1391-Introduccion a La Geologia Con Ejemplos de Colombia

REPÚBLICA DE COLOMBIA

MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA

INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN E INFORMACIÓN GEOCIENTÍFICA, MINERO-AMBIENTAL Y NUCLEAR

INTRODUCCIÓN A LA GEOLOGÍA CON EJEMPLOS DE COLOMBIA


INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN E INFORMACIÓN GEOCIENTÍFICA, MINERO-AMBIENTAL Y NUCLEAR

CONTENIDO

CONTENIDO Página PROLOGO ............................................................................................................................................ 9

UNIDAD 1. LA FORMACIÓN DEL UNIVERSO Y LA TIERRA INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................ EVOLUCIÓN DEL PENSAMIENTO CIENTÍFICO SOBRE EL UNIVERSO ................................................................................................................................ EL UNIVERSO Y SU FORMACIÓN ........................................................................................................... EDAD DE LA TIERRA .................................................................................................................................. Métodos de datación absoluta ................................................................................................................ Métodos de datación relativa ................................................................................................................. Escala del tiempo geológico ...................................................................................................................

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UNIDAD 2. LOS MINERALES INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................ LA NATURALEZA DE LA LUZ .................................................................................................................... Interacción de la luz con los cristales .................................................................................................... MINERALOGÍA Y CRISTALOGRAFÍA ........................................................................................................ Propiedades físicas de los minerales ..................................................................................................... Propiedades químicas de los minerales ................................................................................................. FORMACIÓN DEL COLOR EN LOS CRISTALES ..................................................................................... Factores que controlan el color de los minerales ................................................................................... CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES ................................................................................................... IDENTIFICACIÓN DE LOS MINERALES .................................................................................................

25 25 27 27 29 33 33 34 37 37

UNIDAD 3. ROCAS SEDIMENTARIAS INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................ PROCESOS DE FORMACIÓN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS ......................................................... Meteorización .......................................................................................................................................... Transporte y selección de los sedimentos ............................................................................................... Depósito de los sedimentos ..................................................................................................................... Ambiente de depósito .............................................................................................................................. Diagénesis ............................................................................................................................................... Porosidad y permeabilidad de las rocas .................................................................................................. ESTRATIGRAFÍA .......................................................................................................................................... Ley de la Horizontabilidad Original ....................................................................................................... Ley de la Superposición .......................................................................................................................... Capas y estratos de rocas ........................................................................................................................ TIPOS DE ROCAS SEDIMENTARIAS ........................................................................................................ Rocas clásticas y detríticas ...................................................................................................................... Rocas sedimentarias químicas ................................................................................................................. Rocas sedimentarias orgánicas ................................................................................................................ LOCALIZACIÓN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS EN COLOMBIA ...................................................

INGEOMINAS

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CONTENIDO

Página UNIDAD 4. ROCAS ÍGNEAS INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................... CONCEPTOS SOBRE EL INTERIOR DE LA TIERRA .............................................................................. FORMACIÓN DE LAS ROCAS ÍGNEAS ................................................................................................... ROCAS ÍGNEAS PLUTÓNICAS ................................................................................................................. Estructuras intrusivas poco profundas .................................................................................................. RECONOCIMIENTO E IDENTIFICACIÓN DE LAS ROCAS ÍGNEAS INTRUSIVAS ............................ Distribución y abundancia de las rocas ígneas plutónicas ................................................................... LAS ROCAS EXTRUSIVAS O ROCAS VOLCÁNICAS .............................................................................. ¿Qué es un volcán? ............................................................................................................................... Partes o estructura interna de un volcán ............................................................................................... Localización de los volcanes y la tectónica de placas ........................................................................... Formación de un volcán ........................................................................................................................ ¿Qué es una erupción o cómo hacen erupción los volcanes? ............................................................... Productos volcánicos .............................................................................................................................. Clasificación de los volcanes ................................................................................................................. Volcanes colombianos ............................................................................................................................ Beneficios, amenaza y vigilancia volcánica .......................................................................................... LOCALIZACIÓN DE LAS ROCAS ÍGNEAS EN COLOMBIA ............................................................

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UNIDAD 5. ROCAS METAMÓRFICAS INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................ FORMACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS .................................................................................... TIPOS Y CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS ............................................................... Composición de la roca original ............................................................................................................. Concepto de foliación ............................................................................................................................. Rocas metamórficas folíadas ................................................................................................................... Rocas metamórficas no folíadas .............................................................................................................. GRADOS DE METAMORFISMO ................................................................................................................ Facies metamórficas ................................................................................................................................ LOCALIZACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS EN COLOMBIA ...................................................

81 81 83 83 83 84 84 85 86 88

UNIDAD 6. LOS FÓSILES Y SU LOCALIZACIÓN INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................ PROCESOS DE FOSILIZACIÓN Y PRESERVACIÓN ............................................................................... CLASIFICACIÓN DE LOS FÓSILES .......................................................................................................... LOS FÓSILES A TRAVÉS DEL TIEMPO ....................................................................................................

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CONTENIDO Página UNIDAD 7. GEODINÁMICA INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................ 99 TECTÓNICA DE PLACAS ........................................................................................................................... 99 Movimiento de las placas ...................................................................................................................... 100 Resistencia de las placas a la deformación ........................................................................................... 102 Evolución de los continentes ................................................................................................................. 103 Importancia de la deriva continental .................................................................................................... 104 OROGENIA ................................................................................................................................................. 104 PLIEGUES Y FALLAS .................................................................................................................................. 105 RASGOS TECTÓNICOS DE COLOMBIA ................................................................................................. 106

UNIDAD 8. LA METEORIZACIÓN DE LAS ROCAS INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................... 111 ACCIÓN DE LA METEORIZACIÓN ......................................................................................................... 111 METEORIZACIÓN MECÁNICA ............................................................................................................... 112 METEORIZACIÓN QUÍMICA ................................................................................................................... 114 VELOCIDAD DE LA METEORIZACIÓN .................................................................................................. 115 Efectos visibles de la meteorización ...................................................................................................... 116

UNIDAD 9. LOS SUELOS Y SU FORMACIÓN INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................... 119 FORMACIÓN DE LOS SUELOS ................................................................................................................ 120 Suelos inmaduros .................................................................................................................................. 121 Suelos maduros ..................................................................................................................................... 121 CLASIFICACIÓN DE LOS HORIZONTES DE LOS SUELOS .................................................................. 121 CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS .......................................................................................................... 122 ACIDEZ DE LOS SUELOS ......................................................................................................................... 122 IMPORTANCIA DE LOS SUELOS EN LA VIDA DEL HOMBRE ............................................................ 123 Los suelos como fuente y reservorios de agua ...................................................................................... 123

UNIDAD 10. LAGOS, LAGUNAS Y CIÉNAGAS INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................... 127 LA FORMACIÓN DE LOS LAGOS ............................................................................................................ 129 Partes de un Lago .................................................................................................................................. 130 PROCESOS GEOLÓGICOS EN LOS LAGOS ........................................................................................... 131 Influencia de los lagos en la vida del Hombre ..................................................................................... 132 Influencia del Hombre en la vida de los lagos ..................................................................................... 132

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CONTENIDO

Página UNIDAD 11. LAS COSTAS INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................... 133 DISEÑO COSTERO .................................................................................................................................... 133 COSTA ALTA ...............................................................................................................................................134 Distribución ............................................................................................................................................134 Origen .................................................................................................................................................... 134 Geometría .............................................................................................................................................. 136 COSTA BAJA ...............................................................................................................................................137 Distribución ............................................................................................................................................137 Geometría .............................................................................................................................................. 138 Playa Trasera ..................................................................................................................................... 138 Frente de la playa .............................................................................................................................139 Playa Interna .................................................................................................................................... 139 MATERIALES DE LA PLAYA ...................................................................................................................... 139 ORÍGENES DEL SEDIMENTO DE LA PLAYA .......................................................................................... 141 DINÁMICA DE LA PLAYA ..........................................................................................................................141

UNIDAD 12. RECURSOS DEL AMBIENTE GEOLÓGICO INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................... 143 SINOPSIS HISTÓRICA ............................................................................................................................... 143 PLUTONISTAS Y NEPTUNISTAS ............................................................................................................... 144 INDUSTRIALIZACIÓN ............................................................................................................................... 144 EXPLORACIÓN TECNOLÓGICA MUNDIAL ........................................................................................... 144 FORMACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE LOS MINERALES ......................................................................... 145 MAGMÁTICOS ........................................................................................................................................... 145 SEDIMENTARIOS ......................................................................................................................................145 METAMÓRFICOS ......................................................................................................................................146 CARACTERÍSTICAS VISIBLES DE LOS MINERALES ............................................................................ 146 Granulares ............................................................................................................................................. 147 Bacilares ................................................................................................................................................ 147 Fibrosos ..................................................................................................................................................147 Laminares, escamosos y hojosas ........................................................................................................... 147 Drusas .................................................................................................................................................... 147 Concresiones .........................................................................................................................................147 Dendritas ...............................................................................................................................................147 Oolitos .................................................................................................................................................... 148 Botroidales ............................................................................................................................................. 148 Compactos ............................................................................................................................................. 148 CLASIFICACIÓN DE LOS RECURSOS GEOLÓGICOS ........................................................................... 148 RECURSOS METÁLICOS ..........................................................................................................................149 Grupo I. Metales y Minerales Preciosos............................................................................................... 149 Oro (Au) ............................................................................................................................................149 Plata (Ag) .......................................................................................................................................... 149 Platino (Pt) ........................................................................................................................................ 149 Esmeraldas (Esm) .............................................................................................................................149

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CONTENIDO

Página GRUPO II. Metales Básicos ..................................................................................................................150 Aluminio (Al) ....................................................................................................................................150 Cobre (Cu) ........................................................................................................................................ 150 Plomo (Pb) y Zinc (Zn) .....................................................................................................................150 GRUPO III. Metales de la Industria del Acero ..................................................................................... 150 Hierro (Fe) ........................................................................................................................................ 150 Níquel (Ni) .......................................................................................................................................150 RECURSOS NO METÁLICOS ................................................................................................................... 151 GRUPO V. Minerales Industriales ........................................................................................................151 Roca Fosfórica ...................................................................................................................................151 Azufre ...............................................................................................................................................151 Yeso ...................................................................................................................................................151 GRUPO VII. Materiales de Construcción .............................................................................................151 Calizas .............................................................................................................................................. 151 Arcillas .............................................................................................................................................. 152 Agregados Pétreos ............................................................................................................................ 153 Piedras Ornamentales ...................................................................................................................... 153 RECURSOS ENERGÉTICOS ...................................................................................................................... 153 GRUPO VI. Minerales Energéticos ......................................................................................................153 Petróleo .............................................................................................................................................153 Carbón .............................................................................................................................................. 155 RECURSOS HÍDRICOS ..............................................................................................................................156 Agua ................................................................................................................................................. 156 LOS RECURSOS GEOLÓGICOS EN COLOMBIA ...................................................................................157 SECTOR MINERO - INDUSTRIAL COLOMBIANO ................................................................................157 Antecedentes .........................................................................................................................................157 Industria Minera Nacional ....................................................................................................................157 Plan Nacional de Desarrollo Minero (PNDM) ..................................................................................... 157 Minerales Estratégicos para el Desarrollo de Colombia ...................................................................... 157 Metodología ..........................................................................................................................................158 RECURSOS METÁLICOS ..........................................................................................................................158 GRUPO I. Metales y Minerales Preciosos ............................................................................................158 Oro (Au) ............................................................................................................................................158 Plata (Ag) ..........................................................................................................................................159 Platino (Pt) ........................................................................................................................................ 159 Esmeraldas (Esm) .............................................................................................................................159 GRUPO II. Metales Básicos ..................................................................................................................161 Aluminio (Al) ....................................................................................................................................161 Cobre (Cu) ........................................................................................................................................ 161 Plomo (Pb) y Zinc (Zn) .....................................................................................................................161 GRUPO III. Metales de la Industria del Acero ..................................................................................... 163 Hierro (Fe) ........................................................................................................................................ 163 Níquel (Ni) .......................................................................................................................................163 RECURSOS NO METÁLICOS ................................................................................................................... 163 GRUPO V. Minerales Industriales ........................................................................................................163 Roca Fosfórica ...................................................................................................................................163 Azufre ...............................................................................................................................................165 Yeso ...................................................................................................................................................165

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CONTENIDO

Página GRUPO VII. Materiales de Construcción ............................................................................................. 165 Calizas .............................................................................................................................................. 165 Arcillas .............................................................................................................................................. 166 Agregados Pétreos ............................................................................................................................ 166 Piedras Ornamentales ...................................................................................................................... 166 RECURSOS ENERGÉTICOS ...................................................................................................................... 167 GRUPO VI. Minerales Energéticos ...................................................................................................... 167 Petróleo ............................................................................................................................................. 167 Carbón .............................................................................................................................................. 170 RECURSOS HÍDRICOS EN COLOMBIA ..................................................................................................172 Aguas Superficiales ............................................................................................................................... 172 Aguas Subterráneas ............................................................................................................................... 173

BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................................... 175

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PROLOGO

PRÓLOGO

El Hombre siempre ha tenido interés y curiosidad por conocer su entorno natural, el planeta Tierra, las galaxias y el Universo mismo; por tal causa, desde los albores de la humanidad ha indagado, mediante observaciones del medio donde ha vivido, por las regiones continentales, los océanos y cielos estrellados, lo cual le ha servido para postular teorías acerca del origen del Universo, del Sistema Solar y de las leyes que los rigen. Los pueblos antiguos más avanzados, griegos y romanos, estaban limitados al mundo conocido que comprendía, además de Europa, unas partes de Asia y África, rodeados por océanos infranqueables. A medida que el Hombre fue perfeccionando los medios de transporte se fue abriendo camino, descubriendo nuevos continentes y adquiriendo un conocimiento más amplio del planeta. A su vez, la humanidad fue perfeccionando aparatos de medición útiles para comprobar fenómenos físicos y químicos, que le han permitido postular y comprobar teorías, base para el desarrollo de las leyes que rigen la Tierra y el Universo. En Colombia, el conocimiento de las ciencias de la Tierra se inició desde el siglo XVIII con las expediciones de Condamine-Ulloa y la Expedición Botánica, cuyo director fue José Celestino Mutis y en ella participó Francisco José de Caldas; en el siglo XIX se destaca la misión Boussingault-Rivero y la Comisión Corográfica. En el siglo XX, en 1916, se crea la Comisión Científica adscrita al Ministerio de Industria y Comercio, se inicia la explotación petrolera y se da gran impulso a la minería; en 1940 se establece el Ministerio de Minas y Petróleos y el Servicio Geológico Nacional; éste último se transforma en el Instituto Geológico Nacional y en 1969 en INGEOMINAS. Mediante decreto 1129 del 29 de junio de 1999 se modifican los Estatutos y adopta el nombre de Instituto de Investigación e Información Geocientífica, Minero-Ambiental y Nuclear INGEOMINAS El INGEOMINAS, como entidad líder en el país en la investigación e información geocientífica, ha llevado a cabo múltiples proyectos en las disciplinas de la geología, geoquímica, geofísica, geotecnia, geología económica, vulcanología, aguas subterráneas y geología ambiental, entre otros, orientados a la búsqueda y utilización de los recursos naturales no renovables y al conocimiento de áreas expuestas a riesgos geológicos, tales como volcanismo y sismicidad, todo ello para mejorar la calidad de vida de la población colombiana. El Instituto, con el fin de motivar el conocimiento de las ciencias de la Tierra a todas las personas interesadas, diseñó una obra sencilla y con una visión general de la geología, con ejemplos de Colombia, cuya publicación es posible gracias al apoyo decidido de la actual administración. La idea original de la obra fue concebida por el geólogo Darío Mosquera, quien programó y redactó las unidades 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9 y 10. Debido al retiro del geólogo mencionado, y con el fin de concluir el trabajo, el INGEOMINAS acordó adelantar la revisión y edición del libro a los geólogos Carlos Ulloa y Alfonso Arias, de Geosur Ltda. Ellos complementaron las unidades mencionadas con ejemplos de Colombia y redactaron la Unidad 7 sobre Geodinámica. La Unidad 11, Las Costas, fué preparada por el geólogo Jaime Orlando Martínez y la Unidad 12, Recursos del Ambiente Geológico, por el geólogo Héctor Castro. La geóloga Ana María Correa Tamayo fue comisionada para actualizar el tema de rocas volcánicas. Ricardo Escovar y Fernando Muñoz realizaron la coordinación y colaboraron en la edición técnica, junto con Margaret Mercado.

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PROLOGO

Los autores desean agradecer a los siguientes geólogos del INGEOMINAS, especialistas en diferentes temas, que colaboraron en la revisión de las unidades y algunos de ellos con fotografías de Colombia: Gloria Rodríguez, Hugo Forero, Jorge Acosta, Antonio Rodríguez , Luz Stella Gómez, Juan Carlos Caicedo, María Páramo, Juan Carlos Alzate y Rafael Duarte; al geólogo Hermann Duque y al profesor Luis Guillermo Durán, quienes facilitaron bibliografía de consulta; al geólogo Alberto Villegas, quien además de colaborar con algunas fotografías de ejemplos colombianos, realizó la revisión preliminar del texto; el Museo de Historia Natural de Londres autorizó la reproducción de varias figuras. Esperamos que este libro sea una guía para estudiantes de secundaria, carreras afines con la geología, público en general, y estimule a profundizar en un mayor conocimiento de las ciencias de la Tierra y de la geología del entorno colombiano y ello redunde a favor del desarrollo del país y de la cultura de sus habitantes.

ADOLFO ALARCÓN GUZMÁN Director General.

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UNIDAD 1

LA FORMACIÓN DEL UNIVERSO Y LA TIERRA INTRODUCCIÓN LA CREACIÓN 1. En el principio creó Dios los cielos y la tierra. 2. Y la tierra estaba desordenada y vacía, y las tinieblas estaban sobre la faz del abismo, y el Espíritu de Dios se movía sobre la faz de las aguas. 3. Y dijo Dios: Sea la luz; y fue la luz. 4. Y vio Dios que la luz era buena, y separó Dios la luz de las tinieblas. GENESIS 1 VERSICULOS 1-4

A través de todos los tiempos, conocer o adquirir conocimiento acerca del origen y edad de la formación del Universo y la Tierra, ha sido uno de los grandes desafíos para los pensadores, bien sean filósofos, estudiantes o simples

transeúntes que dirigen sus miradas al cielo, especialmente en las noches estrelladas. Al respecto, se ha formado tal controversia, que en el pasado varios científicos fueron condenados a muerte y aún hoy los que se atreven a exponer nuevas teorías, que no concuerden con las aceptadas por la mayoría de los investigadores, pueden ser condenados a algo menos que el ostracismo científico. Por otro lado, la controversia aumenta de proporciones, con la discusión de las relaciones del planeta Tierra con sus vecinos aparentemente más cercanos como eran considerados la Luna y el Sol. Además, saber qué es o de qué se compone el firmamento o

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UNIDAD

La formación del universo y la tierra

cielo, complementa la incógnita para el Hombre. Las teorías modernas establecen que el Universo sea definido como “todo lo que ha sido y hoy existe”; se podría llegar a pensar que es ilimitado, basados en que las distancias entre estrellas, nebulosas, constelaciones y galaxias están comprendidas entre unos pocos años luz, para las estrellas cercanas a nuestro Sol y millones de millones de años luz para algunas muy lejanas. Para los meteorólogos, la bóveda celeste estaría limitada a la zona donde tienen lugar todos los fenómenos atmosféricos; para los astrónomos casi no existe límite alguno. Cuando en una noche estrellada un observador promedio, mirando a simple vista, es decir, sin utilizar ningún instrumento óptico, puede llegar a ver en el cielo algo más de 3.000 estrellas, casi nunca cae en cuenta de que realmente existen varios billones de ellas. En el pasado se dijo: “existen más estrellas que granos de arena en las playas del mundo”. Cuando se habla de Ciencia, es importante resaltar que, cualquier cosa que se escriba o se publique en nombre de ella, no siempre es o debe ser la verdad absoluta. Lo anterior se aplica especialmente respecto al conocimiento del Universo.

Vista nocturna del cielo, el cúmulo blanco de estrellas indica el centro de la Vía Láctea. (Tomado del libro de Carl Sagan, Un punto azul)

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A pesar del aparente caos o desorden que se observa a primera vista en el cielo, hay claras relaciones entre las galaxias, nebulo-

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UNIDAD

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sas, estrellas, planetas, satélites y demás cuerpos que integran el Universo. Hay leyes físicas que controlan las relaciones y el movimiento de todos los componentes del Universo. Es en este momento cuando llegan a nuestro entendimiento las preguntas de ¿por qué? ¿cómo? ¿dónde? ¿cuándo? a las cuales buscamos respuestas claras. Todo lo anterior es el objetivo de este capítulo. ¿Por qué existe la Tierra? Quizás esta es una pregunta que colocaríamos fuera del alcance de este libro, una vez que la misma puede llevar a profundas y casi inacabables formulaciones filosóficas, religiosas y metafísicas.

plosión (BIG BANG), que se analizará más adelante.

¿Cómo se formó la Tierra? Las teorías científicas acerca de la formación del Universo y la Tierra son múltiples, pero una de las más aceptadas es la de la Gran Ex-

¿Dónde está la Tierra con relación al Universo? Desde los primeros observadores de la bóveda celeste, hasta Tales de Mileto, se consideraba que la

Esta pintura muestra como se vería la Vía Láctea vista desde un planeta de la nebulosa de Magallanes. (Tomado del libro de Carl Sagan, Un punto azul pálido).

Tierra era plana, centro del Universo y que el Sol giraba alrededor de la misma; si por alguna razón, alguien llegase navegando al borde del Planeta, caería a las profundidades del Averno o hacia el infinito. Inclusive, hasta la época del descubrimiento de América por Cristóbal Colón y antes de Galileo Galilei, muchos aún creían que la Tierra era plana. Hoy sabemos que la Tierra hace parte de un sistema solar de los miles que existen en la Galaxia espiral "Via Láctea" y que, además, se encuentran estrellas, constelaciones, galaxias, nebulosas, satélites, cometas y otros cuerpos celestes como integrantes del Universo.

Imagen satelital de la tierra centrada en el Océano Atlántico norte (Tomada del libro de Edward Keller, Environmental geology).

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La última pregunta tiene que ver con la edad de la Tierra. ¿Cuándo tuvo lugar la formación de la Tierra? La respuesta más acertada indica que hace más o menos 4.500 millones de años. Sin embargo, a partir de la lectura de la Biblia, los primeros investigadores llegaron a la conclusión de que la Tierra había sido creada unos 4.000 años antes de Cristo. Posteriormente, en el siglo XIX, desde el punto de vista geológico, la

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edad del planeta fue calculada entre 68 y 350 millones de años. En la actualidad, el avance de las ciencias geológicas permite establecer que la Tierra tiene entre 4.500 y 4.600 millones de años, mientras que el Universo podría llegar a los 15.000 millones de años. Mediante análisis espectrales se ha llegado a comprobar que el Universo se inició en una especie de punto fijo y está expandiéndose en la actualidad.

