfica, ya en atención
a las facies minerales, a la textura que proporciona una valiosa escala de técnicas o a los distintos
contextos que facilitan la asociación.
Con alguna aproximación, las principales rocas metamórficas son: a partir de la lutita, y conforme
aumenta la presión 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 mármol; a partir del basalto (o rocas afines), que es la
vulcanita más abundante, la serpentina y la anfibolita, y a partir del granito, que es la roca plutónica más
abundante, el ortogneis.
1.2.10 La fusión. Si pudiéramos ver el más espectacular de los fenómenos naturales, una erupción
volcánica, obtendríamos la evidencia directa de la existencia de material rocoso fundido que surge del
interior del planeta. El calor del interior de la Tierra es una consecuencia de su proceso de formación. Al
observar la superficie del planeta son evidentes las transformaciones de su superficie: volcanes y
terremotos coinciden y se extienden sobre las jóvenes cordilleras como una expresión en superficie de
los procesos dinámicos que convulsionan al planeta en su conjunto.
El colapso gravitacional de la nube de gas primogénita dejó como herencia la energía de acreción y la
rotación del planeta. Su forma esférica por acción de su propia gravedad, es el resultado de una masa
que ha sobrepasado cierto límite. A su vez la masa de gas y polvo primogénita venía siendo el fruto de
materia reciclada en el interior de los astros en donde se cocieron elementos de diferente número
atómico, incluyendo la formación de elementos radiactivos.
La sismología es el método geofísico más revelador en lo que a contraste estructural en el interior de la
Tierra se refiere. El estudio de la gravedad también proporciona interesantes observaciones, pues sus
cambios reflejan faltas de homogeneidad laterales en la masa del interior del planeta. El magnetismo y
paleomagnetismo de las rocas ha contribuido en mayor grado a la aceptación general del concepto de
tectónica de placas. Si a estos datos se agregan los beneficios de la geoquímica y la astrofísica,
podremos concluir en modelos físicos que expresen las capas más internas de la Tierra con su
correspondiente composición estimada a partir de isótopos.
Por razones térmicas y de presión, a gran profundidad las rocas son susceptibles de transformarse en
magma. Un descenso de la presión obliga a la fusión de los materiales que a gran profundidad están
sometidos a elevadas temperaturas. Por el gradiente geotérmico, en los primeros km. de la corteza, la
temperatura es extremadamente alta, pero la presión será suficiente para que las rocas estén en su fase
sólida; se requieren sismos y movimientos de la corteza para que se despresurice el medio y así, las
rocas por calor se fundan.
Otras fuentes de energía para la fusión de las rocas las proveen las corrientes de convección del
manto, la fricción entre placas tectónicas y la presencia de elementos radiactivos.
1.3. LAS GEOCIENCIAS Y EL DESARROLLO DE COLOMBIA
a- Nuestra riqueza:
Colombia, es un país tropical que sobresale por sus riquezas culturales y naturales, dada la variedad de
escenarios geográficos y su biodiversidad: con riesgo de mantener ese privilegio ocupamos el segundo
lugar en biodiversidad en el mundo, puesto que, además de una tasa de deforestación del orden de 300
mil hectáreas anuales, hemos caído en riqueza hídrica del cuarto puesto al décimo séptimo entre 2000 y
2007, y al vigésimo cuarto en 2013; adicionalmente, 14 millones de colombianos no tienen acueducto y
otros 19 millones carecen de alcantarillado.