EVOLUCIÓN DEL PENSAMIENTO CIENTÍFICO SOBRE EL UNIVERSO Empecemos por establecer las relaciones de la Tierra con sus vecinos cercanos y lejanos. Todos nosotros alguna vez nos hemos preguntado ¿qué es el Cielo,

cuán alto se encuentra y cuántas estrellas existirán en él? Sin embargo, dependiendo de nuestras creencias religiosas y conocimiento individual, la definición de cielo cambia o se adapta a nuestras necesidades. Cuando hablamos del Cielo, (bóveda celestial) científicamente debemos utilizar el término Universo, definiéndolo sencillamente: Es el conjunto de todas las cosas creadas, o todo lo que tiene existencia material. Desde el punto de vista de la astronomía, el Universo es el conjunto de toda materia y radiación y el espacio que las contiene. Citando históricamente a tan solo algunos importantes partícipes de la observación del cielo y de la evolución de las teorías acerca del Universo y la Tierra, las primeras ideas del Hombre sobre la relación

Xilografía del siglo XIX que describe la conmoción causada por las ideas de Copernico. (Tomado de Atlas de lo extraordinario, fenómenos naturales).

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de la Tierra con los cuerpos celestes que observaba a su alrededor, le permitieron deducir que la misma estaba fija y permanecía inmóvil, mientras que el Sol, la Luna y las estrellas giraban teniéndola a ella como centro. Así mismo, la ilusión óptica que nos hace parecer el horizonte como una línea recta, llevó a afirmar que la Tierra era plana. A todo lo anterior, se sumaron las interpretaciones mágicas y religiosas, que ayudaron a considerar al Hombre como “el Centro del Universo”.

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UNIDAD


La astronomía es tan antigua como el Hombre y, por lo tanto, las observaciones de la bóveda celeste datan desde la prehistoria; muchas de las más antiguas civilizaciones podían seguir los movimientos de los cuerpos celestes y aun predecir algunos fenómenos relacionados con ellos. Los astrónomos chinos del siglo XIII o XIV A.C. diseñaron un calendario que, basado en la observación del firmamento, y en especial en la Luna, tenía 365,25 días. El utilizado en la actualidad tiene 365,25 días y algunos segundos más. Los egipcios y los babilonios, 800 años A.C. habían aprendido a hacer relojes de sol bastante precisos, algunos de los cuales se preservan hoy en día. Del siglo VII A.C. se tienen descripciones provenientes de la China, sobre cometas y meteoritos. Entre 600 y 400 años A.C. los griegos, para referirse al firmamento, hablaron de la Esfera Celestial, considerando que estaba constituida por un material cristalino, que contenía las estrellas embebidas en él, como finas joyas. También sabían que durante el día, las estrellas estaban presentes en el firmamento, pero la luz del Sol no permitía verlas. Ellos clasificaron los cuerpos celestes en fijos (estrellas fijas), que permanecían en el mismo lugar por muchas gene-

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UNIDAD

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raciones, y en los que se desplazaban a diversos lugares (planetas), incluyendo al Sol y la Luna entre ellos, asignándole a cada uno un día de la semana. De allí provienen sus nombres; por ejemplo martes, día de Marte. Así mismo, en el siglo VI A.C. Tales de Mileto, filósofo griego, expresó la teoría de la redondez de la Tierra y comenzó a predecir los eclipses mediante cálculos astronómicos de una precisión extraordinaria. Es en este lapso cuando se introduce al conocimiento el concepto de Constelación. Posteriormente, el gran matemático Pitágoras, propuso un Universo consistente en una serie de esferas concéntricas; cada una de ellas contenía en su núcleo a uno de los siete (7) cuerpos celestes conocidos; las esferas se movían por separado y cada una poseía sus propias estrellas. Los planetas rotaban independientemente de la Tierra y sus movimientos daban lugar a un sonido muy armonioso, llamado “música de esferas”, que sólo podía ser escuchado por oídos privilegiados. Para un seguidor suyo, Filolao de Crotona, existía un Fuego Central, llamado también “Trono de Zeus”, en torno al cual giraba la Tierra, el Sol y los demás planetas. Sus hipótesis son consideradas como precursoras de la teoría Heliocéntrica de Copérnico, quién vivió veinte siglos después. Ya en el siglo IV A.C. el maestro Aristóteles, quien fuera discípulo de Platón y el educador de Alejandro Magno, además de sus escritos sobre política, filosofía y biología, siguiendo las teorías de Platón, expuso argumentos científicos, que a partir de lo observado durante los eclipses de la Luna ayudaban a probar que la Tierra era redonda y no plana, como se creía anteriormente. En el año 350

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A.C. Shih Shen preparó el primer catálogo de estrellas fijas, en el cual incluyó 800 de ellas. Unos años más tarde, en el siglo III A.C. Aristarco de Samos, astrónomo perteneciente a la escuela de Alejandría, escribió el tratado “Tamaño y distancias del Sol y de la Luna”; proponiendo los tamaños relativos del Sol, la Luna y la Tierra; sus estudios posteriores lo llevaron a proponer la teoría Heliocéntrica del Cosmos, en la cual todas las medidas tienen como origen el centro del Sol, es decir, que las distancias entre los planetas y demás cuerpos celestes se miden a partir del centro del Sol, y la Tierra gira alrededor de éste. Cleante de Ossos, su enemigo político, le acusó de impiedad por exponer estas ideas contrarias al pensamiento general de la época. Sus ideas cayeron en el olvido años después. Casi simultáneamente, Eratóstenes de Cyrene, matemático, geógrafo y escritor griego, aunque nacido en Alejandría, y quién vivió entre 284 y 192 A.C., estableció un método para medir la circunferencia terrestre. Este matemático es considerado como el primer científico que dio normas para efectuar dataciones históricas, las cuales inició a partir de la caída de Troya. Sin embargo, Hiparco de Nicea, griego considerado como el más grande astrónomo precristiano, refinando el método diseñado por Aristarco de Samos, encontró que la distancia de la Tierra a la Luna era igual a 29,5 veces el diámetro de la Tierra; la medida real de hoy en día es de 30 veces el mismo; además, calculó la duración del año con un error de tan solo 6 minutos. Hacia el año 150 A.C., en sus teorías retornó a las ideas que consideraban a la Tierra fija y que el Sol y la Luna giraban alrededor de ella; sus es-

fuerzos no lograron acomodar los planetas en un esquema cosmológico. Su sistema es conocido como excéntrico. Por otro lado, originó un nuevo método para medir la distancia al Sol y preparó un catálogo de Estrellas Fijas que contenía 850 de ellas, clasificándolas por su brillo. Dio impulso a la geografía matemática, o sea, aquella que se basa en datos astronómicos para ubicar los accidentes de la superficie de la Tierra. Algunas centurias después, en el Siglo II D.C., el astrónomo, escritor, matemático y geógrafo Tolomeo, de quién se dice que nació en Alejandría, Egipto, perfeccionó el sistema de Hiparco y planteó la teoría Geocéntrica, donde todas las medidas astrales se efectúan a partir del centro de la Tierra. Sus principales contribuciones astronómicas se compendian en un catálogo con 1.026 estrellas fijas, clasificadas según latitud, longitud y magnitud; también propone un modelo geométrico para los movimientos de los cinco planetas conocidos: Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno, que son los únicos que es posible ver a simple vista desde la Tierra. Su obra de astronomía se compendia en 13 volúmenes titulados Almagisto. Como geógrafo, propone una técnica para la elaboración precisa de mapas y da la ubicación de las principales ciudades y accidentes geográficos de su época. Las teorías de Tolomeo sobre la Tierra y el Universo se mantuvieron por 14 siglos, sin que nadie se atreviera a contradecirlas públicamente. En el siglo XVI, Nicolás Copérnico, astrónomo polaco, escribió y circuló clandestinamente entre sus amigos el tratado “Breve comentario de Nicolás Copérnico sobre sus hipótesis

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acerca de los movimientos celestes”; en él, da a luz su teoría sobre un sistema heliocéntrico, donde los planetas, entre ellos la Tierra, se movían alrededor del Sol, ordenados de acuerdo con sus distancias, revolucionando así los conocimientos medievales sobre el Universo. En sus posteriores escritos defendió, por primera vez con argumentos serios, la posibilidad de la existencia del Cosmos, sin que la Tierra fuera su centro. En 1616, el Santo Oficio condenó su obra, mucho después de su muerte acaecida en 1543. Thycho Brahe, astrónomo danés, retornando a las ideas del pasado y partiendo del tratado de las estrellas de Tolomeo, editó uno nuevo con 777 estrellas fijas; preparó además las Tablas Rudolinas, base de los trabajos de Kepler. Quizás más por temor a las represalias religiosas que por convicción, escribió acerca de un sistema geoheliocéntrico, en que los planetas se movían alrededor del Sol y éste alrededor de la Tierra. Hacia el final del siglo XVI y a principios del XVII, Galileo Galilei y Johanes Kepler revolucionaron y reformaron la astronomía. El primero, astrónomo, físico y matemático italiano, fue uno de los pilares de la revolución científica; en 1609 inventó el Anteojo de Galileo para ver los astros, invento que fue perfeccionado por el monje franciscano Martín Mersenne en 1636, para crear el primer telescopio, que utilizado por Galileo, le sirvió para iniciar el estudio físico del Sistema Solar, descubriendo muchas estrellas que no eran visibles a simple vista, estableciendo así la naturaleza de la Vía Láctea, como se llama la galaxia a la que pertenece el Sistema Solar y por ende la Tierra. Sus enemigos, al atacarlo por sus ideas, hicieron condenar la obra

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de Copérnico por el Santo Oficio, puesto que Galileo se había declarado defensor de la misma; por ello fue condenado a cadena perpetua, pena que le fue conmutada, debido a su gran prestigio, por la de confinamiento de por vida en su casa. Kepler por su lado, editó su obra «Nueva Astronomía» demostrando que las órbitas de los planetas son elípticas y definió las tres principales leyes sobre la mecánica del Sistema Solar, conocidas como las leyes de Kepler. Se le considera como el reformador de la astronomía. Además, trabajó en el área de la física lo correspondiente a la dispersión de la luz y avanzó significativamente en la ley de la refracción. Más de medio siglo después, el gran investigador lsaac Newton, en 1668, construyó el primer telescopio que operó con éxito, ya que el anteojo de Galileo y los telescopios anteriores presentaban muchos problemas ópticos causados por la aberración cromática. Sus grandes contribuciones al avance científico de la Humanidad consistieron en la identificación de las bases de la gravitación universal, el cálculo de la influencia de la Tierra sobre la Luna, hoy llamada mareas lunares, el comprobar que la luz, aparentemente incolora, está compuesta por todos los colores. En los albores del siglo XX, Albert Einstein planteó la llamada Teoría de la Relatividad, que permite la descripción y mejor entendimiento del Universo como un todo. Por sus trabajos recibió el Premio Nobel de Física en 1921. A partir de esta fecha, los avances tecnológicos, en satélites y radiotelescopios, han permitido confirmar gran parte de las teorías de la relatividad, la expansión del Universo y el descubrimiento de gran número de estrellas y galaxias.

EL UNIVERSO Y SU FORMACIÓN En los párrafos anteriores vimos la historia y la evolución de las teorías sobre la localización de la Tierra respecto a sus vecinos celestes y se mencionó con frecuencia al Universo, del cual tan solo dimos una corta definición. Ahora trataremos de resumir los aspectos más importantes, su formación y evolución hasta hoy día. Para explicar la formación del Universo, existen diversas teorías que varían desde las netamente religiosas, hasta las puramente metafísicas. En la época de las culturas prehelénicas se consideraba que el Universo, compuesto por Cielo, Tierra, Agua e Infierno o Fuego, había sido creado por los dioses, quienes ordenaron el caos y las tinieblas y dieron vida al Hombre.

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Otras culturas primitivas atribuían la creación a un Ser Supremo, que había hecho la Tierra, los astros, los animales y al Hombre, este último de arcilla, paja u otros materiales diversos. Sin embargo, desde el punto de vista filosófico, fue Emmanuel Kant, quien en su obra “La Teoría del Cielo”, a finales del siglo XVIII, revivió la polémica sobre la formación del Universo y su causa primordial. Pero tan solo a mediados del siglo XX, y después de la comprobación de las teorías de la gravitación, del espacio y del tiempo, se han expuesto bases verdaderamente científicas, para explicar la formación y evolución del Universo. La Cosmogonía es la parte de la astronomía que estudia la formación de la materia primordial y su posterior condensación en estrellas, galaxias, planetas y demás cuerpos celestiales. Entre las muchas teorías existentes respecto a la formación de la materia primordial se resaltan dos principales

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que son: la de la Gran Explosión o Big Bang y la del Universo Regular. La teoría de la Gran Explosión o BIG BANG fue expuesta por el sacerdote belga H. Lemaitre y perfeccionada posteriormente por el investigador ruso G. Gamow; se basa en que en el pasado cósmico, el Universo ocupaba un espacio muy pequeño, comparado con el que tiene hoy; ese espacio se denomina Átomo Primordial, alcanzando una temperatura de unos 10 millones de grados centígrados y una densidad de varias toneladas por centímetro cúbico. Para un mejor entendimiento, téngase en cuenta que la densidad de un centímetro cúbico de uranio, uno de los elementos más pesados que existe libremente en la naturaleza, es de 22,5 gr/cm3, (gramos por centímetro cúbico), a 27ºC. Una gran explosión (BIG BANG) lo hace expandirse, expansión que causa la disminución de la temperatura y la densidad, permitiéndose por ende la generación de los átomos de los elementos ligeros, como el helio (número 2 de la Tabla Periódica de los Elementos). La temperatura se reduce por un lapso de más o menos un millón de años para llegar a los 3.000 grados Kelvin, cuando los llamados electrones libres van formando los átomos y las moléculas de los materiales que se agrupan en nubes, las que a su vez, a medida que se van formando las estrellas se convierten en galaxias. En el año de 1965, dos radioastrónomos, aportaron pruebas para comprobar esta teoría, al estudiar una emisión de radio-ondas, en la banda de 7,35 cms de longitud, que parecía provenir de todas las direcciones con la misma intensidad. Derivado de lo anterior, se demostró que el Universo, hoy continúa expandiéndose.

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Al otro extremo, se encuentra la Hipótesis del Universo Regular, propuesta por Bondi y Gold en el año de 1949 y popularizada por Hoyle, astrofísico británico, quien explica por medio de teorías matemáticas el estado estacionario del Cosmos; en ella, el Universo no sólo tiene las mismas características en todas las direcciones y desde cualquier ángulo que se vea, sino que además no cambia con el tiempo, por lo cual se le conoce como Principio Cosmológico Perfecto. Los conocimientos astrofísicos de los últimos 20 años le han restado soporte a esta teoría, debido a que no puede explicar las radio-ondas descubiertas en 1965 y, por otro lado, presenta problemas con la teoría de los “Quasares”. Fuera de las explicaciones anteriores sobre el origen del Universo y de las teorías de las Protoestrellas y Protoplanetas, que no explicaremos aquí, se han presentado otras de carácter menos científico; entre ellas, vale la pena citar la de Laplace, físico, astrónomo y matemático francés, quien a finales del siglo XVIII, en 1792, derivándose de sus estudios sobre la estabilidad del Sistema Solar,

en su obra, “EXPOSITION DU SISTEMA DU MONDE”, sin apoyarse en demostraciones matemáticas, dijo que el Universo funcionaba como un mecanismo de relojería, en el que el origen de todos los cuerpos celestes fue una nebulosa gaseosa incandescente, que estaba en continua rotación desde el principio de todos los tiempos, y que al enfriarse y condensarse formó el Sol y los planetas. La evolución del conocimiento llevó al desuso estas ideas, bautizadas como la “Teoría Nebular del Universo”. Como es evidente, las teorías sobre la formación del Universo, aun en el presente, están en discusión y tal vez todavía no se ha dicho la última palabra al respecto. Sin embargo, lo único seguro es que el Universo está compuesto por muchos cuerpos celestes, a saber: Estrellas; objetos celestiales que aparecen, a simple vista, como puntos brillantes en el firmamento, especialmente durante la noche. Nebulosas; grandes aglomeraciones o nubes de materiales interestelares, polvo cósmico o gas, que pueden ser brillantes u oscuras debido a la reflexión o absor-

Concepción del Big -Bang, según lustración de Steven Weinberg. 1977

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ción de la luz. Para otros autores la Nebulosa es una zona brillante, alejada a muchos años/luz, compuesta por una galaxia o nubes de estrellas.

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Galaxia; es una banda luminosa e irregular de estrellas, que a simple vista no es posible distinguir en el firmamento; está compuesta de estrellas, polvo y gases cósmicos. El Sistema Solar se encuentra en la galaxia bautizada como la Vía Láctea. Las Constelaciones; son grupos de estrellas cuyos límites han sido comparados con objetos conocidos por el Hombre. Así, se habla de la Osa Mayor, Aries, Géminis, etc. En la actualidad se reconocen aproximadamente un centenar de las mismas. Como se ha dicho anteriormente, el Sistema Solar hace parte de la galaxia llamada Vía Láctea. Está conformado por una gran estrella, el Sol, nueve (9) planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón; cada uno de ellos puede tener uno o varios satélites. En el caso de la Tierra, existe la Luna. Los planetas están unidos entre sí por la fuerza de gravitación del Sol.

El meteorito Krasnojarsk pertenece a la clase más escasa de meteoritos, los litosideritos y fue el primer meteorito descubierto en todo el mundo (Tomado de Viaje a tráves del universo, Tomo 28).

En el sistema, existen además cometas, asteroides y meteoritos. El Sol es la estrella más cercana al Hombre y la única a la cual podemos ver su superficie, sentir su calor y apreciar su luz más directamente, pero su gran brillo, no nos permite observarlo por períodos más o menos largos, sin protección especial para nuestros ojos. Otros componentes del sistema son los Cometas, o cuerpos que se mueven alrededor del Sol, en órbitas elípticas o casi parabólicas, compuestos por un núcleo rocoso y una cola de materiales solidificados y gaseosos, que puede tener cientos de kilómetros de largo, seme-

jando una cabellera. En el pasado, y aun hoy, para muchas personas la presencia de un cometa en el firmamento podía significar el anuncio de grandes tragedias para la humanidad. Meteoros, o fragmentos de rocas o metales, provenientes del espacio exterior y que entran a la atmósfera de la Tierra. Cuando un meteoro penetra la atmósfera, casi de inmediato se quema, debido al roce con el aire. El común de las gentes confunde la luz que producen estos cuerpos celestes al quemarse con “estrellas viajeras” o “caída de estrellas”. La mayoría de ellos son lo suficientemente pequeños para

En la ilustración se muestran los planetas a escala con relación al sol

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quemarse totalmente, a una altura entre 80 y 120 kilómetros de la superficie terrestre; los más grandes caen a Tierra y se llaman meteoritos. Las “lluvias de meteoritos” generalmente están asociadas al paso de los cometas cerca a la Tierra.

EDAD DE LA TIERRA Se estudiaron las teorías que explican la formación del Universo; así mismo, la historia de la evolución del pensamiento acerca de las relaciones de la Tierra y sus vecinos celestes. Ahora pasaremos a los principales aspectos sobre la Tierra y su edad.

El Universo, a partir de la Gran Explosión, que ocurrió hace unos 15.000 millones de años, empezó a expandirse y enfriarse. Algunos autores calculan que esto acaeció entre 11 y 12 mil millones de años atrás. Las dataciones modernas, utilizando las más sofisticadas tecnologías, le asignan a la Tierra una edad que podría variar entre 4.600 y 4.500 millones de años, a partir de los cuales nuestro planeta ha evolucionado hasta adquirir sus características actuales. Pero ¿cómo se ha calculado la edad de la Tierra? La técnica que permite establecer la edad de las rocas del planeta y de los fenómenos geológicos asociados a su forma-

ción y evolución, se llama Geocronología. A partir de la denominada Revolución Científica, en la Edad Media, los investigadores de las Causas Primordiales, o principios de las cosas, apoyados en la alquimia, colocaron las bases para el desarrollo de la química y la física modernas. Químicamente, por un lado, la clasificación de los diversos elementos que componen los materiales de la Tierra está basada en los pesos atómicos de los mismos. En el año de 1869, el químico D.I. Mendeleiev, compiló dichos elementos y sacó a la luz la Tabla

Tabla Periódica de los Elementos (Tomada de ciencias de la Tierra una introducción a la geología física, Tarbuck y Lutgens, 1999)

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Periódica de los Elementos, cuya versión actual permite conocer en forma resumida las principales características químicas de cualesquiera de los elementos existentes. Mientras que, por otro lado, en el campo de la física, el descubrimiento de la radioactividad por Madame Curie, abrió el camino para el establecimiento de los métodos de datación para materiales de la Tierra. La datación de cualquiera de los fenómenos geológicos asociados a la formación y evolución de las rocas puede ser absoluta o relativa, dependiendo de la metodología utilizada. Las dataciones absolutas se basan en los métodos radioactivos y las relativas en la paleontología y los principios que gobiernan el depósito de los sedimentos que forman las rocas SEDIMENTARIAS.

Métodos de datación absoluta Tienen sus principios en las características químicas de los diversos elementos, bien sea en la búsqueda de estabilidad de los elementos radioactivos, por ejemplo el uranio que tiende a descomponerse a plomo, o en la relación matemática que existe entre la cantidad o presencia en un mineral de diversos isótopos de un elemento; un ejemplo, es la relación matemática de la cantidad de carbono con su isótopo C14. También se aplican los principios de termoluminiscencia, paleomagnetismo, huellas de fisión, para establecer la edad absoluta de las rocas. Método de Uranio - Plomo (U/ Pb); mide la relación entre la cantidad de isótopos de uranio, y la cantidad que se ha transformado en isótopos estables de plomo. Se utiliza para datar las rocas más

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antiguas, ya que el proceso de desintegración del uranio hacia el plomo es lento y tiene una duración de unos 4.500 millones de años. Como es lógico, sólo se puede aplicar a rocas que tengan plomo radioactivo entre sus componentes. Sin embargo, presenta la ventaja de poder utilizar varios isótopos del uranio, torio y plomo y relacionarlos entre sí, dando una buena exactitud a diferentes rangos de edades. Método Rubidio-Estroncio (Rb/ Sr); mide la relación matemática existente entre la cantidad de estroncio y el rubidio en una roca. Un isótopo de rubidio se transforma en estroncio, en un período mayor de 500 millones de años. Es un método de amplio rango para conocer edades absolutas. Su aplicabilidad es muy buena para las rocas mesozoicas (50 a 270 millones de años) y más antiguas. Método Potasio-Argón (K/Ar); es un método muy popular y poco costoso, que mide la cantidad del gas argón, proveniente de un isótopo de potasio, en las rocas que contienen minerales de este último elemento. Sin embargo, tiene algunos problemas considerados graves por algunos autores, ya que el gas fácilmente escapa de las rocas por muchas razones. En general, las rocas a ser datadas deben tener edades mayores de 1 millón de años. Método del Carbono 14, también conocido como carbono radioactivo; el proceso consiste en medir la cantidad del isótopo carbono 14 en los restos de un animal o vegetal fosilizado, o en las aguas carbonatadas. El período ideal para las dataciones con este método está marcado como máximo para los 50.000 años. Aunque mediante técnicas especiales se

puede llegar a datar rocas hasta de 70.000 años. Método de Paleomagnetismo Terrestre; está soportado por la existencia de magnetismo residual en las rocas, que se orienta de acuerdo con el campo magnético de la Tierra que existía al momento de formarse la roca. La variación del citado campo magnético puede ser de tres tipos: 1) inversión de la polaridad; 2) migración de los ejes magnéticos y por consiguiente los polos correspondientes; y 3) la variación secular periódica.

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Método de la Termoluminiscencia; basado en la propiedad física que tienen algunos minerales de emitir luz cuando son sometidos a calentamiento. Se ha descubierto que la cantidad de luz emitida es proporcional a la excitación total desde la cristalización del mineral. Este método tan solo se ha comenzado a utilizar recientemente. Método de las Huellas de Fisión; consiste en medir la relación matemática existente entre las huellas dejadas por la fisión espontánea de elementos radioactivos y una fisión inducida a la roca. La cuenta se hace tiñendo o coloreando las huellas y observándolas al microscopio petrográfico.

Métodos de datación relativa La datación relativa de rocas o de fenómenos geológicos asociados a su formación, está íntimamente ligada a dos ramas de la geología: la paleontología y la estratigrafía. La primera estudia la vida que se desarrolló en tiempos pasados y la segunda tiene que ver con el orden de formación y la posición relativa de los cuerpos rocosos entre sí. Además, existen métodos basados en la astronomía y la periodi-

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cidad de depósito durante un año, de los sedimentos en los grandes lagos del mundo, en especial en áreas glaciales. Métodos Paleontológicos; están basados en la sucesión faunística y de la flora, o sea, los estudios relativos a los animales y plantas que vivieron en el pasado geológico y a su evolución a través del tiempo. Para lo anterior, se utilizan los fósiles, que no son otra cosa que remanentes, impresiones o huellas de esos animales o plantas, que siendo reconocibles, se han preservado en los cuerpos rocosos debido a procesos naturales. Métodos Estratigráficos; tienen su explicación en las leyes que rigen el depósito de las rocas SEDIMENTARIAS, principalmente en el Principio de Superposición, que implica que las rocas más antiguas deben encontrarse debajo de las más recientes. Al mismo tiempo, el Principio de la Horizontalidad, que como su nombre lo dice, hace que las rocas se depositen en forma horizontal. Métodos Astronómicos; miden la variación de la cantidad de radia-

ción sobre la superficie de la Tierra y la asocian a los cambios climáticos por medio de gráficos. Se aplican en general para los eventos del Cuaternario. Método de las Varvas, o de las Varves; mide los cambios de arcilla a limo y viceversa, que se presentan en los sedimentos lacustres, principalmente en las áreas que sufren glaciaciones periódicas con las estaciones anuales. Se aplican para determinar la edad de los glaciales, en el período prehistórico e histórico.

Escala del tiempo geológico Las dataciones relativas se correlacionan por intermedio de la Tabla de los Tiempos Geológicos, como es conocida la tabla de la sucesión de los diversos fenómenos geológicos y que se encuentra dividida en: Eones, Eras, Períodos, Épocas, Edades, Tiempos. Los nombres que tienen cada una de estas subdivisiones, generalmente corresponden o se derivan de las localidades geográficas donde fueron descritos por primera vez los cuerpos rocosos.

FANEROZOICO Abundante vida.

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CRIPTOZOICO Muy ligeras evidencias de vida.

4.500 Ma

3.200 Ma

540 Ma

ESCALA DE TIEMPO GEOLÓGICO (Millones de años, Ma) Los eones Criptozoico y Fanerozoico (Representación aproximada)

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0 Ma

Para la determinación relativa de los tiempos geológicos, se utilizan en general dos grandes divisiones llamadas eones, que corresponden a la unidad de medida del tiempo geológico más grande, aunque para algunos autores corresponden a la edad del Universo, o son tan solo períodos inconmensurables. Para esta obra, se utilizará la primera acepción. Es de anotar que, dependiendo de las distintas escuelas del pensamiento, los términos generales pueden variar. Los eones son el Criptozoico y el Fanerozoico; el primero es el período comprendido entre la formación de la Tierra (4.500 millones de años) y hace 540 millones de años; el segundo llega hasta nuestros días. Los criterios para esta división son fundamentalmente paleontológicos. El primero se caracteriza porque las evidencias de vida son muy pocas y las formas son verdaderamente primitivas. El Fanerozoico, por el contrario, tiene abundantes evidencias de vida y las formas son más desarrolladas o evolucionadas. A su vez, el Criptozoico se subdivide en Arqueano y Proterozoico; el primero corresponde al más temprano período geológico, el cual finalizó hace 2.500 millones de años. Las investigaciones sobre el momento en que hizo su aparición la vida en sus formas más primitivas, bacterias y algas verdeazuladas, establecen que este hecho ocurrió hace 3.200 millones de años. La otra subdivisión corresponde al Proterozoico, período que llega hasta hace 540 millones de años. Existen otras acepciones para el Criptozoico, que también ha sido denominado como el Agnóstico o de vida desconocida, Azoico o sin vida. En los albores del eon Fanerozoico, comienzan a aparecer los inverte-

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de hace 540 hasta 500 millones de años atrás; está caracterizado, desde el punto de vista paleontológico, fundamentalmente por la vida marina donde predominan los protozoarios, las medusas, los braquiópodos y los artrópodos.

CRIPTOZOICO

Arqueano

4.500 Ma

Proterozoico

3.200 Ma

540 Ma

2.500 Ma

ESCALA DEL TIEMPO GEOLÓGICO Se calcula que en el Criptozoico, las formas de vida aparecieron en la faz de la Tierra hace 3.200 millones de años.

540 Ma

Mesozoico (Reptiles)

250 Ma

Cenozoico

Paleozoico (Vida Antigua)

65 Ma

(Vida Reciente)

FANEROZOICO

0 Ma

ESCALA DEL TIEMPO GEOLÓGICO El Fanerozoico con su gran abundancia de fósiles y clara evolución de las formas vivientes.

brados, los braquiópodos, los erizos marinos, los protozoos y muchas otras formas de vida y las plantas comienzan a extenderse por la Tierra. Se ha subdividido este eon en tres eras geológicas, a saber: Paleozoico o vida antigua, caracterizado por presentar, en comparación con las eras anteriores, vestigios de vida altamente organizada; el Mesozoico, edad de los reptiles y aparición de los mamíferos; las plantas con semillas (Gimnospermas) se propagan por las áreas terrestres o continentales; y por último, el

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Cenozoico, o de vida reciente, se caracteriza por la evolución de los mamíferos y los pájaros, después de la desaparición de los grandes reptiles, el desarrollo de las plantas Angiospermas y la aparición del Hombre. La era Paleozoica se subdivide en seis (6) períodos: Cámbrico, Ordovícico, Silúrico, Devónico, Carbonífero y Pérmico. El Cámbrico, nombre proveniente de Cambria, como llamaban los romanos al país de Gales, va des-

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El segundo período es el Ordovícico, cuyo nombre se deriva de una tribu Celta denominada de la misma forma; va desde hace 500 hasta 435 millones de años años atrás, donde continúa predominando la vida anterior, pero comienzan a extinguirse algunas especies, por ejemplo los trilobites (artrópodos). Se denomina con el Cámbrico, de manera informal, como edad de los invertebrados marinos. El tercer período es el Silúrico, llamado así gracias a otra tribu céltica, en este caso los Silures; abarca desde hace 435 hasta 410 millones de años atrás; en este período abundan los corales y comienzan a aparecer las primeras plantas terrestres y es tiempo de formación de cordilleras. Conjuntamente con el próximo período, se conoce informalmente como edad de los peces. El cuarto período o Devónico, estudiado por primera vez en el Condado de Devonshire, Inglaterra, abarca desde hace 410 hasta 355 millones de años atrás; en él continúa la invasión de las plantas a las zonas terrestres, aunque hay un gran desarrollo de los peces; entre éstos, aparecen los tiburones. El próximo período es el Carbonífero, que llega hasta hace 295 millones de años; como es claro, su nombre indica la época en que se formaron los grandes depósitos de carbón en Europa, mientras que los anfibios evolucionaban hacia los reptiles; informal-

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mente se llama edad del carbón o de los anfibios, acompañado del Pérmico. El último período del Paleozoico se conoce como Pérmico, entre hace 295 y 250 millones de años atrás; fue estudiado primero en Perm, una provincia Rusa, presenta un gran desarrollo de los insectos, pero al mismo tiempo, por causas no muy claras aún, el 80% de la vida de estos tiempos se extingue al final del período. La era Mesozoica, o edad de los reptiles o de las plantas cuyas semillas no están incluidas en un ovario (Gimnospermas), se ha subdividido en 3 grandes períodos: Triásico, Jurásico y Cretácico. El Triásico, comprendido entre hace 250 y 203 millones de años atrás, se estudió en Alemania; se caracteriza porque aparecen los primeros mamíferos y las tortugas; es de anotar que estas últimas han evolucionado muy poco hasta la actualidad. El Jurásico, recibe su nombre de las montañas Jura, que separan Francia y Suiza; comprende el lapso entre hace 203 y 135 millones de años atrás. Se caracteriza por el surgimiento de los dinosaurios o lagartos terrestres; los mamíferos eran muy pequeños y aparecen las primeras aves. El Cretácico, cuyo nombre viene del latín “creta” porque las rocas inglesas, donde fue estudiado por

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primera vez, contienen mucho de este material, llega hasta hace 65 millones de años atrás, y al final de él se extinguen los dinosaurios y otros grandes animales hervíboros. La era Cenozoica o de la vida reciente, se divide en 2 períodos: Terciario y Cuaternario; el primero se caracteriza por la presencia de las plantas Angiospermas, plantas con flores; y la evolución de los mamíferos y las aves. Existió un notable desarrollo de los cánidos y los felinos, después de que se llevó a cabo la extinción de los grandes reptiles. Y aparecieron los primeros primates con los ojos hacia el frente, que son considerados antecesores del Hombre. Algunos autores dividen el Terciario en Paleógeno y Neógeno correspondientes a los tiempos comprendidos de 65 a 23,7 y 23,7 hasta 1,8 millones de años atrás, respectivamente. La división formal comprende las épocas: Paleoceno, desde 65 hasta 53 millones de años atrás; Eoceno, desde 53 hasta 33,7 millones de años; Oligoceno, 33,7 hasta 23,5 millones de años atrás; Mioceno, 23,5 hasta 5,3 millones de años atrás y Plioceno, comprendido entre 5,3 y 1,8 millones de años. Para el Cuaternario es importante anotar que hoy en día persiste la discusión acerca de su duración exacta; para algunos autores puede tener tres millones de años, para otros dos y varios tan

solo le asignan el último millón de años. Acá se utiliza el valor de 1,8 millones de años. En el Cuaternario se conocen dos épocas, a saber: el Pleistoceno y el Holoceno; el primero llega hasta hace 10.000 años. En este libro se utiliza los valores de las edades de la Carta Estratigráfica Global de la IUGS (Unión Internacional de Ciencias Geológicas) presentada en el Congreso Internacional de Geología en Río de Janeiro, Brasil, en agosto de 2000. Hay que tomar en cuenta que a medida que se trata de entrar en detalles, la subdivisión de los tiempos geológicos se va complicando y así, por ejemplo, el Cretácico se subdivide en 12 edades a partir del denominado Berriasiano, llegando al Maastrichtiano. Sin embargo, aquí se considera que estudiar estas subdivisiones y posteriormente los pisos está fuera del alcance de los objetivos de este libro. Los estudios geológicos adelantados en Colombia nos indican que las diferentes épocas y períodos geológicos mencionados, desde el Criptozoico hasta el Cuaternario, están representados; es decir, hay rocas que están expuestas en superficie, en forma de rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias, en diferentes regiones de Colombia, las cuales se formaron en esos tiempos, y han sido señaladas en los mapas que acompañan las unidades correspondientes a cada uno de esos tipos de rocas.

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UNIDAD


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UNIDAD 2

LOS MINERALES INTRODUCCIÓN

LA NATURALEZA DE LA LUZ

Por miles de años, el Hombre se ha sentido maravillado por la gran cantidad de colores que se presentan en las piedras que tiene a su alrededor y en más de una ocasión, en la antiguedad, les ha atribuido características o propiedades mágicas, curativas o aun de protección divina, especialmente cuando se trataba de gemas y joyas preciosas.

Sin pretender elaborar un extenso tratado, se establecerán pautas que permitan aclarar los conceptos básicos de la naturaleza de la luz.

Así, por ejemplo, el valor dado a la amatista se debió principalmente a la creencia general que quien poseía esta gema estaba salvaguardado contra la intoxicación. La hematita, óxido de hierro, preservaba contra las enfermedades de la sangre y el berilio (esmeralda) promovía el amor conyugal. Aun hoy en día, ciertos colores son considerados apropiados y otros inapropiados, así las novias visten de blanco, los sacerdotes occidentales de negro, el color rojo significa parada y el verde, camino abierto y expedito. Los alquimistas, antecesores de los científicos modernos, consideraban el color como la verdadera esencia de las sustancias y trataron de cambiar los colores de diversos materiales, en busca de la denominada “piedra filosofal”, para transfomar una sustancia en otra. Fallaron, ya que sus conceptos confundieron y no aclarararon el porqué los minerales se veían de colores y, además, no llegaron a entender la naturaleza de la luz ni dedujeron que si no hay luz, no hay color.

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A comienzos del siglo XVIII, cuando los científicos de la época comenzaron los experimentos para conocer el comportamiento de la luz, se generaron entonces muchas ideas que trataron de ser comprobadas por medio de diversas hipótesis y experimentos. Se pensó que la luz podía doblar esquinas, separarse en colores individuales, los cuales al mezclarse nuevamente, demostraban que la luz viajaba como olas.

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UNIDAD

Los minerales

Desde Newton hasta los albores del siglo XX, otros investigadores le dieron nuevamente impulso a la teoría de las ondas y establecieron para cada color una determinada longitud de onda. Así, la luz violeta tiene 4.000 Angstroms y la roja 7.500. En el último cuarto del siglo XIX, James Clerk-Maxwell demostró que la luz visible, lo mismo que las radiaciones ultravioletas e infrarrojas, eran formas de radiación electromagnética que diferían entre sí únicamente por la longitud de onda.

Isaac Newton propuso que la luz consistía en una serie de partículas, las cuales, gracias a que podían viajar en línea recta, podrían ser consideradas como “rayos”; así mismo, demostró, mediante un experimento, que la luz del Sol podía separarse en colores individuales. El experimento consistió en hacer pasar un delgado rayo de luz solar por una ranura circular y a través de un vidrio prismático para hacerlo caer sobre una superficie blanca. Como resultado, los diversos colores contenidos en el rayo de luz fueron deplegados como un arco iris, en rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. Lo anterior, afirmó que la luz blanca, que aparentemente no tiene ningún color, es realmente una mezcla de todos los colores.

Experimento de Isaac Newton utlizando un prisma de cristal (Tomado del libro Cosmos de Carl Sagan).

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Por otro lado, todas las radiaciones electromagnéticas viajaban a velocidad constante por el espacio, a razón de 3x1010 centímetros por segundo, o sea, 300.000 kilómetros por segundo. Las investigaciones efectuadas con posterioridad a la demostración de Clerk-Maxwell ampliaron el espectro electromagnético, cuando se descubrieron las ondas de radio y los Rayos X, notándose la estrecha franja que ocupa la luz visible en el citado espectro. El Hombre tan solo tiene capacidad para sentir o percibir, sin instrumentos, la luz y las radiaciones infrarrojas, gracias a que estas últimas producen la sensación de calor.

A finales del siglo XIX, la teoría de las ondas electromagnéticas no pudo satisfacer todas las respuestas, porque se encontraron algunos metales que podían generar a su alrededor un espacio eléctricamente conductor cuando eran expuestos a la luz. Años después, con el descubrimiento de los electrones de los átomos, se consideró el efecto fotoelectrónico como causado por éstos. El científico Max Planck, Premio Nobel de Física en 1918, expuso la hipótesis que las oscilaciones radiadas en un cuerpo negro proferían energía electromagnética en una cantidad medible en unidades denominadas “Cuantos”.

COLOR Y LONGITUDES DE ONDA Color Rango Promedio 4.100 3.900 - 4.300 Violeta 4.450 4.300 - 4.600 Índigo 4.800 4.600 - 5.000 Azul 5.350 5.000 - 5.700 Verde 5.800 5.700 - 5.900 Amarillo 6.000 Anaranjado 5.900 - 6.100 6.800 6.100 - 7.500 Rojo

Albert Einstein, creador de la llamada “Nueva Física” relacionó la energía electromagnética con el concepto de “masa” y la velocidad de la luz, expresando que la luz consistía en partículas, que bautizó fotones, cuya capacidad energética era inversamente proporcional a la longitud, de onda; mayor longitud, menos energía. En resumen, la explicación de la naturaleza de la luz aparentemente está soportada por dos teorías contradictorias: la de las ondas electromagnéticas y la de los “cuantos”. La primera responde muy bien a los fenómenos de reflexión, refracción, polarización, mientras que la segunda es más aplicable en el campo de los Rayos X, la radiación y la fotoelectricidad. Albert Einstein expresó en 1905: “Tenemos muy buenas pruebas de la existencia tanto de ondas como de partículas (“cuantos”); nuestro esfuerzo debe encaminarse a entender qué es esto y a encontrar una teoría que pudiese unificar la naturaleza de la luz”.

Longitudes de onda en Angstroms, de la luz visible en el espectro electromagnético.

ESPECTRO VISIBLE ONDA CORTA ULTRAVIOLETA

RAYOS GAMMA

RAYOS COSMICOS

ONDA LARGA

RADIACIÓN

RAYOS X

ONDAS DE RADAR

INFRAROJO

MICROONDAS

ONDAS ELECTRICAS ONDAS DE RADIO

LONGITUD DE ONDA (METROS)

Espectro electromagnético (Tomado del libro physical geography of the global environment, H. J. de Blij y Peter O. Muller., 1993)

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INGEOMINAS

Interacción de la luz con los Cristales Para que el color de un objeto cualquiera sea percibido por el ojo humano, es necesario que las ondas de luz interactúen con él; esta acción es efectuada por medio de los fenómenos reflexión, refracción, difusión y absorción. Reflexión es el retorno o regreso hacia la fuente de origen, de una parte de la luz que incide en la superficie de un objeto. En este caso es importante anotar que la cantidad de luz reflejada depende de la composición y estructura del objeto. Los metales reflejan un alto porcentaje de la luz incidente; cuando el metal es coloreado, la reflexión también lo será. Si la sustancia es transparente, la luz reflejada de la superficie del objeto, por lo general, es incolora. Refracción es el cambio de dirección que sufre un rayo de luz, cuando penetra en un material de diferente densidad con un determinado ángulo de incidencia. La

refracción diferencial produce el espectro de colores en el experimento del prisma, llevado a cabo por Newton; la refracción es el fenómeno por el cual una vara se ve partida cuando se introduce en un recipiente con agua, que tiene una densidad diferente al aire. La difusión de la luz en los cristales es causada por las imperfecciones o defectos en el ordenamiento regular de todos los átomos que forman los cristales de cualquier material. En este proceso, la luz incidente es devuelta en forma de ondas esféricas y en todas direcciones, a partir de los denominados centros de difusión. Este fenómeno hace que parte de la energía de la luz se pierda, al cambiar los rayos de dirección. Los sólidos que transmiten la luz difusa, pero que la reducen de tal manera que ésta no puede ser observada claramente, se llaman translúcidos; los que casi no presentan reducción o pérdida, son transparentes; y los que no permiten ningún tipo de transmisión de la luz, son opacos.

Absorción en las sustancias cristalinas es el fenómeno mediante el cual ciertas longitudes de onda del espectro visible no pueden ser transmitidas ni reflejadas.

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Los minerales

Cuando la absorción es igual para todas las longitudes de onda y al mismo tiempo es total (toda la luz es absorbida), el objeto es negro, expresión de la falta de color. El objeto es blanco cuando no hay absorción y todas las ondas son reflejadas o difundidas.

MINERALOGÍA Y CRISTALOGRAFÍA Para poder compenetrarse sin dificultad en los conceptos básicos de los minerales, que son las partículas sólidas formadoras de las rocas y que en gran parte determinan sus principales características físico-químicas, es conveniente que el lector haya adquirido, previamente, algunos conocimientos elementales de química y física; este libro asume que lo anterior ya es una etapa cumplida, pero un repaso muy superficial a los conceptos básicos, se presenta enseguida. En geología se define cristal como un cuerpo sólido de un elemento o compuesto o una mezcla de compuestos químicos cuyos átomos están agrupados de manera ordenada y repetitiva y su forma externa se delimita por superficies planas. A su vez, existen varias definiciones para los minerales. Empecemos por decir que un mineral es una sustancia cristalina con una composición química definida.

Reflexión y refracción de la luz. Cuando un rayo de luz penetra en medio de densidad diferente, el ángulo i (incidente) es igual al de reflexión y diferente del de refracción (r).

INGEOMINAS

El ejemplo clásico de mineral es la halita o sal común de mesa, compuesto de átomos de cloro y sodio en iguales proporciones, de

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A la izquierda se encuentra el diagrama que ilustra la disposición de los iones cloro y sodio en la halita o sal de mesa. (Tomado del libro ciencias de la tierra una introduccioón a la geología física de Tarbuck y Lutgens, 1999). A la derecha se encuentra una fotografía de Halita de lazona de ZipaquiraCundinamarca, tomada del Museo de INGEOMINAS:

tal manera que algunos miles de millones de ellos se requieren para formar un cristal de sal del tamaño de una cabeza de alfiler. El cloro y el sodio son llamados elementos o sustancias que no pueden ser convertidas por simple división en otras sustancias, por métodos químicos no sofisticados. Los elementos están conformados por los átomos, la más pequeña partícula de un elemento que continúa manteniendo sus propiedades químicas y físicas. Los átomos presentan actividad química o reaccionan con otros para formar o

separar sustancias diversas y esto es básico en muchos de los procesos geológicos que se analizarán próximamente, ya que esas reacciones pueden formar rocas o destruirlas por meteorización. Son tan importantes las reacciones químicas en la naturaleza, que pueden cambiar gases en líquidos o inclusive en sólidos y viceversa. Casi todos saben que el oxígeno es un gas de la atmósfera, pero pocos imaginan que este mismo está presente en gran cantidad de rocas y minerales convirtiéndose en el más abundante elemento de la corteza de la Tierra. El oxígeno

Abundancia de los Elementos en la Corteza Terrestre

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Elemento

% peso

Oxígeno Silicio Aluminio Hierro Calcio Sodio Potasio Magnesio Los otros (todos)

46,6 27,7 8,1 5,0 3,6 2,8 2,6 2,1 1,5

existente equivale casi a la mitad del peso de todos los componentes de la corteza, con el 46,6% que corresponde al 93% del volumen de todas las rocas de la corteza. El silicio es el segundo elemento más abundante de la corteza terrestre y por lo tanto el cuarzo, compuesto de oxígeno y silicio, cuya fórmula química es SiO2 es el mineral más abundante. Estos dos elementos se combinan de una manera especial de acuerdo a su estructura cristalina, de tal forma que cada cuatro átomos de oxígeno se unen a un átomo de silicio, formando una pirámide de cuatro lados, llamada tetraedro. Cada esquina del tetraedro representa el centro de un átomo de oxígeno. Esta combinación se llama tetraedro de silicio.

% volumen 93,8 0,9 0,8 0,5 1,0 1,2 1,5 0,3

En resumen, un mineral, desde el punto de vista geológico, se forma por procesos de la naturaleza, con una composición química determinada y posee características físicas propias de él. Este libro utilizará la palabra mineral, exclusivamente en el sentido geológico; los líquidos no son considerados como minerales, con la única excepción del mercurio nativo.

INGEOMINAS

La cristalografía es la ciencia que estudia los cristales, incluyendo la estructura, sus propiedades físicas y forma externa de los mismos. Los cristales de los minerales se han agrupado en seis (6) sistemas generales, a saber: Cúbico o regular, tetragonal, hexagonal, romboédrico, triclínico y monoclínico. Cada uno de ellos tiene formas geométricas características. Es importante anotar que un cristal grande o pequeño de un mismo mineral siempre

presenta las mismas características cristalográficas. La mineralogía es la ciencia que estudia la formación y ocurrencia, así como las propiedades, composición y clasificación de los minerales. De los miles de minerales encontrados en la corteza terrestre, la mayoría se pueden catalogar de raros; otros cientos pertenecen a los formadores de rocas y unos pocos representan un gran por-

Sistemas y Formas Cristalográficas Sistema Cúbico

Tetragonal

Hexagonal

Romboédrico

Monoclínico

Triclínico

INGEOMINAS

Formas frecuentes Cubos, tetraedros, octaedros, otros.

Prismas y pirámides tetragonales.

Prismas y pirámides hexagonales, prisma trigonal, etc.

Romboedro, trapezoedro y prisma trigonal, prisma hexagonal, etc.

Paralelepípedo rectangular, pirámide rómbica, prisma rómbico.

Paralelepípedo inclinado.

centaje de las rocas de la corteza. Las tablas siguientes nos ayudan a ilustrar estos aspectos. Minerales como el oro y la plata, no son catalogados como formadores de rocas puesto que se encuentran en muy poca cantidad en la naturaleza, de ahí su valor económico.

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Los minerales

Propiedades Físicas de los Minerales Como las características físicas de los minerales son la clave para su identificación, se explicarán las más importantes y fáciles de determinar; algunas de ellas dependen de la estructura interna de los minerales, otras de la luz y otras de la electricidad y magnetismo. Las propiedades físicas que dependen de la estructura de los cristales son: dureza, forma del cristal, clivaje, fractura, partición, tenacidad y gravedad específica. La dureza se mide por la resistencia que presenta la superficie de un mineral a ser rayado por otro. Depende en gran parte de la unión existente entre los átomos, de tal manera que entre más fuerte sea la unión, más dureza tendrá el mineral. Para facilitar la determinación de la dureza de los minerales se han escogido diez de ellos para representar cada una de las clases y se han agrupado en la Escala de Mohs, en la cual el talco corresponde al de menor dureza. La mayoría de los minerales escogidos tiene una dureza que no corresponde matemáticamente a un incremento proporcional; la diferencia entre el diamante y el corindón, el número nueve de la escala, es tan grande que el diamante debería estar en la posición 42,4.

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Mineral

Composición Química

Cuarzo Plagioclasa Ortoclasa Augita Hornblenda Muscovita Biotita Olivino Granates Arcillas Calcita Dolomita Yeso

Sílice Si,O Sílice +(Ca, Na, Al) Sílice + (K, Al) Sílice + (Fe, Mg, Trazas Al, Na, Ca) Sílice + (Fe, Mg, Al) (Hidróxido) Sílice + (K, Al) (Hidróxido) Sílice + (K, Fe, Mg, Al) (Hidróxido) Sílice + (Mg, Fe) Silicatos complejos Silicatos de Aluminio (Hidróxidos) Ca, C, O Ca, Mg, C, O. Ca, S, O, + Agua

Escala de Mohs (Dureza de los minerales) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

TALCO YESO CALCITA FLUORITA APATITO ORTOCLASA CUARZO TOPACIO CORIDÓN DIAMANTE

Además de la escala de Mohs existen ensayos que ayudan a determinar la dureza de los minerales. Así la uña del pulgar tiene más o menos 2,5, una moneda de cobre está entre 3 y 4 (recuerde que la moneda no debe estar oxidada); una navaja puede alcanzar un poco más de 5; el vidrio 5,5 y el acero de buena calidad 6,5. La gravedad específica o densidad relativa es la relación existente entre el peso de un mineral en el aire y el peso del volumen de agua desalojado por el mineral en el agua. Los minerales más abundantes en la corteza terrestre presentan una gravedad específica, a una temperatura de 27 gra-

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rales; ella corresponde a figuras geométricas. Sin embargo, no siempre los cristales tienen caras, puesto que al aumentar de tamaño mientras se forman las rocas, ellos compiten por el espacio dando lugar a irregularidades en sus bordes. Si un cristal tiene caras bien formadas se llama euhedral y si es irregular, anhedral. Los cristales con algunas caras bien desarrolladas y otras irregulares se denominan subhedrales.

Minerales que conforman el 90% de las rocas de la corteza terrestre.

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dos centígrados, entre 2,65 y 2,75. La plata alcanza 10,5, el oro entre 15 y 19,3, el mercurio 13,6, el cobre 8,96 y el platino 21,4. La forma del cristal es otra característica importante de los mine-

Talco Dureza 1

Yeso Dureza 2

Calcita Dureza 3

Fluorita Dureza 4

Apatito Dureza 5

Exfoliación o clivaje es la manera como se parten los cristales de los minerales, cuando son sometidos a esfuerzos, de acuerdo a la estructura interna de los mismos. Un mineral tiende siempre a seguir determinados planos de rompimiento, debido a la debilidad de los enlaces o a la forma como se unen entre sí sus átomos. Esta es una de las característcas importantes para la identificación de los minerales de las rocas. Al-

Ortosa Dureza 6

Cuarzo Dureza 7

Topacio Dureza 8

Corindón Dureza 9

Diamante Dureza 10

Escala de dureza tomada del Museo de INGEOMINAS.

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gunos minerales presentan varias direcciones de clivaje; así por ejemplo, la halita (sal común), posee tres direcciones en ángulo recto correspondiente al clivaje cúbico, mientras que la calcita, con tres direcciones en ángulos diferentes al recto, tiene clivaje romboédrico, el diamante muestra cuatro direcciones, mientras que la esfalerita seis. Partición; algunos minerales, cuando se someten a presión, tienden a partirse por determinados planos de debilidad. Se podría decir que esta propiedad casi es igual al clivaje, pero se diferencia de él, en que no siempre se desarrolla. El ejemplo son los minerales magnetita y corindón. Cuando las fuerzas de enlace entre los átomos de un mineral son iguales en todas las direcciones, se dice que no hay clivaje, sino fractura, ya que se parten por superficies diferentes a los planos de clivaje (que no existen). De acuerdo con su forma la fractura puede ser concoidal, forma del interior de una concha marina con superficies suaves, se presenta por ejemplo en el cuarzo y la obsidiana; la fractura es fibrosa cuando muestra fibras o astillas; se convierte en irregular al romperse en superficies irregulares y, por último, puede ser cortante con superficies irregulares y bordes cortantes. La tenacidad es la resistencia que ofrece un mineral a ser pulverizado, roto o doblado y se clasifica como: Quebradizo, cuando el mineral se rompe o pulveriza fácilmente; maleable, cuando el mineral al martillarlo se convierte en láminas delgadas. Séctil (del inglés sectile), que se puede cortar en rebanadas delgadas con una nava-

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ja. Dúctil, cuando se puede convertir en alambre. Flexible, cuando puede doblarse, pero no recobra su forma original cuando se deja de ejercer la presión que lo deformó y elástico, cuando al haber sido deformado por presión, recobra su forma original al acabarse la presión. Las propiedades que dependen de la luz son: color, raya, lustre, iridiscencia, opalescencia, color de meteorización, asterismo, juego de colores, pleocroismo, diafanidad y luminiscencia. El color es una propiedad física importante en la identificación de los minerales; el mismo mineral puede presentar diversos colores sin perder ninguna de sus otras propiedades físicas. Así, un cristal de

Astillosa (Actinolita)

Fibrosa (Cobre fibroso)

Subconcoidea (Cuarzo rosado)

Aspera (Serpentina)

cuarzo puede ser negro, blanco, transparente, amarillo, rosado o púrpura debido a impurezas que contenga en su estructura interna. Otra propiedad importante es la raya obtenida al frotar el mineral sobre un trozo de porcelana. El color del polvo permanecerá sin cambios no importa el color que presente el mineral, así la hematita que se encuentra en la naturaleza de color pardo oscuro o pardo rojizo, gris o rojo plateado, produce una raya de color pardo rojizo.

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Los minerales

El lustre representa el brillo o la refulgencia de los minerales. Históricamente su medida se ha efectuado comparando los minerales con objetos de la vida cotidiana. El lustre puede ser metálico, submetálico y no metálico.

Rugosa (Serpentina)

Lisa (Novaculita)

Astillosa (Tremolita)

Concoidea (Obsidiana)

Lisa (Caliza litográfica)

Diferentes tipos de fracturas. Tomado del Museo de INGEOMINAS.

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Opalescencia es una reflexión perlada o lechosa que tiene el ópalo y la piedra de la luna.

1. La composición química del objeto.

Asterismo, propiedad que tienen algunos minerales, principalmente las gemas, de emitir rayos de luz o figuras de estrellas al ser expuestos a la iluminación reflejada o transmitida.

Lo anterior es complementado con la combinación de enlaces iónicocovalente o covalente-metálico. Los que pertenecen al grupo iónico-covalente presentan lustre vítreo o adamantino, mientras los del grupo metálico-covalente, son más opacos y con lustre metálico. Los minerales no metálicos, lógicamente con lustre no metálico, producen una raya incolora o muy clara y se dice que presentan lustre: Vítreo o apariencia de vidrio, por ejemplo el cuarzo; perlado con la iridiscencia de la madre perla; graso semeja estar cubierto por una delgada película de aceite; sedoso como su nombre lo indica presenta el aspecto de seda; resinoso parece a una resina y adamantino como el del diamante con fuerte reflejo.

Vitreo

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METALICO

Adamantino

METALICO

A

Metálico Metálico

Varibilidad del lustre de acuerdo con el tipo de enlace de los minerales

B IONICO

B Iridiscencia es la propiedad que tienen algunos minerales de mostrar los diferentes colores del arco iris, bien sea, interna o externamente.

La reflectividad puede variar de acuerdo con dos parámetros principales:

COVALENTE

IONICO

A

Reflectividad y luminiscencia. La reflectividad se define como la medida exacta de la cantidad de luz reflejada de una superficie, y es expresada como un porcentaje de la luz incidente.

CINABRIO GRAFITO MAGNETITA

4. El tamaño de los granos que reflejan la luz incidente.

Pleocroismo, fenómeno de absorción selectiva que ocurre cuando los minerales presentan varios colores de acuerdo con la dirección con que la luz incide sobre ellos. Cuando tan solo son visibles dos colores se habla de dicroismo. Esta propiedad es observada más fácilmente cuando se examina el mineral bajo la luz polarizada.

Otras características que dependen de la luz son:

ESFALERITA DIAMANTE RUTILO

3. La rugosidad de la superficie del objeto en cuestión.

MALAQUITA ZIRCON CASITERITA AZUFRE NATIVO

2. La clase de enlace químico que une los elementos.

Color de meteorización indicado por la diferencia de color entre el interior fresco de un mineral y el exterior meteorizado. Se aprecia generalmente en los minerales de cobre.

Diafanidad es la facilidad de los minerales de transmitir la luz. Se dice que son transparentes aquellos a través de los cuales los objetos son observados con claridad; son translúcidos cuando transmiten la luz, pero los objetos no son observados a través de ellos, y por último, son opacos si no permiten el paso de la luz aun en sus bordes delgados o en láminas. Al estudiar la difusión de la luz, ya se había mencionado en parte esta propiedad.

GALENA PIRITA PLATA NATIVA

El lustre perlado es aquel que se asemeja a la madreperla; el lustre vítreo o adamantino corresponde al de los cristales y que obtuvo su nombre de la palabra griega “adamas adamant”, que traduce diamante. Se dice que los metales tienen lustre metálico. Esta propiedad depende de los siguientes factores:

FLUORITA FELDESPASTO CUARZO OLIVINO

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COVALENTE

Los enlaces típicos de la mayoría de los minerales caen en la zona sombreada, enlaces mezcla de iónicos y metálicos no se conocen

Relación entre los minerales, su enlace químico y lustre. Tomada de Raap Jr., Colors of Minerals, 1971.

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a) El ángulo de refracción de la luz incidente y b) La absorción. De estos dos factores, el más importante es la absorción, debido a que cuando la luz es absorbida, no puede ser reflejada. La reflectividad de los minerales varía entre el 5% para el hielo y el 95% para la plata nativa, sin embargo, la mayoría de ellos se encuentra en el rango inferior al 25%. La luminiscencia es la emisión de luz por los minerales, la cual se deriva de la incandescencia proveniente de calentamiento. En la mayoría de los minerales que poseen luminiscencia, tan solo se observa este fenómeno en la oscuridad. Cuando ella es el resultado de moler, rayar o frotar un mineral se denomina triboluminiscencia; mientras que por calentamiento, que no alcance el “rojo vivo”, se llama termoluminiscencia. La luminiscencia puede ser temporal y tan solo se percibe durante el período que el mineral está sometido al calor o a la luz ultravioleta, y entonces se habla de fluorescencia, y cuando el efecto

permanece por un tiempo, se habla de fosforescencia.

Propiedades químicas de los minerales

Propiedades que dependen de la electricidad y del magnetismo:

La composición química de los minerales es fundamental para su clasificación, de tal manera que la prueba final para establecer con certeza la identidad de un mineral es el análisis químico. Sin embargo, no es fácil llevar a cabo análisis o pruebas químicas sin contar con un laboratorio, pero existen algunos trucos que nos permiten visualizar esa composición química.

Piezoelectricidad es la carga eléctrica que se desarrolla en los minerales cuando son sometidos a presión en los extremos a lo largo del cristal; el cuarzo es el mineral más importante con esta propiedad. Industrialmente se producen muchos materiales piezoeléctricos en la actualidad. La piroelectricidad, adquisición de una carga eléctrica, se produce cuando ciertos minerales son sometidos a cambios de temperatura. Cuando los minerales tienen en su estado natural propiedades magnéticas, es decir, atraen al hierro magnético, los calificamos como magnéticos. Tal vez las últimas características físicas que se utilizan para identificar ciertos minerales son el sabor y el olor, aunque son muy pocos los minerales que podríamos diferenciar por estas características.

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UNIDAD

Los minerales

Por otro lado, la determinación de los minerales por medio de análisis químicos tiene algunos inconvenientes, puesto que pueden existir minerales con la misma composición química, pero diferentes propiedades físicas. Este fenómeno se llama polimorfismo, es decir, que una sustancia química o mineral puede existir en la naturaleza en formas físicas diferentes. Los ejemplos más claros son los de la sílice (SiO ) que pue2 de presentarse hasta en ocho formas, sin cambiar su composición química.

FORMACIÓN DEL COLOR EN LOS CRISTALES Antes de continuar, para entender por qué en la región de la luz visible los electrones pueden absorber energía electromagnética, es necesario un repaso general de la estructura electrónica de los átomos. Basados en el diagrama simplificado de un átomo de hierro, elemento responsable en un alto porcentaje del color de muchos de los minerales, se estudiarán algunas propiedades de los átomos.

Esquemas de las estructuras atómicas del diamante y el grafito . (Tomado de ciencias de la tierra una introducción a la geología física, Tarbuck y Lutgens, 1999)

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Como se puede observar en la figura del átomo de hierro, alrededor del núcleo giran los electro-

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Cuando en un mineral se encuentran átomos que no tienen las órbitas d o f totalmente llenas, los electrones pueden saltar de una a otra, absorbiendo energía en la región del espectro electromagnético que corresponde a la luz visible.

Dos modelos de átomos, en el primero se ve el núcleo y los electrones; en el segundo se observan los niveles de energía. Los dibujos no estan a escala. (Tomado del libro ciencias de la Tierra una introducciión a la geología física de Tarbuck y Lutgens, 1999).

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nes distribuidos en capas, las cuales son concéntricas con relación al núcleo y casi esferoides; dentro de cada capa, se puede encontrar una o más órbitas consideradas como niveles de energía, en las que gravitan o se mueven los electrones. El átomo de hierro tiene 26 electrones distribuidos en cuatro capas, numeradas a partir del centro, hacia afuera, del 1 al 4 y siete órbitas para los electrones denominadas para cada una de las capas, s, p, d, o f, dependiendo de su posición en cada una de ellas y a partir del centro hacia el exterior.

Los experimentos sobre la energía y características de los átomos han demostrado que los electrones que gravitan en la órbita s, tienen o acumulan menos energía que los de órbitas p, d, o f, energía que se incrementa hacia el exterior. Además, no todas las órbitas están siempre llenas de electrones sino que algunas pueden presentar “vacíos”, es decir, el número máximo de electrones que pueden contener no está presente.

Así, la capa 1 tiene una órbita; en la capa 2 hay las órbitas s y p; la capa 3, las órbitas s, p, y f, y la capa 4, una sola órbita, s.

2 para las órbitas s. 6 para las órbitas p. 10 para las órbitas d. 14 para las órbitas f.

El máximo número de electrones que pueden contener las diversas órbitas de las capas es:

Sin embargo, resumiendo, por fenómenos que no se explican aquí, al estar fuera del alcance de esta unidad, los electrones pueden saltar de una órbita a otra de mayor o menor energía emitiendo o absorbiendo luz en cantidades muy pequeñas llamadas “fotones” por Einstein; para cada uno de estos fotones, hay tan solo una longitud de onda de luz. Este fenómeno, conjuntamente con la posibilidad de la existencia de órbitas no completamente llenas de electrones, es el causante del color de los cristales de los minerales y en ellos se basan los análisis espectrocópicos, ya que cada elemento en particular puede emitir tan solo en algunas longitudes de onda identificables, cuando es excitado electrónicamente. Por ejemplo, cuando cristales de sal común (NaCl) son llevados a una llama no luminosa, emiten una luz de color amarillo, que es ocasionada por el retorno de electrones de los átomos de sodio, de un nivel de energía alto a uno más bajo.

Factores que controlan el color de los minerales Se sabe que los minerales pueden ser coloreados a causa de la diferencia de energía entre las posiciones de los electrones en las órbitas correspondientes a la luz visible. La tabla periódica de los elementos nos muestra los llamados elementos de transición, que tienen sus órbitas parcialmente llenas y juegan un papel muy importante en el color de los minerales.

INGEOMINAS

Los nombres completos de los elementos de transición son: escandio, titanio, vanadio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel, cobre, itrio, circonio, niobio, molibdeno, tecnesio, rutenio, rodio, paladio, plata, lantano, cerio, praseodimio, neodimio, promecio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio, lutecio, hafnio, tántalo, volframio (tungsteno), renio, osmio, iridio, platino, oro, actinio, torio, protactinio, uranio, neptunio, plutonio, americio, curio, berkelio, californio, einstenio, fermio, mendelevio, nobelio y laurencio. La mayoría de los minerales coloreados deben su color al contienido de metales de transición en sus moléculas, donde el hierro que es el metal de transición más abundante, y es el agente colorante de gran variedad de minerales. Otro factor importante que ayuda a que los minerales sean coloreados es el estado de oxidación de los elementos, definido como la cantidad de electrones que un átomo puede contener en exceso o en déficit con relación a los que corrientemente debe poseer. Es nor-

Esmeralda en calcita, de la mina de Coscuez, Boyacá.

mal, que algunos elementos se presenten con más de un estado de oxidación; por ejemplo, el osmio, elemento +2, +3, +4, +6, +8. El símbolo positivo indica que hay déficit de electrones y el negativo que hay exceso. Algunos minerales de color verde contienen hierro en estado de oxidación +3; la intensidad del mismo puede variar de acuerdo con la cantidad del elemento. La fotografía nos muestra cristales de olivino, cuya fórmula química es (Fe,Mg)2SiO4 , donde, dependiendo de la cantidad de hierro, los cristales son más oscuros o claros. Por otro lado, como consecuencia de la absorción de la luz causada por la carga de transferencia de los átomos, se ha comprobado que la intensidad del color se incrementa cuando los minerales contienen elementos de transición en más de un estado de oxidación.

Corindón. (Mottana et al., 1980)

INGEOMINAS

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UNIDAD

Los minerales

La variación en el contenido de un elemento de transición presen-

te en un mineral, permite desarrollar diferentes colores. En el caso del cromo, en el corindón (Al 2O 3) le da color rojo y se llama rubí; si la cantidad de cromo aumenta, el corindón es de color verde. La belleza de las esmeraldas colombianas se debe a la presencia de elementos que perturban la red cristalina, por ejemplo, el cromo. El enlace químico, o la manera como se unen los diversos elementos para formar los cristales, es otro de los factores de primordial importancia en el color de los minerales. El enlace puede ser: iónico, debido a la atracción de cargas opuestas en los electrones de las últimas órbitas, como es el caso de la sal común o cloruro de sodio; covalente, cuando los átomos comparten los electrones de ciertas órbitas, que se sobreponen, por ejemplo, el diamante; metálico, causado por la pérdida en los electrones de las últimas órbitas, que se sobreponen, y como resultado originan los electrones “libres”, que realmente no están ligados a ningún átomo y ocasio-

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nan la opacidad, el alto poder de reflexión de la luz y, en muchas oportunidades, el color de los metales. Los enlaces metálicos dan a los metales muy buena conductividad del calor y la electricidad, mientras que los iónicos y covalentes dan poca conductividad.

UNIDAD

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Cuarzo lechoso, Cundinamarca. INGEOMINAS.

El elemento carbono nos ayuda a entender la variación del color y otras propiedades físicas, de acuerdo con el tipo de enlace que une los átomos de un mineral. El carbono en forma de diamante, con fuerte enlace químico covalente, es un mineral denso, muy duro, transparente e incoloro, pero en la forma de grafito, es un mineral blando y absorbe totalmente la luz. Otros mecanismos que actúan en la determinación del color son los centros de color que son ocasionados por imperfecciones en la estructura cristalina que permiten absorción selectiva de los rayos de la luz. Una imperfección es causada por un átomo extraño ubicado natural o artificialmente en la estructura del cristal, en este caso es una impureza.

Cuazo variedad amatista. (Mottana et al., 1980)

La coloración de los cristales, causada por impurezas, se debe a: a) Absorción directa de una parte de la luz. b) Cuando el ion es más grande que el normal se producen esfuerzos dentro de la estructura interna del cristal. c) Cuando un ion es de diferente carga, facilita la formación de centros de color.

Cuarzo transparente. (Mottana et al., 1980)

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Así, el cuarzo (SiO2), cuando es puro, es transparente, pero con algunas impurezas se colorea, adquiriendo diferentes tonalidades.

INGEOMINAS

Existen, además, colores coloidales, que son el resultado de la inclusión de partículas, de tamaño coloidal, dentro de los materiales sólidos. Los fabricantes de vidrio utilizan esta técnica para obtener diversos efectos colorantes. Los productos más frecuentemente usados son: oro, cobre, cadmio, selenio y algunos óxidos metálicos; en general, estas partículas producen la absorción directa y selectiva de la luz. Las diferentes clases de radiación, o sea, la emisión de energía en forma de ondas electromagnéticas, inducen también a cambios de color en algunos minerales. Así, las botellas de vidrio incoloro y transparentes se vuelven rosadas y violetas como respuesta a una larga exposición a los rayos del sol. La celestita, que es sulfato de estroncio, SrSO4 , tiene un color generalmente azul, causado por efectos de bombardeo radioactivo natural. Por último, se ha comprobado que las impurezas juegan un papel definitivo en la fosforecencia, porque pueden sustituir iones en la estructura de los cristales.

CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES Cuando se trata de clasificación y ordenamiento, hay muchos tipos, los cuales difieren sustancialmente en sus parámetros de medición. En esta unidad se acoge la tesis más generalizada y sencilla, ya que nuestro objetivo es tan solo sentar las bases del conocimiento a nivel general. Los minerales se pueden agrupar de acuerdo con la composición química, en elementos, sulfuros, óxidos,

INGEOMINAS

hidróxidos, halogenuros, carbonatos, nitratos, sulfatos, fosfatos y silicatos.

IDENTIFICACIÓN DE LOS MINERALES

Elementos: se considera como elemento una sustancia inorgánica que no puede ser dividida por medios químicos. Tan solo existen libres en la naturaleza, algo más de veinte elementos que se agrupan en metales, semimetales y no metales. Es decir, son elementos que se pueden presentar sin combinarse con otros y forman minerales por sí solos. Entre los más conocidos están los metales oro, plata, cobre, platino y hierro; los semimetales arsénico y bismuto y los no metales como el azufre.

Individualmente, los minerales se identifican por medio del reconocimiento de las características físicas y químicas, (las principales ya se han definido). Existen muchos tipos de tablas y gráficos que contienen las características físico-químicas de los minerales, fáciles de encontrar en los libros de mineralogía; en esta parte se dan algunos criterios que nos permitirán identificar en forma preliminar los principales minerales formadores de las rocas sedimentarias, ígneas o metamórficas.

Los sulfuros: compuestos de azufre, antimonio, bismuto, selenio y telurio con elementos metálicos, sin la presencia de oxígeno. Tal vez es el grupo más importante económicamente para la minería; a él pertenecen los minerales de los cuales se extrae el cobre, el plomo, el zinc y el hierro a niveles industriales y comerciales.

La determinación de las propiedades de los minerales requieren, además, práctica y, en algunos casos, equipos especiales y técnicas avanzadas. Sin embargo, identificar la mayoría de los minerales formadores de rocas puede ser casi siempre sencillo, gracias a algunas pruebas y observaciones que se explicarán a continuación, utilizando la tabla que compendia el color, la dureza, el clivaje y algunas otras características relevantes para esos minerales. No se utilizarán medidas cuantitativas por tratarse de una determinación elemental. Para una identificación absoluta se sugiere consultar manuales de mineralogía.

Los óxidos e hidróxidos: como su nombre lo dice son combinaciones de diversos elementos con el oxígeno. Los halogenuros o halógenos: son metaloides de la familia del cloro que se combinan fácilmente con los metales, por ejemplo, la sal común. Los carbonatos, nitratos, sulfatos y los fosfatos: son minerales en cuya composición se incluyen los radicales CO3 NO3 , SO4 y PO4, respectivamente. Por último, los silicatos, que son la clase que agrupa mayor número de minerales, son aquellos compuestos de silicio y oxígeno, generalmente combinados en fórmulas complejas.

2

UNIDAD

Los minerales

Si se va a identificar los minerales que conforman la roca que tiene en su mano, se requiere de los elementos y de la metodología que se propone a continuación. Los elementos requeridos para la identificación preliminar de minerales son: -

Lente o lupa entre 10 y 20 aumentos. Navaja de acero.

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UNIDAD

2


-

Moneda de cobre. Fragmento de vidrio de ventana. Ácido clorhídrico diluido.

Metodología: a) Observe si el mineral es coloreado o no. b) Describa si el mineral tiene clivaje, partición o fractura. En el caso de la fractura estudie si ésta es concoidal, fibrosa, irregular, etc. Recuerde que el clivaje es la tendencia del mineral a partirse a lo largo de planos de rompimiento, la partición se produce a lo largo de los planos de debilidad y la fractura se efectúa cuando no existe el clivaje. c) Establezca la dureza relativa; si el mineral se raya con la uña es menor de 2,5 en la escala de Mohs, si se raya con la moneda de cobre está entre 3 y 4, si se raya con la navaja es menor de

5, si se raya con vidrio de ventana es menor de 5,5 y si no lo raya es mayor que el último valor. d) Analice todas las otras propiedades visibles del mineral. ¿Presenta lustre?. ¿Efervece con ácido clorhídrico diluído?. ¿Es fibroso? ¿Cuál es la forma geométrica de los cristales?, etc. Para que un mineral sea identificado debe cumplir con todas las características contenidas en la tabla. Si usted no puede identificarlo, entonces tome una muestra fresca de la roca y compárela con los especímenes del museo geológico o colección de minerales. Si continúa con la incertidumbre utilice las tablas de una mineralogía descriptiva y aplique todas las características que podría tener este mineral. En caso de mayor dificultad no dude en consultar a un geólogo. La tabla permite identificar algunos minerales más comunes que

conforman las rocas de la corteza terrestre. Hay métodos que se pueden aplicar conjuntamente con las características individuales de los minerales, para ayudar en la determinación de las rocas ígneas que han sido formadas a partir de los minerales. Lo más importante es establecer el porcentaje de los minerales oscuros o máficos que se encuentran presentes. Así, por ejemplo, si se desea estimar cuál es el porcentaje de los minerales oscuros en una muestra, observe primero cómo están éstos distribuidos y establezca comparación visual con las figuras adjuntas. No se desanime, con un poco de práctica logrará estimativos muy cercanos. En las unidades siguientes se describirán las rocas sedimentarias, ígneas y metamórficas y sus clasificaciones, para lo cual son indispensables las nociones de mineralogía descritas anteriormente.

Tabla para determinar el porcentaje de minerales en una roca.

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INGEOMINAS

IDENTIFICACIÓN DE LOS PRINCIPALES MINERALES FORMADORES DE ROCAS COLOR

Incoloro, blanco, colores pálidos (rosa, violeta, pardo, gris oscuro)

Incoloro, blanco, (gris, amarillo, rosa, verde opaco).

Blanco, rosado en ocasiones (verde brillante o incoloro).

DUREZA

7* No es rayado por el vidrio

6*

6*

Verde oscuro a negro.

5 - 6*

Verde o negro (pardo o verde claro incoloro).

5-6* Mineral y navaja pueden rayarse mutuamente.

Incoloro, blanco (perlado).

Negro, verde o pardo oscuro.

Verde oliva a verde grisáceo (pardo).

2 - 2,5 Rayada por la moneda de cobre 2, 5-3 Rayada por la moneda de cobre 6,5 - 7* No es rayado por el vidrio.

Rojo, pardo, amarillo, blanco, verde negro.

6,5 - 7,5* No es rayado por el vidrio.

Incoloro, blanco, verde (ligeramente coloreada) impura es negro.

Base 2,5 Clivaje 3 Rayada por moneda de cobre

Rosado pálido, incoloro, blanco, gris (verde, azul, amarillo)

Incoloro, blanco, gris (amarillo, rojo, pardo).

Notas:

CLIVAJE

No tiene. Fractura concoidea

OTRAS CARACTERÍSTICAS Cristales bien formados, hexagonales, generalmente terminados en puntas piramidales, es uno de los minerales formadores de rocas más comunes. Lustre vítreo

Bueno, 2 planos casi en ángulo recto.

Bordes delgados con estrías paralelas profundas como rayas. Cristal casi rectangular. Lustre vítreo o perlado

Bueno, 2 planos casi en ángulo recto.

Se distingue de la plagioclasa por la falta de estrías en los bordes. Cristales casi rectangulares. Lustre vítreo.

Bueno, a menudo interrumpido, 2 planos a 120°

Lustre vítreo, translúcido, cristales de 8 o 4 lados. Se distingue de la hornblenda por el clivaje.

NOMBRE MINERAL CUARZO

PLAGIOCLASA

ORTOCLASA

AUGITA

Perfecto, 2 planos a 120° y a 60°

Cristal tabular más largo que el del piroxeno, o hexagonal

HORNBLENDA

Perfecto, 1 plano, se deshoja fácilmente

Cristales laminares foliados hexagonales de color blanco traslúcido.

MUSCOVITA

Perfecto, 1 plano, se deshoja fácilmente Muy pobre, fractura concoidea

No hay

Láminas irregulares foliadas. Se distingue de la muscovita por el color negro.

BIOTITA

Cristales pequeños rómbicos, lustre vítreo y color verde. Generalmente se encuentra en rocas ígneas.

OLIVINO

Cristales muy bien formados, isométricos, dodecaédros, trapezoedros.

GRANATE

Perfecto, 3 planos. Se rompe en rombos perfectos

Efervesce con el ácido clorhídrico diluido. Lustre vítreo a terroso. Las impurezas le dan tintes muy oscuros a negro.

CALCITA

3,5 - 4 Rayada por navaja, no por moneda

Perfecto, 3 planos. Se rompe en rombos perfectos

Se distingue de la calcita en la dureza y que no efervesce en frío con el ácido clorhídrico diluido.

DOLOMITA

2 Rayado por uña del pulgar

Bueno 4 planos. Se separa en láminas por uno de ellos.

Lustre vítreo, perlado o sedoso

2

UNIDAD

Los minerales

YESO

* El asterisco significa que el mineral no es rayado por la navaja. Los colores entre paréntesis se encuentran con menos frecuencia.

INGEOMINAS

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UNIDAD 3

ROCAS SEDIMENTARIAS INTRODUCCIÓN En las unidades anteriores se expusieron las teorías acerca de la formación, evolución y edad del Universo y la Tierra; de igual forma se explicó la composición y minerales que conforman la corteza terrestre, la cual está constituida por rocas sedimentarias, ígneas y metamórficas. Durante los 4.500 millones de años que tiene la Tierra, su superficie ha sido atacada y erosionada por agua, viento, hielo, meteoritos y procesos físico-químicos, lo que ha causado que las rocas que la conformaban hayan sido destruidas, erodadas y redepositadas, ciclo que se ha repetido varias veces y que ha dado origen a las rocas sedimentarias.

En general, para la mayoría de las personas, una roca es un pedazo de material duro proveniente de la corteza terrestre. Para los geólogos el mismo término tiene un significado más profundo y comprende cualquier material, consolidado, que se haya formado por procesos naturales inherentes a la evolución del globo terráqueo y que puede estar compuesta de uno o más minerales, teniendo características químicas y mineralógicas definidas. Las rocas sedimentarias se originan de los materiales extraídos de la superficie terrestre por agua, viento, glaciares y procesos químicos que la atacan y que constituyen los sedimentos que podemos definir como cualquier material frag-

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UNIDAD

ROCAS SEDIMENTARIAS

mentario orgánico o inorgánico, que ha sido arrancado de la superficie de la tierra y posteriormente transportado por suspensión en el agua, aire o hielo y acumulados por medios naturales; en los sedimentos se deben incluir los de precipitación química y orgánica. Para la clasificación de las rocas sedimentarias se tiene en cuenta principalmente el tamaño de las partículas, su composición y origen; para su descripción se consideran, además de los factores anteriores, características como color, compactación, fósiles que contengan, etc., que son claves importantes para interpretar los eventos geológicos del pasado ocurridos hace cientos de miles y aun millones de años.

Ciclo sedimentario (Tomado de la Tierra el planeta desconocido. 1985)

INGEOMINAS

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UNIDAD

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Los sedimentos al compactarse forman estratos que son capas del mismo material y pueden ser gradacionales; su estudio permite descifrar de una forma precisa la historia de los eventos que han ocurrido durante su formación a lo largo del tiempo geológico en diferentes partes de la Tierra, objetivo primordial de la estratigrafía.

PROCESOS DE FORMACIÓN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS En la formación de las rocas sedimetarias hay cuatro etapas principales, que están íntimamente relacionadas al tipo de roca que se va a desarrollar: meteorización, transporte de los sedimentos, depósito y diagéne-

DENUDACIÓN

ROCA MADRE

sis. Para algunos autores, las dos primeras etapas conforman el proceso de denudación, como se observa en el esquema siguiente.

Meteorización Las rocas de la superficie terrestre son sometidas a ataques físicos y químicos por los distintos factores atmosféricos y por actividad orgánica y como resultado se produce la desintegración o descomposición de la rocas en el lugar donde se encuentran, proceso que se conoce como meteorización, la cual, en general, actúa en la superficie y hasta poca profundidad hacia el interior de las rocas, aunque en algunos casos puede alcanzar considerable espesor. La meteorización física o mecánica involucra una serie de procesos que causan la desintegración de las rocas, sin que éstas pierdan sus propiedades químicas ori-

ginales. Sus agentes más efectivos son: congelación, dilatación, abrasión y liberación de presión. La meteorización química o proceso de descomposición de la roca, la transforma químicamente, cuando está expuesta al agua y gases de la atmósfera o a soluciones químicas. La manera como se oxidan las herramientas de hierro expuestas a la intemperie, es un buen ejemplo de como actúa la meteorización química. Las condiciones climáticas son factores que afectan considerablemente los procesos de meteorización de las rocas pre-existentes y, por lo tanto, merecen ser analizados, aunque brevemente, con relación a la formación de las rocas sedimentarias, porque la meteorización, bien sea química o mecánica, no actúa con la misma intensidad en un clima tropical húmedo, donde predomina el ataque de los agentes químicos, que en un clima frío glacial, donde trabaja más la meteorización mecánica.

METEORIZACIÓN

TRANSPORTE

DEPOSICIÓN

DIAGÉNESIS

Esquema de los procesos de formación de rocas sedimentarias.

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Diagrama que muestra los posibles límites de las regiones morfogenéticas de acuerdo con los promedios anuales de lluvía y temperatura. Según Thornbury, 1969.

INGEOMINAS

Los dos aspectos climáticos a tener en cuenta son la temperatura y la precipitación anual media, que dan lugar a regiones morfogenéticas que tienen comportamientos diferentes en la meteorización de las rocas. Así, podemos observar que la meteorización química en los climas cálidos, depende en mayor grado de la cantidad de agua, mientras que en un clima frío donde el agua puede congelarse y descon-

gelarse con facilidad la meteorización mecánica es más activa, como ocurre en el caso de los glaciares. Por ejemplo, se deduce que hay dos áreas donde la meteorización mecánica es mínima: los lugares con temperaturas lo suficientemente altas para que nunca se presente congelación del agua y aquellos donde el frío no permite la descongelación.

En general, la meteorización causa la desintegración de las rocas, produciendo los suelos, que facilitan la vida animal y vegetal, y los sedimentos que posteriormente formarán las rocas sedimentarias.

3

UNIDAD

ROCAS SEDIMENTARIAS

Transporte y selección de los sedimentos El transporte de los sedimentos es el proceso mediante el cual se retiran de su lugar de origen y son conducidos al sitio de depósito; los efectos de esta etapa se traducen en selección por tamaño y gravedad específica de las partículas y en la forma de las mismas que ocasionan el redondeamiento.

Notese la diferencia entre estratos bien seleccionados (Derecha) y un afloramiento mal seleccionado (Izquierda). Fotos de Dario Mosquera.

SUPERFICIE DE AGUA

FLUJO DE AGUA ARCILLA EN SUSPENSIÓN

LIMO SUSPENSIÓN

ARENA EN SUSPENSIÓN SALTACIÓN TRACCIÓN

SALTACIÓN

CARGA DE FONDO

Formas en que el sedimento es transportado en una corriente de agua (Tomado del libro physical geography of the global environment, H. J. de Blij y Peter O. Muller., 1993)

INGEOMINAS

El agua, bien sea como arroyos, ríos u olas, llevan los materiales por tracción, saltación, solución, suspensión o flotación; el viento los transporta por tracción, saltación y suspensión y los glaciares por tracción y suspensión. Es importante definir los términos anteriores: selección es el factor por el cual los sedimentos se separan y ordenan de acuerdo a la capacidad de transporte de la corriente. En el caso de los ríos y quebradas, donde la pendiente es pronunciada, son transportados simultáneamente todos los tamaños de los sedimentos, depositándose cerca al cambio de pendiente los de mayor tamaño, y a medida que la corriente pierde energía o capacidad de transporte, por la menor inclinación del cauce, los limos y las arcillas son llevados a mayores distancias, tal como se observa en la figura adjunta. Redondeamiento es el pulimento o desaparición de los bordes y esquinas afiladas de fragmentos o pedazos de roca, que tiene lugar

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UNIDAD

3


METEORIZACION Y TRANSPORTE DE LOS SEDIMENTOS 1 Agente (actuante)

2 Proceso de Adquisición (del material)

Agua corriente

Acción hidráulica

Agua subterránea

Acción hidráulica

Olas y corrientes

Acción hidráulica

Viento

Deflación

Glaciares

Limadura Extracción Erosión glaciar

durante el transporte. Es un factor importante en el análisis de gravas y arenas que nos pueden indicar roca origen, distancia y medio de transporte. El cuadro anterior nos ayudará a entender, los procesos de meteorización y transporte de los sedimentos y los resultados de su accionar. Vale la pena definir los términos utilizados en el cuadro. En cuanto a la forma como los agentes adquieren los materiales, columna dos, la Acción hidráulica es el arrastre por el agua del material suelto, que se ilustra con el chorro de una manguera que transporta pequeñas piedras y arenas sobre el pavimento, y en la naturaleza, los ríos y quebradas que transportan bloques, cantos y arenas como se observa en la foto siguiente. Cuando el material es arrastrado por el viento se habla de deflación,

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5

3

4

Proceso de erosión

Proceso de desgaste (de los materiales)

Abrasión Corrosión

Corrosión

Abrasión Corrosión

Abrasión

Abrasión

y es una acción característica de las regiones secas con escasa vegetación. La limadura es la forma como adquieren material o sedimentos los glaciares gracias al movimiento de desplazamiento sobre las rocas. La extracción se produce en la base del glaciar y superficie de las rocas sobre las que reposa, cuando el agua que penetra en las grietas se congela causando la disgregación de los materiales. La tercera columna se refiere a los procesos mediante los cuales se erosiona la superficie terrestre, a causa de los sedimentos que están siendo transportados. Hablamos de abrasión, para definir el desgaste de los materiales causado por la acción mecánica generada por fricción y el impacto, debido a que las partículas actúan como martillos sobre la superficie. Mientras que la corrosión es la remoción del material causada por los agentes químicos que desgastan lentamente las rocas.

Medios de transporte

Atrición

Tracción Saltación Suspensión Solución Flotación

Atrición

Solución

Atrición

Atrición

Atrición

Tracción Saltación Suspensión Solución Flotación Tracción Saltación Suspensión Tracción Suspensión

En la cuarta columna del cuadro, el término atrición tiene que ver con el desgaste que sufren las partículas de los sedimentos debido a frotación, trituración, choque, rayado y golpeteo que reci-

Bloques y gravas transportados por acción hidráulica. Fotografía por Darío Mosquera.

INGEOMINAS

ben durante el transporte a que están sometidos. Como resultado se presenta la disminución del tamaño de los cantos y granos. El transporte de los sedimentos, columna cinco, se lleva a cabo, bien sea por: tracción o respuesta a la fuerza del agua o del viento, que rueda, empuja y arrastra las partículas grandes sobre el lecho de los ríos o superficie de la tierra; cuando el resultado es que los materiales se mueven a saltos y brincos ocasionales se denomina saltación; la suspensión involucra mantener temporalmente las partículas, entre el medio de transporte, en tanto que la solución es llevarlas diluídas y flotación equivale a sostenerlas en la superficie de los líquidos.

Depósito de los sedimentos Tarde o temprano los sedimentos arrancados y transportados se depositan, principalmente debido a la pérdida de poder o energía del medio de transporte o a los cambios de las soluciones químicas. La pérdida de poder de transporte de las corrientes de agua puede ser causada por la disminución de la velocidad de la misma o por evaporación o desaparición del agua; sin embargo, el depósito de los sedimentos no se efectúa en un solo punto, sino que cubre zonas o áreas extendiéndose en forma de capas, es decir, tiene lugar en tres dimensiones. Los sitios donde ocurre el depósito de los sedimentos son principalmente las depresiones de los océanos, grandes lagos y lagunas, de igual forma que en las márgenes y el lecho de los ríos, quebradas, y en la base de las montañas. En general, son los lugares donde el viento y las corrientes de agua pierden fuerza.

INGEOMINAS

El depósito casi siempre es muy lento, de tal manera que para acumular en el fondo del océano un centímetro de ellos, pueden requerirse varios cientos de años, aunque los grandes deslizamientos de las laderas de las montañas y las avenidas de los ríos pueden en poco tiempo producir grandes acumulaciones. Se cita el ejemplo del flujo de lodo que arrasó la ciudad de Armero en tan solo unos minutos, y dejó depósitos de varios metros de espesor en las llanuras del valle del río Magdalena. Posteriormente, por pérdida de agua y compactación, esos depósitos se redujeron a tan solo algunos decímetros de espesor.

Ambiente de depósito Un aspecto muy importante que hay que tener en cuenta cuando se estudian las rocas sedimentarias es el ambiente de depósito, o sea, las condiciones físicas, químicas y biológicas, que predominaban en la cuenca en el lapso de tiempo durante el cual se depositaron los sedimentos. Conocer el citado ambiente de depósito es fundamental, puesto que esas condiciones ambientales son las que pueden controlar la existencia o no de determinados minerales y combustibles fósiles en las rocas sedimentarias. Los principales ambientes de depósito son continentales y marinos; en los primeros se encuentran los depósitos fluviales, glaciares, coluviales, eólicos, lacustres y de cenizas volcánicas. Entre los marinos se presentan los deltáicos, de plataforma, neríticos, abisales y cañones submarinos. En estos depósitos se encuentran las diferentes clases de rocas sedimentarias, tanto detríticas como de precipitación química y de acumulación orgánica, las cuales se describirán más adelante.

Diagénesis Es el proceso que incluye todos los cambios que tienen lugar en los sedimentos después de su depósito, como la compactación y la cementación y que afecta tanto a las partículas minerales como al agua intersticial, debido a cambios físicos, químicos y bioquímicos que tienden a la litificación a temperaturas y presiones bajas. La diagénesis comprende los principales procesos de la formación de nuevos minerales, su redistribución, cristalización y litificación.

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UNIDAD

ROCAS SEDIMENTARIAS

En la diagénesis, según Fairbridge, 1967, (en Corrales Inmaculada, 1977), se distinguen cuatro etapas que están íntimamente relacionadas con la profundidad y corresponden a: neoformación oxidante, neoformación reductora, cementación y redistribución de materiales y la última etapa, que comprende la litificación, o sea, la transformación del sedimento clástico en roca compacta rígida, fenómeno que ocurre a profundidades de 200 a 300 metros.

Porosidad y permeabilidad de las rocas. Durante el proceso de depósito, las partículas de los sedimentos se ponen en contacto entre sí, dejando espacios libres entre ellas debido a las diferentes formas que han adquirido al desintegrarse la roca origen y durante el transporte. Estos vacíos se llaman poros y la relación existente entre el volúmen de los espacios vacíos y el volumen total de poros de la roca, se denomina porosidad. Si los poros se encuentran conectados de tal manera que los fluidos puedan circular, se dice que la roca tiene permeabilidad. Estos dos conceptos son fundamen-

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UNIDAD

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tales en los estudios de exploración y explotación de petróleos y aguas subterráneas.

Ley de la Horizontalidad Original

Los sedimentos una vez depositados se endurecen o litifican mediante cementación, que es el resultado del proceso de precipitación química de materiales que llenan los espacios que han quedado libres entre los granos de los sedimentos al depositarse; o mediante compactación que es la pérdida de volumen, causada por el peso de los sedimentos que se van depositando encima y que hace que los espacios entre los granos disminuyan de tamaño mientras que las partículas se acomodan mejor, expulsando un buen porcentaje de los fluidos, generalmente agua, contenidos entre los poros.

El depósito de las rocas sedimentarias, de una manera general, se efectúa en las fosas oceánicas, playas, ríos, deltas, lagunas, piedemontes, etc. Pero, ¿qué tan pronunciadas son las pendientes del fondo de esos lagos y océanos? En realidad los dibujos y gráficos que las representan casi siempre exageran la pendiente; lo cierto es que la inclinación es muy leve y podríamos decir que los fondos de esas grandes cuencas son horizontales y, por lo tanto, las capas de sedimentos, en la mayoría de los casos, deben acumularse en forma horizontal. Esto se conoce como el principio de la horizontalidad original o Ley de la Horizontalidad.

ESTRATIGRAFÍA La estratigrafía es la rama de la geología que estudia y describe los estratos; sin embargo, en un sentido más amplio, estudia la génesis, sucesión cronológica y distribución geográfica de los sedimentos. Una de las definiciones más completas es la empleada por Weller, 1960, (en Corrales Inmaculada, 1977), para quien la estratigrafía “es la rama de la geología que trata del estudio e interpretación de las rocas sedimentarias y estratificadas, y de la identificación, descripción, secuencia, tanto vertical como horizontal, cartografía y correlación de las unidades estratigráficas de las rocas”. Se ha establecido cómo se originan las rocas sedimentarias; ahora se analizará dos de sus leyes fundamentales que son: Ley de la horizontalidad original y la Ley de la superposición.

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En la aplicación de la ley anterior hay algunas excepciones; así, los depósitos que se localizan en las laderas de las montañas, en los canales de los fondos de los ríos, lagos y océanos, pueden alcanzar, localmente, inclinaciones de hasta 30 grados. En estos casos las capas no tienen espesor uniforme. Se ha podido establecer que casi siempre cuando el espesor de las capas de rocas sedimentarias cambia en corta distancia, éstas se han depositado sobre superficies irregulares e inclinadas.

Diagrama simplificado que muestra granos detríticos de cuarzo (En marrón) y poros (En azul). Cuando hay comunicación entre poros (A) hay permeabilidad.

Diagrama que muestra la relación entre cemento (Blanco), granos de cuarzo (En marròn), y fragmentos de fósiles (En azul). No hay permeabilidad debido a que los poros no estan interconestados.

Ley de la Superposición En una sucesión poco deformada de capas de rocas sedimentarias se puede observar que el orden de superposición de las capas es el mismo de su depósito, es decir, las más antiguas se depositaron primero y las más modernas están encima de las anteriores. Esta relación se conoce como Ley

a) Diagrama que muestra el proceso de compactación de los sedimentos. Notese como el cemento rellena los espacios porosos. b) Diagrama que muestra la compactación de los sedimentos, notese la pérdida parcial de porosidad. Esquemas tomados de physical geography of the global environment, H,J de Biil y peter O. Muller, 1993)

INGEOMINAS

ROCAS SEDIMENTARIAS

Al utilizar la ley de la superposición para descifrar la edad relativa de la rocas, ésta se aplica muy bien en áreas planas, sin embargo, en muchos sitios la dinámica interna de la Tierra ha logrado voltear totalmente las capas de rocas, de tal manera que las más jóvenes están debajo de las más antiguas. En estos casos el contenido faunístico (fósiles) en los diversos estratos servirán para definir la edad, teniendo en cuenta que capas con contenido faunístico diferente, son de distinta edad.

UNIDAD

de la Superposición y es uno de los hechos que sirve a los geólogos para establecer la edad relativa de las rocas sedimentarias. Aunque, en general, los fósiles son los mejores indicadores de la edad de las rocas que los contienen, la ley de superposición fue utilizada para calibrarlos y sirvió de apoyo para comprobar la evolución de las especies, es decir, reflejó cómo una forma simple de vida puede cambiar con el tiempo a formas más complejas.

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Este afloramiento localizado en la Carretera Oiba-Barbosa, Santander es un buen ejemplo de la ley de la horizontalidad y de la de superposición. Nótese como los estratos permanecen en estado horizontal, además se observan intercalaciones entre niveles de arenas (Capas claras) y niveles de arcillas (Capas oscuras). La irregularidad en la disposición de las capas, parte central de la foto, se debe a una falla normal las cuales serán descritas mas adelante. Foto de Dario Mosquera.

Capas y estratos de rocas Las rocas sedimentarias se depositan en capas rocosas cuyas características físicas y químicas pueden cambiar en forma gradual o abrupta, es decir, que en ellas puede variar, bien sea el tamaño del grano, o su forma o redondez, o la composición, o los colores, etc., o todos al mismo tiempo. Cuando una capa de roca de cualquier espesor se puede separar visualmente de las que se encuentran depositadas tanto arriba como debajo de ella, se llama estrato rocoso o simplemente estrato. La separación de dos estratos rocosos es causada por cambios en el material depositado o por ruptura de la secuencia de depósito o por ambos.

INGEOMINAS

En esta fotografía tomada por Darío Mosquera se observan las capas inclinadas al compararlas con las de arriba se ve claramente la diferencia.

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UNIDAD

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Las superficies que separan los diversos estratos rocosos se llaman planos de estratificación y, como se dijo en el párrafo anterior, pueden estar marcando cambios abruptos o muy sutiles de los lechos o capas rocosas.

Los procesos físico-químicos son los que involucran precipitación de sustancias que han sido transportadas en disolución y reacciones químicas entre ellas, formando las rocas sedimentarias químicas, por ejemplo, la sal común.

En general, los planos de estratificación se forman de muchas maneras, por ejemplo, al presentarse un cambio del tamaño del grano de los sedimentos, o en la composición de los mismos o por una pausa en la continuidad del depósito. Veamos con más detalle una de estas causas.

Por último, se encuentran los procesos orgánicos, que se generan a partir de seres vivos, animales o vegetales, cuyos restos, como conchas o esqueletos, se acumulan dando lugar a sedimentos calcáreos, en el primer caso, y a carbones en el segundo.

Cuando una capa de sedimentos arenosos (tamaño de granos de arena) se endurece antes que otra con las mismas características se deposite encima de ella, se forma un plano de estratificación. Este caso lo podemos asimilar al de una capa de concreto que se ha dejado secar antes de colocarle otra encima, observándose como resultado que la unión de las dos no queda bien pegada facilitándose la formación de fracturas a lo largo de esa unión. Es por esto que en las construcciones siempre se “fraguan” las placas de los pisos y techos sin interrupción.

TIPOS DE ROCAS SEDIMENTARIAS La mayoría de los autores dividen los procesos que dan origen a la formación de rocas sedimentarias, en mecánicos, físico-químicos y orgánicos. Los primeros forman rocas a partir del depósito de sedimentos obtenidos y transportados por medios mecánicos, llamándose rocas detríticas; en ellas es fácil distinguir las partículas que las conforman, las cuales provienen en su gran mayoría de rocas pre-existentes.

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Las rocas sedimentarias se identifican y clasifican inicialmente en el campo y posteriormente mediante estudios de laboratorio; en el primer caso, las muestras de mano obtenidas de las rocas, se reconocen utilizando la lupa (10 a 20 aumentos), tablas de porcentajes de minerales, granulometría y color, ácido clorhídrico diluído, etc. En el laboratorio se elaboran secciones delgadas que son observadas en el microscopio petrográfico con luz normal y luz polarizada; algunas muestras son analizadas químicamente en forma cualitativa y cuantitativa y en algunos casos por microsonda (microscopio electrónico).

Rocas clásticas o Detríticas Una roca sedimentaria clástica es aquella que está compuesta principalmente por fragmentos que han sido obtenidos o arrancados de rocas pre-existentes y que han sido transportados mecánicamente al lugar de depósito. La gran permeabilidad que presentan las rocas clásticas, inmediatamente después de ser depositadas, facilita la circulación subterránea de agua que casi siempre lle-

va en solución iones de minerales que se han formado por las reacciones químicas durante la meteorización. Al cambiar las condiciones químicas prevalentes en los fluidos que llenan los poros de la roca, las soluciones pueden precipitarse como materiales sólidos que cementan o taponan los poros. En consecuencia, podemos definir cemento, como el material

Tamaño Partícula

Nombre

Mayor que 256 mm

Bloque

256 a

64 mm

Guijo

64 a

4 mm

Guijarro Gránulo

4

a

2 mm

2

a

0,062 mm Arena

0,062 a

0,004 mm Limo

Menor que

0,004 mm Arcilla

Tamaño de las partículas de los sedimentos y el nombre genérico que recibe cada clase. Según Wentworth, 1922.

Sedimento originario

Roca sedimentaria

Cantos y bloques

Brecha sedimentaria

Grava y gravilla

Conglomerado

Arena

Arenisca

Limo

Limolitas

Arcillas

Arcillolitas

Nombre de las rocas sedimentarias clásticas, según el tamaño de los sedimentos que las originaron.

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sólido que se precipita entre los poros y mantiene los granos o partículas juntos, constituyendo un marco sólido y rígido. La cementación puede ser parcial o total, reduciendo o acabando la porosidad y permeabilidad. En las rocas sedimentarias el cemento suele ser calcáreo (minerales de calcita) o silíceo (minerales de sílice) y en algunos casos es óxido de hierro.

Una brecha sedimentaria es una roca compuesta principalmente por cantos o bloques angulares que tienen los bordes y las esquinas cortantes y se encuentran “flotando” o embebidos entre una matriz que está compuesta de arena, limos o arcillas y que rellena los espacios entre los cantos angulares.

Los conglomerados son rocas compuestas por cantos redondeados o gravas embebidos dentro de una matriz de arena, limos o arcillas. Tanto las brechas sedimentarias como los conglomerados, tienen los cantos lo suficientemente grandes para que se pueda determinar su composición. El origen de sus can-

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UNIDAD

ROCAS SEDIMENTARIAS

En una roca sedimentaria clástica los granos o partículas que la constituyen se encuentran unidos por cemento, impidiendo que se desintegren, lo cual origina la textura clástica. Es de anotar que el cemento casi nunca rellena totalmente los poros. Como consecuencia, las rocas clásticas en general siempre tienen algo de porosidad. Las rocas sedimentarias clásticas más comunes, dependiendo del tamaño de la partículas que las originan se clasifican en: brechas sedimentarias, conglomerados, areniscas y arcillolitas, como puede observarse en el cuadro siguiente. Cuando se tienen en cuenta, además, otros factores como la redondez o angularidad de las partículas, los cantos, guijos y guijarros pueden ser gravas si son redondeados y gravillas si son angulares, sin importar su tamaño. Para muchos autores los limos y las arcillas conforman la clase denominada lodo. Las arenas, por su parte, tienen los granos visibles a simple vista y se pueden palpar al estrujarlos entre los dedos. Los granos de los limos son de un tamaño menor que la arena y, aunque no son visibles a simple vista, ni se sienten entre los dedos, pueden palparse entre los dientes. Las arcillas son los sedimentos que presentan el grano más pequeño y no se pueden sentir por ninguno de los dos métodos anteriores.

INGEOMINAS

Brecha sedimentaria de Ubala-Cundinamarca.

Conglomerado del Valle del Cauca tomado del Museo de INGEOMINAS.

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rocas es frecuente observar que la superficie meteorizada tiene un color diferente a la roca fresca del centro.

UNIDAD

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Las areniscas en general se conocen como rocas de grano medio. Las limolitas, cuyas partículas o granos son del tamaño limo, están compuestas principalmente por cuarzo y arcillas. Sus granos no pueden verse a simple vista. Sección delgada de un conglomerado. Microfotografía tomada por DianaJiménez.

tos puede ser cualquiera, por ejemplo, cantos ígneo, metamórfico o sedimentario, bien sea único o consistentes en una mezcla en cualquier proporción de las rocas anteriores. A la matriz se aplican las mismas consideraciones. Brechas sedimentarias y conglomerados se consideran rocas de grano grueso.

Las areniscas están formadas por granos, cuyo tamaño varía desde la cabeza de un fósforo hasta aquellos que tan solo pueden verse con un lente de diez aumentos. En la mayoría de los casos los granos se mantienen juntos gracias al cemento, resultando una roca bastante compacta; cuando éste no está presente la roca es deleznable. El cemento puede ser calcáreo, silíceo o de óxidos de hierro. Las areniscas son principalmente blancas con alto contenido de granos de cuarzo, pero también sus colores varían entre amarillo, o anaranjado y rojo. En este tipo de

Intercalaciones de areniscas con limolitas negras. Carretera Bogotá-Villeta. Fotografía tomada por Diana Jiménez.

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Las arcillolitas son rocas clásticas compuestas principalmente de arcillas, tienen un carácter masivo y pueden ser casi de cualquier color. Cuando las arcillolitas y limolitas se presentan en estratos muy delgados se dice que tienen fisilidad y se denominan con el nombre de shale (lutitas). Los estratos muy delgados se pueden observar gracias a ligeros cambios en la coloración y a su presentación en escamas.

Rocas sedimentarias químicas Las rocas sedimentarias químicas están constituidas por materiales que se han precipitado directamente de las soluciones. Si el fe-

Sección delgada de una arenisca. Microfotografía tomada por DianaJiménez.

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UNIDAD

ROCAS SEDIMENTARIAS

Arcillolitas laminadas intercaladas con capas delgadas de arenisca de tono claro, via Bogotá-Villavicencio. Fotografía tomada por Diana Jiménez.

Sección delgada de una caliza microbioesparítica. Fotografía tomada por Diana Jiménez.

nómeno ha sido causado por cambios en la presión y la temperatura o por la evaporación de los líquidos o porque dos soluciones se mezclan, se dice que la causa es inorgánica. Pero si ha sido causado por la acción de organismos vegetales o animales, se habla de rocas sedimentarias químicas originadas por organismos. En el primer caso podemos citar la sal común y en el segundo, las calizas, cuando son producidas por algas o corales marinos. En el caso especial de la evaporación de los fluidos, se forman rocas a partir de cristales que tienen un ordenamiento especial, intercreciendo e interfiriéndose unos con otros, generando la textura cristalina. Este tipo de rocas se llama evaporitas.

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Bloque rodado, de las calizas fosilíferas de la Formación San Gil, carretera Barbosa-Oiba, Santander. Fotografía tomada por Darío Mosquera.

Fotografía de un Chert recolectada en GuatavitaCundinamarca. Tomada del Museo de INGEOMINAS.

Las calizas son rocas compuestas de partículas de carbonato de calcio, cementadas entre sí. Ellas pueden ser clásticas o químicas, dependiendo del proceso de su formación y su grano varía de grueso a fino. Con frecuencia es posible observar en ellas fósiles de conchas y corales marinos, mientras que su color varía desde el negro al gris y al blanco, aunque la mayoría de ellas son oscuras. Una manera especial de reconocer las calizas es porque se rayan fácilmente con la navaja y efervescen cuando se les deja caer unas gotas de ácido clorhídrico diluido. Otra roca sedimentaria de origen químico es la dolomita, formada por el mineral dolomita, que con frecuencia reemplaza la calcita en las calizas. Aunque la dolomita se

raya fácilmente con la navaja, no efervesce con el ácido clorhídrico diluido. El chert es el típico ejemplo de las rocas sedimentarias químicas, de granos muy finos, compuesta enteramente por sílice; es muy dura, y se rompe con un aspecto como el de los vidrios con fractura concoidal. El color generalmente es blanco a amarillo claro, aunque las impurezas pueden oscurecerlo hasta el negro. El chert raya el vidrio y se deposita en capas como otras rocas sedimentarias. Las variedades de color gris oscuro a negro han sido llamadas pedernal. Existen muchas otras rocas de origen químico, pero no son tan frecuentes en la naturaleza.

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La tiza o creta es una caliza de grano muy fino de aspecto terroso, blanca a ligeramente coloreada, que se forma por la cementación de las partes duras de las conchas de los microorganismos marinos que vivieron flotando. Industrialmente se utiliza para escribir en los tableros.

UNIDAD

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Fotografía de una Diatomita recolectada en Madrid-Cundinamarca. Tomada del Museo de INGEOMINAS.

Rocas sedimentarias orgánicas Como su nombre lo dice, son aquellas que están formadas casi exclusivamente por restos de plantas o animales. Entre las más conocidas de ellas podemos mencionar el carbón, las coquinas, la tiza o creta y las diatomitas. El carbón es una roca formada a partir del enterramiento y la consolidación de restos de plantas acumuladas en la superficie terrestre. Existen varios tipos de carbón dependiendo de la clase de plantas que lo originan y el proceso de enterramiento a que son sometidas aquellas. Es de entender que a mayor profundidad del enterramiento resulta un mayor grado de consolidación. Las coquinas son rocas compuestas totalmente por fósiles o pedazos de ellos, que se caracterizan por haber sido sometidos a erosión y transporte antes de depositarse. En general están pobre a moderadamente cementadas y son friables y porosas.

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Las diatomitas son rocas porosas, suaves, poco pesadas, compuestas por organismos silíceos llamados diatomeas. Su color varía de blanco a amarillo claro y tiene el aspecto de la tiza, aunque no efervesce con ácido clorhídrico. Se utiliza industrialmente como absorbente, filtros, aislantes, abrasivos y en la industria de los explosivos. Para el ordenamiento de las rocas sedimentarias existe en realidad un buen número de clasificaciones que varían de acuerdo con los parámetros utilizados en ellas. Así, por ejemplo, algunas de ellas tienen en cuenta la composición mineralógica, el tamaño de las partículas o granos, la forma de las mismas, su compactación o litificación, el origen, etc. En el presente caso, tan solo se menciona una de las más sencillas, la cual está fundamentada en el tamaño de las partículas. Para un conocimiento más profundo se sugiere remitirse a tratados especializados sobre sedimentología y rocas sedimentarias clásticas y químicas.

LOCALIZACIÓN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS EN COLOMBIA Las rocas sedimentarias en Colombia son las más ampliamente distribuidas; cubren aproximadamente el 70 a 80% del territorio del país. En edad van desde el Cámbrico hasta el Reciente (Holoceno).

Las regiones donde presentan mayor espesor y continuidad lateral han sido denominadas cuencas sedimentarias, que de una manera general y de oriente a occidente corresponden a: Putumayo - Amazonas, Los Llanos Orientales, Cordillera Oriental, Catatumbo, Valle Inferior, Medio y Superior del Magdalena, Cesar, Ranchería, Cauca, Amagá, Patía, Pacífica, Caribe y, en el mar territorial, la cuenca de Colombia y San Andrés y Providencia, que se muestran en el mapa adjunto. Cubriendo el Escudo de las Guayanas y la región del Nudo de los Pastos - Popayán, se encuentran delgadas coberteras de rocas sedimentarias que tienen amplia extensión en superficie. De igual manera, los aluviones de los grandes ríos y quebradas depositados sobre rocas ígneas y metamórficas cubren grandes extensiones. Tanto en las cuencas como en las coberteras se depositaron sedimentos detríticos, químicos y orgánicos que se han descrito anteriormente. Desde el punto de vista económico, las rocas sedimentarias son de gran interés teniendo en cuenta que asociados a ellas se encuentran recursos minerales no renovables de gran importancia para la economía del país: calizas, hierro, sal, yeso, minerales y rocas industriales tales como piedras de enchape, arcillas para ladrillos, industrias químicas y artesanías, gravas y agregados pétreos, etc. Así mismo, asociados a ellas se encuentran depósitos energéticos, principalmente petróleo, gas y carbón.

INGEOMINAS

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UNIDAD

ROCAS SEDIMENTARIAS

ROCAS SEDIMENTARIAS QUÍMICAS Y ORGÁNICAS (Las más conocidas)

COMPOSICIÓN

ORIGEN

CARBÓN

Vegetales diversos

Depósito, enterramiento, destilación parcial de plantas.

COQUINA

Carbonato de calcio

Acumulación de conchas, organismos marinos.

NOMBRE DE ROCA

DIATOMITA

Sílice opalina

Depósito de conchas de microorganismos marinos o de agua fresca Depósito de conchas de microorganismos marinos.

TIZA

Carbonato de calcio

DOLOMITA

Carbonato de calcio y magnesio

Precipitación inorgánica o reemplazamiento de Ca por Mg.

SAL

Cloruro de sodio

Precipitación inórganica por evaporación de aguas saladas.

YESO

Sulfato de calcio (hidratado)

Precipitación inorgánica por evaporación de aguas (marinas).

CALIZA

Carbonato de calcio

CHERT

Sílice

Precipitación orgánica o inorgánica. A veces partículas retrabajadas por el oleaje antes de consolidarse.

Precipitación inórganica; depósitos de conchas de microorganismos marinos o reemplazamiento de otros minerales por sílice en rocas existentes.

* Composición y origen de algunas de las rocas químicas orgánicas e inorgánicas más conocidas. Nótese que el mineral más abundante en estos procesos es la calcita (carbonato de calcio).

INGEOMINAS

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UNIDAD

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INGEOMINAS

UNIDAD 4

ROCAS ÍGNEAS INTRODUCCIÓN Las rocas ígneas, cuyo nombre proviene del latín ignis, palabra que traduce fuego, constituyen una de las tres grandes familias en que se dividen las rocas de la corteza terrestre. Aunque algunos de estos tipos de rocas se forman a grandes profundidades, hoy pueden ser encontradas y observadas directamente en muchas partes de la superficie terrestre; además, cuando se han efectuado perforaciones profundas, ya sea investigativas o en búsqueda de recursos geológicos, se ha demostrado que ellas se encuentran, con frecuencia, debajo de las rocas sedimentarias. Esta clase de rocas presenta generalmente colores vivos, cristales grandes y casi siempre sus componentes cuentan con minerales poco comunes en las rocas sedimentarias.

La formación de las rocas ígneas involucra procesos muy complicados, físicos y químicos, acompañados por reacciones que se llevan a cabo a grandes temperaturas y presiones en el interior de la Tierra, lejos de la superficie, de tal forma que hasta la fecha no ha sido posible que el Hombre observe los citados procesos. Sin embargo, las evidencias que han encontrado los geólogos en el campo y en los experimentos efectuados en los laboratorios de los diversos centros investigativos, permiten establecer muchos de los procesos que tienen lugar a gran profundidad debajo de la corteza terrestre, para formar las rocas ígneas que hoy en día adornan los paisajes de la superficie de nuestro planeta. Es importante anotar que algunas rocas ígneas se forman en superficie o a poca profundidad al enfriarse el magma generado en el interior de la Tierra.

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UNIDAD

ROCAS ÍGNEAS

Para llegar al estado físico en que vemos las rocas ígneas en la superficie, ha sido necesario que se desarrollen por lo menos, tres etapas principales a saber: a) Generación del magma. b) Transporte del mismo en el interior de la Tierra. c) Enfriamiento y consolidación del magma. El estudio detallado de estas etapas está fuera del alcance de este libro, cuyo objetivo en esta unidad es apenas iniciar al interesado en el proceso de formación y establecer las evidencias que lo soportan. Por otro lado, varios autores consideran dentro del proceso por el cual se generan algunos granitos, la llamada granitización, aquí catalogada como un proceso de metamorfismo. Para una mayor ilustración se recomienda al lector referirse a los textos de petrología ígnea.

CONCEPTOS SOBRE EL INTERIOR DE LA TIERRA

Fotografía del cono activo del Volcán Galeras, 1989. Tomada del Mapa de Amenaza Volcánica del Galeras (1997)

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Las minas y pozos petroleros que han profundizado en las investigaciones de la corteza terrestre, a duras penas llegan en algunos casos hasta algo más de 8 kilómetros de la superficie, y hasta hoy no ha sido posible ni visitar ni muestrear el interior de nuestro planeta. Téngase en cuenta que el radio terrestre es de 6.371 kilómetros; por lo tanto, tan solo hemos arañado la superficie. La rama de la geología llamada geofísica ha

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distancia de la superficie, se encuentra la zona donde el magma es generado o existe una zona donde las rocas son más plásticas que las de abajo y las de arriba.

UNIDAD

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A partir de evidencias astronómicas, físicas, geológicas y geofísicas, se ha afirmado la teoría que el corazón de la Tierra está compuesto de metales y no de rocas. El hierro sería el principal componente y estaría acompañado por cantidades menores de níquel. Las evidencias astronómicas, están basadas en la composición de los meteoritos y en la velocidad de revolución y rotación del planeta.

Corte esquemático del interior de la Tierra.

podido estudiar indirectamente ese desconocido interior y nos ha proporcionado teorías acerca de su composición. Las evidencias recogidas por la geofísica establecen que la Tierra se puede dividir en tres grandes zonas: La corteza o capa exterior, que es una especie de piel para ella, con un espesor que varía entre unos 5 y 50 kilómetros; el manto con 2.900 kilómetros de espesor y el núcleo, que posiblemente esté constituido por metales y donde se cree que está generándose el campo magnético; el núcleo tiene 3.451 kilómetros de radio. Los resultados de los estudios geofísicos han demostrado que la corteza no es una capa rocosa sólida de espesor continuo, sino que debajo de los continentes es más gruesa que debajo de los océanos y que las ondas sísmicas se transmiten más rápidamente en la corteza debajo de los océanos que en aquella debajo de los continentes; Por lo anterior, geológicamente hablamos de corteza continental y corteza oceánica. Se ha comprobado que la corteza continental es rica en rocas con alto contenido de sílice y aluminio, comunmente de-

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nominada sial. En la parte oceánica las rocas presentan más alto contenido de sílice y magnesio y se le denomina sima. El límite entre la corteza y el manto, bien sea continental u oceánica, lo marca la denominada discontinuidad de Mohorovicic (MOHO). El manto es considerado por muchos autores como una capa de rocas sólidas, que está compuesta principalmente por rocas ultramáficas, como las peridoditas (rocas ferromagnesianas con olivino y piroxeno), que podrían clasificarse como las rocas ígneas más pesadas que existen. La refracción y reflexión de las ondas sísmicas nos indican que el manto tiene varias capas concéntricas. Además, se cree que a unos 100 kilómetros de

Las teorías expuestas por los geólogos respecto de la composición del interior de la Tierra, y basados en los conocimientos actuales, son bastante aceptadas por toda la comunidad científica.

FORMACIÓN DE LAS ROCAS ÍGNEAS Las rocas ígneas se forman al enfriarse el magma, definido como material rocoso móvil y fluido, que ocurre naturalmente, generado en el interior de la Tierra y que es capaz de penetrar o intruir a la fuerza las capas rocosas, o salir a la superficie y derramarse sobre ella. Recordemos que en el capítulo correspondiente a la formación de la

FANERÍTICAS Muy grueso Grueso Fino

> 30 mm. 30 - 5 mm. < 2 mm.

AFANÍTICAS Microcristalinas

Grano sólo reconocido al microscopio

Criptocristalinas

No se reconoce el grano ni al microscopio petrográfico Tamaño de los cristales de las rocas ígneas

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Tierra, pudimos establecer que el interior de la misma se encuentra a grandes temperaturas que permiten la existencia de magma, aunque por la profundidad de su localización, las presiones de confinamiento son tan elevadas que no siempre permiten la fusión. De acuerdo a la profundidad con relación a la superficie terrestre, en la cual tiene lugar el proceso de enfriamiento del magma, las rocas ígneas se clasifican en plutónicas y volcánicas. Muchos autores denominan las rocas ígneas volcánicas como rocas extrusivas y las plutónicas como intrusivas. Las rocas ígneas plutónicas son formadas a considerable profundidad, con enfriamiento lento del magma y su principal característica es poseer cristales de minerales que varían en tamaño entre medio y grueso, mientras que las rocas volcánicas, por lo general, presentan cristales de granos finos a microcristalinos. De acuerdo con el tamaño de los cristales de las rocas ígneas, éstas se dividen en faneríticas, aquellas en que los cristales de sus minerales se pueden reconocer a simple vista, y afaníticas, cuando los crista-

les de sus minerales tan solo se reconocen al microscopio. Esta última relación se explica mejor en la tabla adjunta. Las rocas ígneas volcánicas se derivan del enfriamiento relativamente rápido del magma y a poca profundidad o en la superficie terrestre. A simple vista se caracterizan por cristales finos a muy finos. Más específicamente, las rocas extrusivas son las que han solidificado de magma que sale a la superficie, o de material que ha sido arrojado al aire por los volcanes. Para aquellos que han tenido la oportunidad de ver diversos tipos de rocas ígneas, surge entonces una pregunta. Pero, ¿cómo, a partir, posiblemente, de una misma clase de magma, se encuentran en la superficie rocas ígneas compuestas por distintos minerales? La respuesta se basa en los fenómenos o procesos conocidos como diferenciación y asimilación, que actúan sobre el magma original de una composición determinada. La diferenciación es el proceso en el cual los distintos componentes de una mezcla se separan. La diferenciación fue estudiada y demostra-

da por N. L. Bowen a comienzos del siglo XX, quien comprobó en el laboratorio que cuando un magma se enfría, los minerales que posean los puntos de fusión más elevados forman sus cristales primero que aquellos con puntos de fusión más bajos y comienzan a caer hacia el fondo de la cámara magmática o lugar donde se ha almacenado, emplazado o intruído el magma para enfriarse. Las ilustraciones (a, b, c) nos ayudan a comprender el proceso de diferenciación.

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UNIDAD

ROCAS ÍGNEAS

A medida que avanza el proceso de diferenciación, los cristales de los minerales ferromagnesianos y los ricos en calcio se van separando, convirtiéndose el magma original en un líquido más rico en sílice. Indudablemente la serie de Bowen, como se le denomina al orden de cristalización de los minerales, son más complicadas que esta breve explicación. La otra causa principal para la formación de distintas clases de rocas ígneas a partir de un magma original es la asimilación o proceso por el cual el magma se va contaminando o adquiriendo componentes de las rocas que forman las paredes de la cámara magmática.

Separación de minerales por sedimentación cristalina (Tomada de ciencias de la Tierra una introducción a la geología física, Tarbuck y Lutgens, 1999)

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ROCAS ÍGNEAS PLUTÓNICAS

UNIDAD

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Como casi siempre en la mayoría de las ciencias, los nombres de los diversos elementos que las componen vienen, en general, de la mitología griega o romana y es el caso de las rocas plutónicas, nombre que proviene del dios del interior de la Tierra, Plutón. Éstas se diferencian de las rocas sedimentarias, por la manera como se interrelacionan entre sí los cristales los cuales forman una especie de mosaico y no presentan poros o espacios.

Asimilación de la roca huesped

Formas por medio de las cuales se altera un cuerpo magmático. (Tomada de ciencias de la Tierra una introducción a la geología física, Tarbuck y Lutgens, 1999)

Un magma original se encuentra a muy altas temperaturas, las cuales pueden fácilmente fundir las paredes de la cámara magmática y, así mismo, durante su recorrido hacia la superficie, causar desprendimiento de bloques de las rocas adyacentes, que están conformadas por materiales preexistentes, seguramente mucho más ricas en sílice que en ferromagnesianos y que al fundirlos los asimila (d, e, f). El clásico ejemplo de asimilación sería introducir un cubo de hielo en un café caliente; el hielo se deshace y el café se vuelve más claro o diluido enfriándose parcialmente. Es obvio que este proceso de asimilación tiene sus límites. En el ejemplo del café hay un momento en que si le agregamos más cubos de hielo estos no se disuelven debido a que el café se ha enfriado totalmente. El desarrollo de estos dos principales procesos, seguramente

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acompañados de reacciones más complicadas, dan como resultado la generación de rocas ígneas formadas por mezclas diferentes de minerales.

Sin embargo, es conveniente mencionar algunas de las razones y evidencias que tienen los geólogos para considerar que las rocas plutónicas se han formado a partir del enfriamiento del magma; a este respecto podemos citar lo siguiente: a) Estudios experimentales han demostrado que la mayoría de los minerales que componen las rocas ígneas plutónicas, tan solo se pueden formar a altas temperaturas.

Sección dereacción de Bowen. (Tomada de ciencias de la Tierra una introducción a la geología física, Tarbuck y Lutgens, 1999)

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b) Muchos de los minerales componentes de este tipo de rocas, solamente se forman a altas presiones, lo que implica gran profundidad de enterramiento. c) Se ha podido observar evidencias, en rocas pre-existentes, de rompimiento causado por la penetración (intrusión) de magmas en ellas. d) Las rocas adyacentes, especialmente en las áreas de contacto con las rocas plutónicas, se presentan “horneadas” (metamorfoseadas), formando “aureola de contacto” (f). Por otro lado, los experimentos de laboratorio, al reproducir las condiciones de presión y temperatura a las que se formarían algunas de las rocas plutónicas, e involucrando los mismos materiales, han logrado ayudar al entendimiento del proceso de formación de las rocas ígneas, pero aún no han podido crear o producir una roca ígnea artificial igual al granito. Lo que se ha obtenido es tan solo algunas rocas artificiales con los componentes del granito, pero con el grano muy fino. Se considera que el factor tiempo es fundamental en el citado proceso, ya que una roca plutónica podría requerir hasta más de un millón de años para enfriarse lentamente, y permitir la producción de cristales grandes. Desde el punto de vista químico, los procesos que involucran silicatos se desarrollan muy lentamente y aún se desconoce cuál es el papel que juegan la presión del vapor de agua y los gases en la cristalización de las rocas plutónicas, antes que escapen, generalmente, durante las erupciones volcánicas. Un ejemplo que puede ayudar a visualizar este tipo de problema, se puede analizar cuando en los laboratorios se ha demostrado que la

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roca ígnea plutónica llamada granito puede fundirse a 700 grados centígrados de temperatura cuando involucramos al proceso agua a alta presión. Sin embargo, si no existe agua, la fusión tiene lugar tan solo cuando la temperatura alcanza varios cientos de grados centígrados más.

grandes para ser observados a simple vista. Los lopolitos son fundamentalmente cuerpos con la misma forma de los lacolitos, pero a los cuales se les ha hundido la parte central debido al colapsamiento de los sedimentos y demás rocas que se encuentran encima de ellos.

Las rocas plutónicas en el interior de la Tierra se encuentran en grandes masas en forma de burbujas y el tamaño de su sección puede variar entre algunos cientos de metros cuadrados a varios cientos de kilómetros cuadrados y pueden extender sus “raíces” varios kilómetros debajo de la superficie.

La forma como se ensamblan o se unen entre sí los cristales de los minerales de este tipo de rocas, se llama textura cristalina.

De acuerdo con la forma que adquieren al enfriarse en profundidad, estos cuerpos de roca se llaman plutones si conservan la forma de burbuja; lacolitos cuando intruyen las rocas concordantemente; presentan forma lenticular y la superficie inferior casi plana con carácter circular y con un diámetro no mayor de 8 kilómetros y un espesor que varía desde algunos pocos hasta cientos de metros; son de carácter masivo y los cristales de los minerales que los conforman son lo suficientemente

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UNIDAD

ROCAS ÍGNEAS

Algunas rocas plutónicas presentan a la vista una incipiente formación de capas, como aquellas de las rocas sedimentarias; otras tienen sus cristales alineados en forma casi paralela, sugiriendo que al enfriarse “flotaron” en el magma. Los principales minerales que componen las rocas son el cuarzo (SiO2), el feldespato (el más abundante mineral en la corteza de la Tierra, constituye cerca del 60% de ella y está presente en todos los tipos de rocas) y en menor proporción algunos pocos minerales oscuros llamados máficos. Esta composición rige tanto para las rocas plutónicas como para las volcánicas.

Afloramiento de roca ígnea plutónica. Granito de Pescadero, Santander. Fotografía por Darío Mosquera.

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UNIDAD

En muchos lugares, los cuerpos rocosos plutónicos no presentan la característica forma de burbuja, sino que más bien son alargados o tabulares. Si los afloramientos de una roca ígnea plutónica llegan a ser mayores de 100 kilómetros cuadrados de extensión, ésta se llama batolito y si son menores se denominan stock. Desde el punto de vista geológico, los cuerpos de rocas intrusivas son muy importantes en la corteza terrestre y se conocen como estructuras intrusivas; se clasifican teniendo en cuenta su tamaño, forma y relaciones con las rocas de sus alrededores. Los tres factores anteriores, más la profundidad de enfriamiento, sirven para la clasificación generalizada de las estructuras intrusivas.

Estructuras intrusivas poco profundas Tal como su nombre lo indica, algunas rocas plutónicas se enfrían a tan solo unos pocos kiló-

Dique

Enjambre de diques

metros de profundidad, posiblemente representando una parte atascada en el camino de la salida de las lavas de un volcán. Comparando el tamaño de este tipo de estructuras con el de los plutones, éstas son mucho más pequeñas. A diferencia de lo que ocurre en las cámaras magmáticas profundas, la parte exterior de la corteza terrestre está a más baja temperatura, de tal manera que el magma se enfría y se solidifica rápidamente, dando como resultado rocas de grano muy fino. Entre las estructuras volcánicas poco profundas tenemos: cuellos volcánicos, diques y silos. Los cuellos volcánicos son estructuras intrusivas que se forman al solidificarse el magma en la parte correspondiente al “conducto” de un volcán. Los diques son estructuras tabulares, que se encuentran cortando las capas de las rocas adyacentes, mientras que los silos son concordantes, o siguen la dirección de las capas de las rocas que intruyen.

Rocas superiores deformadas y erodadas

Lacolito

RECONOCIMIENTO E IDENTIFICACIÓN DE LAS ROCAS ÍGNEAS INTRUSIVAS La principal herramienta para la identificación y clasificación de las rocas ígneas es la mineralogía y la textura o apariencia física de la roca, que incluye los aspectos geométricos y las relaciones entre los cristales que la componen, teniendo en cuenta el tamaño y la forma de los mismos. La composición química también da las bases para las distintas clasificaciones. En general, una roca plutónica tiene los cristales de los minerales lo suficientemente grandes para identificarlos a simple vista; sin embargo, no es fácil recordar los nombres de todos los minerales, teniendo en cuenta que los formadores de rocas más comunes son entre 30 y 50; por lo tanto, se han elaborado tablas que ayudan a su clasificación. Hay muchos sistemas de identificación que van desde los más simples a unos bastante complicados. Para nuestro caso, utilizaremos

Lopolito

Diversas estructuras intrusivas (Tomado del atlas de lo extraordinario, la formación de la Tierra vol. 1. 1992

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tan solo una clasificación sencilla, que depende principalmente de la cantidad de minerales félsicos o de color claro y máficos o de color oscuro que contienen hierro, magnesio y calcio (ferromagnesianos) y baja cantidad de sílice (SiO2).

Textura

Por lo anterior, las agrupamos en cuatro categorías: félsicas, intermedias, máficas (o básicas) y ultramáficas (o ultrabásicas). Rocas ígneas félsicas (o ácidas) son aquellas que están compuestas por minerales de colores cla-

Félsicas

*Plutónicas

Granito

**Volcánicas

Riolita

Intermedias

Máficas

Ultramáficas

Granodorita

Diorita

Gabro

Peridodita

Dacita

Andesita

Basalto

Con cuarzo Composición Mineralógica

ros, tales como el cuarzo y el feldespato, que siempre están presentes en cantidades superiores al 65% del total de la roca, pudiendo o no contener minerales máficos. Sus principales exponentes son los granitos y granodoritas, de los cuales existen muchas variedades.

Ortosa > Plagioclasa Ortosa < Plagioclasa Sódica

Sin cuarzo

menos del 5% de cuarzo Principalmente Plagioclasa Intermedia

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UNIDAD

ROCAS ÍGNEAS

Principalmente Plagioclasa Cálcica

Minerales Máficos Solamente

* Rocas de grano medio a grueso, intrusivas ** Rocas de grano fino, extrusivas Clasificación de las rocas ígneas más conocidas basado en el tamaño de los cristales y la composición mineralógica

Identificación de las Rocas Ígneas (las más comunes). TAMAÑO GRANO

MINERALES ESENCIALES

NOMBRE

Medio a Grueso

Cuarzo, feldespato potásico, plagioclasa, puede contener algunos ferromagnesianos como biotita u hornblenda.

Medio a Grueso

Cuarzo ausente, feldespato potásico, muy poca plagioclasa, ferromagnesianos pueden estar presentes.

Medio a Grueso

Cuarzo ausente o en muy poca cantidad, plagioclasa, ferromagnesianos, generalmente hornblenda, en menos del 50%

DIORITA (Andesita)

Medio a Grueso

Cuarzo (menor del 5%), plagioclasa, ferromagnesianos, generalmente piroxenos, en más del 50%.

GABRO (Basalto)

Medio a Grueso

Cuarzo ausente, plagioclasa ausente, ferromagnesianos, olivino y piroxeno.

PERIDODITA

Medio a Grueso

Cuarzo ausente, plagioclasa ausente, ferromagnesianos principalmente piroxenos.

PIROXENITA

Medio a Grueso

Cuarzo ausente, plagioclasa ausente, ferromagnesianos principalmente anfíboles (hornblenda).

HORNBLENDITA

Grueso a muy grueso a veces muy grande, cristales muy bien formados

Pueden estar presentes los minerales que componen cada una de las rocas anteriores, aunque los componentes del granito son los más frecuentes con granos muy gruesos (mayores a 1 cm)

GRANITO (Riolita) SIENITA (Traquita)

PEGMATITA (Al nombre de la roca se le agrega Pegmatita o pegmatítico)

Entre parentesis se han colocado los equivalentes volcánicos de grano muy fino (microcristalino ó criptocristalino).

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Una roca ígnea intermedia, tal como su nombre lo indica es una roca cuyo contenido de sílice (SiO2) total, varía entre 65 y 55%, porcentaje en el cual el cuarzo representa muy poca cantidad y puede llegar a estar ausente en algunos casos; las rocas intermedias tienen minerales máficos o ferromagnesianos. Las dioritas y andesitas representan este grupo de rocas.

hace que éstas se formen a mayores profundidades dentro de la Tierra, posiblemente en el manto.

Las rocas máficas, están compuestas principalmente por minerales máficos o ferromagnesianos y muy poca sílice. A este grupo pertenecen los gabros, los cuales no contienen cuarzo y en ellos los minerales ferromagnesianos son más del 50% del total de la roca.

Distribución y abundancia de las rocas ígneas plutónicas

Por último, las rocas ultramáficas, casi siempre compuestas por minerales ferromagnesianos, son las que contienen menor cantidad de sílice; en este caso por debajo del 45%. Los experimentos de laboratorio han probado que se necesita una temperatura cercana a los 2.000 grados centígrados para fundir las rocas ultramáficas, lo que

Las tablas anteriores ayudan a visualizar esta sencilla clasificación de las rocas ígneas. En ellas se han agrupado tanto las intrusivas como las extrusivas.

Cuando comparamos las diversas clases de rocas que se encuentran aflorando en la superficie terrestre, es difícil calcular cuál es la cantidad relativa de cada una de ellas; sin embargo, lo que sí podemos asegurar es que las rocas sedimentarias tan solo se encuentran en la superficie y máximo a unos pocos kilómetros debajo de ella, puesto que a profundidad los procesos dinámicos de la Tierra, hacen que éstas se transformen y pierdan propiedades que las identifican.

Desaparición de compuestos volátiles de las rocas de la corteza subducida (Tomada de ciencias de la Tierra una introducción a la geología física, Tarbuck y Lutgens, 1999)

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Las rocas ígneas plutónicas más abundantes son los granitos, están localizadas principalmente en la corteza continental; el basalto es más abundante en la corteza oceánica, mientras que las andesitas se encuentran en las cadenas montañosas jóvenes. En Colombia las rocas ígneas están localizadas principalmente en las cordilleras Central y Occidental; en la parte norte de la Cordillera Oriental; en la Sierra Nevada de Santa Marta; en el Escudo de Guayana, en los alrededores de Puerto Carreño, en las cercanías de Mitú en el Vaupés y al sur de Puerto Inírida en el Guainía. El mapa geológico de Colombia nos permite visualizar las zonas del país donde se encuentran en la superficie las diferentes clases de rocas, entre ellas, las ígneas.

LAS ROCAS EXTRUSIVAS O ROCAS VOLCÁNICAS Como se dijo anteriormente, una roca ígnea volcánica o extrusiva es aquella que se ha formado por el enfriamiento relativamente rápido del magma que ha ascendido desde el interior de la Tierra, hacia la superficie terrestre. Estas rocas se caracterizan, generalmente, por la presencia de cristales muy pequeños contenidos en una masa, llamada matriz, que puede ser vítrea o cristalina, pero de tamaño de grano tan fino que a veces no se puede distinguir a simple vista sus componentes. Debido a estas características texturales, las rocas son llamadas afaníticas. Las rocas volcánicas se diferencian de las rocas plutónicas por el tamaño de los cristales que las conforman. La composición química no es el parámetro que permita diferenciar estos dos tipos de rocas ígneas, ya que se pueden encontrar rocas vol-

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ROCAS ÍGNEAS

Basalto (Ipiales, Nariño) Andesita (Ibague, Tolima)

Dacita (Bolivar, Cauca)

Principales tipos de rocas ígneas (Tomado del Museo de INGEOMINAS).

cánicas y plutónicas de composición tanto ácida como básica y de composiciones intermedias. Los magmas que son generados por fusión parcial de las rocas, debido a las altas temperaturas y presiones a profundidades de 100 a 300 km, ascienden desde la base de la Corteza o desde el Manto superior, debajo del límite de la Litosfera. Según el grado de fusión y el grado de evolución magmática, los magmas van a tener diferente composición química, lo cual permitirá definir diferentes tipos de magmas, que a su vez generarán diversos tipos de rocas volcánicas. Así, el magma ácido, es decir, el que presenta un contenido de sílice (SiO2) mayor de 60 - 70 %, producirá riolitas, mientras que a partir de un magma básico, es decir, el que tiene un valor de SiO2 de 45 - 55%, se originarán basaltos. Hay un tipo de roca volcánica intermedia entre estos dos tipos, llamada andesita, y puede ser el resultado de mezcla de los dos tipos de magmas antes mencionados o por diferenciación a partir de un magma básico primario.

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Desde la prehistoria el Hombre ha experimentado ante los volcanes diversas emociones, curiosidad, terror, fascinación, deleite, veneración, y con el pasar de los tiempos

ha comprendido la necesidad de protegerse de sus amenazantes erupciones. El primer registro conocido de un volcán se encuentra en un mural de 8.000 años de an-

En la antigüedad se creía que los volcanes estaban habitados por dioses poderosos. Vulcano fue uno de ellos. (Tomado de Fisher, Heiken and Hulen, 1997)

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tigüedad, donde aparece representada de manera rústica una erupción del Hassam Dag, cerca de Çatal Hüyük (Turquía). En la mitología grecorromana se encuentran relatos que hablan del dios Hefestos o Vulcano, quien en las profundidades de un volcán se dedicaba a forjar en su fragua, las armas y otro tipo de artículos para las demás deidades del Olimpo. El poeta Píndaro relata en una de sus obras lo que probablemente corresponde a una erupción del Etna, en el año 479 AC. El monte Etna, en Sicilia, aparece entonces como el pilar del cielo, desde el cual salían fuego y grandes ruidos. Píndaro describe cómo durante el día las corrientes de lava se escurrían montaña abajo, mientras en la noche bloques al rojo vivo eran arrojados al aire, rodando posteriormente por la montaña para hundirse en las profundidades del mar. Otras leyendas de la mitología griega hablan de Tifón, gigan-

te de cien cabezas hijo de Gea y Tártaro, quien se rebeló contra Zeus, pero fue vencido por éste, siendo posteriormente arrojado a las profundidades del Tártaro (el infierno) desde el monte Etna. Todas estas historias y leyendas dejan ver cómo en la antigüedad, los volcanes fueron considerados como el hogar de deidades, en algunos casos muy temperamentales, o como puertas que conducían al infierno. En algunos casos a estos dioses, diosas o demonios se les ofrecía plegarias u ofrendas, incluso sacrificios humanos, para apaciguar su ira. Es el caso de la diosa Pelée, que según la tradición en las islas Hawaii, habitaba en la cima del volcán Kilauea. En la mitología romana está el mencionado dios Vulcano, que vivía en uno de los volcanes de la islas Eólicas. En el Japón el Fujiyama es considerada una montaña sagrada y es centro de peregrinación

Víctima de la erupción del Vesubio que en el año 79 D.C. destruyó a Pompeya y Herculano, ciudades del antiguo Imperio Romano. (Tomado de Horst Rast, 1980)

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y de turismo. En Colombia está el volcán Nevado del Huila, en el cual, según la tradición del pueblo indígena paez, que ha vivido a su sombra durante varios siglos, habitaba un ser mítico poderoso llamado Ec’the; los paeces debían guardarle fidelidad, de lo contrario serían castigados con temblores de tierra o reventando las aguas. El primer testimonio conocido de un testigo directo de una erupción se debe a Plinio el Joven, quien proporciona un completo relato sobre la erupción del Vesubio, en el año 79 DC, que destruyó las ciudades italianas Pompeya y Herculano y en la cual pereció su tío, Plinio el Viejo. En la obra de Julio Verne “Viaje al Centro de la Tierra”, de mediados del siglo XIX, se relata la aventura fabulosa de un viaje al interior de la Tierra de dos geólogos y un guía islandés; empieza en un volcán de Islandia y termina en el Estrómboli, volcán italiano de las islas Eólicas. Actualmente, uno de los máximo adelantos tecnológicos en la vulcanología es la fabricación del robot Dante, que puede tomar muestras y la información necesaria en aquellos sitios de los volcanes donde estaría en peligro la vida de los científicos. Durante los siglos XVII – XVIII se estableció una fuerte controversia entre dos escuelas diferentes dentro de la geología: los Neptunistas, para los cuales los volcanes carecían de importancia y correspondían a un fenómeno escaso y muy joven en la historia de la Tierra, y por otro lado los Plutonistas que consideraban a los volcanes como rasgos muy importantes y extendidos sobre la superficie de la Tierra y cuyos orígenes se hallaban debajo de la corteza terrestre.

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ROCAS ÍGNEAS

Forma típica de un volcán, como un cono. En este caso del volcán Shishaldin, en Alaska. (Tomado de Green and Short, 1991). No se coloco un ejemplo de Colombia puesto que aquí no existen volcanes cónicos con la forma tan bien definida).

En el siglo XX, principalmente en su segunda mitad, fueron grandes e importantes los avances en el estudio y entendimiento del fenómeno volcánico. En ello han jugado un papel importante, el impacto que sobre la sociedad han tenido algunas erupciones catastróficas en los últimos años y los adelantos tecnológicos en diferentes áreas de las geociencias, como la geoquímica y la geofísica, que han permitido dar respuesta a muchas de las preguntas que los volcanes han suscitado. En la Cordillera de Los Andes, uno de los sistemas montañosos más

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jóvenes del mundo, su evolución desde el Eoceno (desde hace 53 Ma) se ha caracterizado no sólo por importantes procesos de deformación y plegamiento de las rocas, sino por grandes episodios magmáticos con la subsecuente generación de rocas plutónicas y volcánicas. Entre las manifestaciones de la energía de la naturaleza más espectaculares, terroríficamente bellas y generalmente destructiva está la erupción explosiva de un volcán. Cuando se piensa en volcanes, viene a la mente no sólo la imagen de una montaña solitaria

y quieta con forma cónica, más o menos simétrica, sino tambien la de inmensos nubarrones de gas y cenizas arrojados a la atmósfera o ríos de lava al rojo vivo, que salen desde una abertura en la superficie de la Tierra, la cual puede estar en la cima de una alta montaña, que parece quererse auto-destruir o en sitios tan bajos que sólo alcanzan unos pocos metros sobre el nivel de la superficie terrestre. El volcanismo tampoco es un fenómeno exclusivo del planeta Tierra, se tienen claras evidencias de volcanismo en otros sitios del Sistema Solar, como es el caso de la luna Io del planeta Júpiter.

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Erupción en el cráter Arenas del Volcán Nevado del Ruiz. (INGEOMINAS)

Desde hace 4.000 millones de años el volcanismo ha jugado un papel importante en la evolución geológica y biológica de la Tierra. Se ha establecido que probablemente una sucesión enorme de volcanes activos, después de miles de erupciones, aportaron el agua de los océanos y los gases de la atmósfera primitiva. Una de las teorías que explica la extinción de los dinosaurios se atiene a erupciones masivas que causaron el enfriamiento de la Tierra. Más recientemente se ha visto cómo grandes erupciones pueden afectar el clima global, como sucedió en 1883 después de la erupción del Krakatoa, en Indonesia, que pro-

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dujo cambios climáticos en Europa y América, con inviernos más fuertes y prolongados. En la historia de la humanidad son tristemente célebres, además de la erupción del Vesubio, en Italia, que destruyo a Pompeya y Herculano, en el 79 DC, entre otras, la erupción del Mont Pelé, en Martinica, en 1902, que destruyó el puerto de Saint Pierre causando más de 20.000 muertes, y la erupción del volcán Nevado del Ruiz, en Colombia, que a pesar de haber sido una erupción pequeña, ocasionó en 1985 aproximadamente 25.000 muertos, al quedar sepultada por un lahar la población de Armero.

¿Qué es un volcán? La definición más simple que se podría dar es la siguiente, un volcán es cualquier abertura o agujero en la corteza terrestre, a través del cual asciende magma desde el interior de la Tierra hasta su superficie y la atmósfera. Pero esta definición, a pesar de no ser incorrecta, se queda corta, pues limita la imagen de volcán a sólo uno de los rasgos que caracterizan la estructura de un aparato volcánico, es decir, el cráter. La palabra volcán designa, entonces, no sólo una geoforma superfi-

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cial, resultado de procesos exógenos, sino a un aparato eruptivo reflejo de fenómenos endógenos, es decir, al interior de la Tierra. Un volcán es algo más que una “elegante montaña en forma de cono” muy frecuentemente asociada a paisajes cubiertos de nieve y nubes, debido a las grandes alturas que muchas veces puede alcanzar. El cráter de un volcán es ese lugar en la superficie de un continente o del fondo del océano, por el cual es expulsado el magma, es decir, esa mezcla de roca fundida, partículas sólidas y gases calientes, producto de la fusión parcial de las rocas en el Manto superior o en la base de la Corteza y que logra ascender, desde el interior de la Tierra, debido a su menor densidad y a la disminución de la presión, por grietas, fracturas, fisuras o fallas, hasta alcanzar la

superficie y atmósfera terrestres. Una erupción puede ser efusiva cuando se da en forma de derrames suaves de lava sobre el terreno; o como una expulsión violenta hacia la atmósfera de material sólido y fragmentado mezclado con gases, denominada erupción explosiva. El volcanismo es el proceso por el cual, fundamentalmente, el magma del interior de la Tierra sube a la superficie y es derramado sobre ella o es arrojado a la atmósfera.

Partes o estructura interna de un volcán Un aparato volcánico esta constituido por una estructura fundamental: El cráter, que es el orificio o abertura por donde sale el magma.

Cuello volcánico

Lacolito

Cráter Parástico con flujo de lava

Geyser Flujos de lava

Estructura de un volcán. (Tomado deCosmos, Carl Sagan, 1989)

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El cono o edificio volcánico, que es el resultado de la acumulación del material eruptado alrededor del cráter. La cámara magmática, que corresponde al reservorio interno donde se acumula el magma.

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ROCAS ÍGNEAS

El cuello o chimenea, que es el conducto que comunica la cámara magmática con el cráter. Hay otros rasgos que no siempre están presentes, pero que son típicos y a veces muy sobresalientes, como, por ejemplo, la caldera, que tiene un diámetro mayor que un cráter y se genera por hundimiento o desplome del edificio volcánico; por otro lado, muchos volcanes presentan cráteres secundarios o adventicios, tambien llamados parásitos. El volcán Nevado del Ruiz, en Colombia, tiene un cráter principal llamado Arenas y dos cráteres secundarios denominados La Olleta y La Piraña. Por lo general, el cráter está en la parte más alta del edificio o cono volcánico, el cual es el resultado de la acumulación del material volcánico de sucesivas erupciones durante pocos, cientos, miles o incluso millones de años. En la cámara magmática el magma puede permanecer almacenado por poco o mucho tiempo, en cuyo caso podrá sufrir cambios progresivos o maduración (diferenciación magmática). Tanto el cuello volcánico como los demás conductos y la cámara magmática pueden tener formas geométricas complicadas. Durante una erupción explosiva se destaca un componente importante y es la columna o nube eruptiva o columna de erupción que es el volumen de gases, líquidos y sólidos que salen de manera violenta a través del crá-

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Localización de los volcanes del mundo (Tomado de ciencias de la Tierra una introducción a la geología física, Tarbuck y Lutgens, 1989).

ter de un volcán y entran en la atmósfera, donde adquieren una forma de hongo.

Localización de los volcanes y la tectónica de placas En el mundo hay por lo menos 1.500 volcanes activos. La mayoría de los volcanes de la Tierra aparecen en cinturones o cadenas lineales o arqueadas, como especies de rosarios, como en el caso del Cinturón de Fuego Circumpacífico que va desde la Patagonia, pasando por Alaska y el estrecho de Bering hasta el suroriente de Asia. Los volcanes se pueden encontrar en los límites de placas litosféricas, ya sea que éstas se choquen o separen, o al interior de una placa tectónica. Muchas veces en los volcanes de zonas de choque de placas, las erupciones son más espectaculares y destructivas, aunque pueden permanecer inactivos por

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siglos, al cabo de los cuales despiertan de forma extremadamente violenta. - Volcanes de Zona de Subducción: Esta es la zona donde dos placas convergen o chocan, de tal forma que una de las dos, la más densa, se desliza debajo de la otra y desciende hasta el Manto. Se generan arcos de islas (Japón) cuando chocan dos placas oceánicas, o se forman cinturones volcánicos en cordilleras (Los Andes) cuando chocan una placa oceánica y una placa continental. Los volcanes se ubican en la placa que permanece “flotante” y se localizan aproximadamente a 200 km desde la fosa oceánica o lugar de choque de las placas. Como ejemplos están el Chimborazo, el Cotopaxi y el Nevado del Ruiz en Los Andes; el Estrómboli, Vesubio y Etna en Italia. - Volcanes de Zona de Distensión (o de Rift): Corresponden a los bordes de placas divergentes, es decir, que se separan la una respecto de la otra. El magma asciende des-

de el Manto superior. Pueden estar tanto en el fondo oceánico (Dorsal Mesoatlántica, en la mitad del océano Atlántico) o sobre corteza continental (el “Rift-Valley” en África Oriental). En el caso de las dorsales oceánicas, algunos de los volcanes alcanzan a salir por encima de la superficie del agua y se forman islas, como Islandia. - Volcanes de Punto Caliente (o de Hot Spot): Son los volcanes de intraplaca oceánica o continental. Aunque conforman el menor porcentaje de volcanes del mundo, corresponden en algunos casos a los volcanes más grandes sobre la superficie de la Tierra, como el Mauna Loa y el Kilauea en las islas Hawaii. Al igual que los volcanes de rift, el magma asciende desde el Manto, pero en este caso la placa litosférica que se encuentra encima se mueve con respecto al punto caliente en el Manto, de tal manera que en la superficie de la placa se va formando un “rosario” de volcanes submarinos, quedando los más viejos, más lejos del sitio actual de salida del magma.

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Volcán Cumbal (Tomado de nuestro patrimonio, 100 tesoros de Colombia, el Tiempo, 2001)

Formación de un volcán Ya sea en zona de subducción, zona de distensión o punto caliente, el proceso básico de formación de un volcán es más o menos el mismo. El gran calor en el interior de la Tierra funde parcialmente las rocas de la base de la Corteza terrestre, del Manto superior o de la placa que subduce en una zona de subducción. Este fenómeno está asociado muchas veces a procesos de descompresión o disminución de la presión litostática a profundidades entre 100 y 150 km. El magma gana volumen y, al ser menos denso que su entorno, asciende aprovechando zonas de debilidad en la corteza, como fracturas o fallas. Al estar más arriba, dentro de la Corteza, a pocos kilómetros o decenas de kilómetros de profundidad, el magma encuentra sitios donde logra acumularse, se forman las cámaras magmáticas. El magma al ir ascendiendo puede fundir parte de la roca circundante y es así como puede variar en algo su composición original. Después de un tiempo, la presión de gases volcánicos acumulada en el conducto llega a un punto tal que provoca una explosión o emisión del magma de forma violenta o relativamente suave. Con el transcurso del tiempo, y

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gracias a sucesivas erupciones, se construye el cono volcánico, el que en caso de una gran explosión puede destruirse para dar origen a una caldera. Hay casos en los que una sola erupción construye un único cono de material volcánico fragmentado, llamado cono de escoria.

¿Qué es una erupción o cómo hacen erupción los volcanes? El magma, esa masa natural de roca fundida, es una mezcla viscosa y caliente (750 - 1.250ºC) generada, como ya se ha dicho, por fusión parcial de las rocas a altas temperaturas y presiones en el interior de la Tierra; está compuesto por fase líquida rica en sílice, fases sólidas (cristales en suspensión y fragmentos de roca) y fases gaseosas (H2O, CO2, H2S, SO2, F, Cl, Br y otros). Estos gases permanecen disueltos en la fase fundida mientras el magma está sometido a altas presiones, en zonas profundas del interior de la Tierra. A medida que el magma asciende, disminuye la presión que ejerce el entorno sobre él, y los componentes gaseosos empiezan a separarse de las demás fases con-

tenidas en el magma. En zonas más someras el magma alcanza el nivel de saturación en volátiles y éstos se separan casi completamente, en un fenómeno llamado vesiculación, similar a la generación de burbujas en una botella de soda o de champaña, al ser agitadas; llega un punto en el que la presión que las burbujas de gases volcánicos ejercen es tal, que el magma se fragmenta en mil pedazos y finalmente gases y magma fragmentado son expulsados a través del cráter en una erupción volcánica.

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ROCAS ÍGNEAS

Una erupción es menos a más violenta dependiendo de varios factores como la temperatura, la densidad, el contenido de volátiles y la viscosidad, que a su vez depende de la composición del magma, la temperatura y la presión. A veces, se dice que un volcán tiene un carácter definido dependiendo de la composición del magma que hace erupción. Cuando los magmas son ácidos, o sea, ricos en SiO2, las lavas son muy viscosas y ricas en volátiles y se generan erupciones explosivas que son erupciones violentas, principalmente en forma de explosiones de gases y piroclastos. Los volcanes construidos son frecuentemente muy altos y de laderas muy pendientes. La mayoría de los volcanes de Los Andes corresponden a este tipo de volcanismo. Por el contrario, si los magmas son básicos, es decir, con un bajo contenido de SiO2, las lavas son muy fluidas y más pobres en volátiles; las erupciones son suaves en forma de derrames o coladas de lavas que se desplazan por el terreno como ríos de roca al rojo vivo; las explosiones son muy escasas y pequeñas; son las erupciones efusivas. Los basaltos son las rocas que resultan al solidificar la lava

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y los volcanes son de poca altura y de laderas suaves. El ejemplo típico es el volcán Kilauea en Hawaii.

Productos volcánicos Durante las erupciones se originan diferentes tipos de productos volcánicos, sólidos, líquidos y gases, los cuales son emitidos, transportados y depositados de diferentes maneras. El magma puede salir en forma de lava o ser fragmentado en el proceso de expansión de los gases al disminuir la presión, y cada fragmento resultante se denomina piroclasto. Una pómez es un fragmento volcánico vítreo, de composición ácida, con gran cantidad de poros y vesículas, por lo que puede flotar en el agua y es de color blanco a diferencia de la obsidiana que es un vidrio masivo de color gris oscuro o negro. De acuerdo al tamaño los piroclastos se dividen en bombas o bloques, lapilli, ceniza y polvo volcánico. Las bombas y bloques, de más de 64 mm, son fragmentos de pómez o de roca, respectivamente, arrojadas al aire; las bombas lo hacen en estado pastoso y al girar en el aire adquieren formas esféricas u ovaladas. Los fragmentos de pómez o de roca que están entre 64 y 2 mm son denominados lapilli. Las partículas de menos de 2 mm son las cenizas; corresponden a minúsculos fragmentos de pómez, de roca o a cristales individuales. Las cenizas más gruesas caen más pronto y más cerca del cráter, mientras que las cenizas finas permanecen más tiempo en el aire y pueden caer incluso a miles de kilómetros de distancia del cráter. En algunas erupciones muy violentas las cenizas y el polvo volcánico logran dar varias vueltas alrededor de la Tierra. El polvo volcánico corres-

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ponde a partículas de menos de 1/ 16 de mm. 1) Flujos de lava: cuando el magma sale suavemente a través del cráter de un volcán en forma de coladas; su trayectoria y velocidad dependerán de la topografía, de la pendiente del terreno, de la cantidad de lava emitida y de la viscosidad. Pueden ser muy fluidas o muy viscosas. Pueden, por lo tanto, solidificar de diversas formas, en función del grado de viscosidad: lavas pahoehoe o cordadas, lavas aa o lavas en bloque. Puede suceder que las lavas al enfriar desarrollen fracturas distribuidas en forma columnar formándose así las llamadas calzadas de gigantes. Cuando una lava solidifica en el fondo del mar, se desarrollan formas de almohadillas, conocidas como pillow lavas o lavas almohadilladas. En caso de que no se desarrolle ninguna estructura especial se puede hablar simplemente de lavas masivas.

2) Flujos piroclásticos: son productos de una erupción explosiva; están constituidos por una mezcla de abundantes fragmentos piroclásticos y gas caliente (300 a 800ºC) que se desplaza a grandes velocidades (100 a 300 km/h) por la ladera de un volcán, y sigue preferentemente las depresiones topográficas. Se forman cuando una columna eruptiva pesada y densa se desploma o por una explosión dirigida lateralmente. Los más veloces pueden superar barreras topográficas de centenares de metros de altura. Son el fenómeno más destructivo y mortal de todos los productos volcánicos. 3) Caídas piroclásticas o lluvias piroclásticas: corresponde al material expulsado hacia la atmósfera durante una erupción explosiva, el cual es emitido verticalmente en forma de una columna eruptiva hasta alturas estratosféricas, para ser luego transportado lateralmente por el

Lavas solidificadas de la isla Gorgona. Fotografía tomada por Margaret Mercado.

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viento y depositados por su propio peso. El material más fino (cenizas y polvo volcánico) es arrastrado o sostenido por mucho más tiempo en el aire, e incluso pueden dar la vuelta al mundo, mientras los más pesados y grandes (bloques, bombas y lapilli) caen más rápido y cerca al cráter. Los proyectiles balísticos son fragmentos volcánicos arrojados al aire siguiendo una trayectoria similar al movimiento parabólico de un proyectil de cañón. 4) Flujos de lodos o lahares: corresponden a una mezcla de material volcánico, rocas no volcánicas y agua, que fluye a lo largo de los valles de ríos y quebradas. Normalmente se producen en la cima de los volcanes o cerca de ella. Se originan cuando una erupción rompe un lago en la cima volcánica o cuando el calor hace que la nieve y el hielo de los glaciares que cubren algunos volcanes se derrita. Estos volúmenes de agua se unen al material volcánico y se forma así una pasta densa, parecida al cemento mojado, capaz de arrastrar todo lo que encuentra a su paso (rocas, árboles, suelos, construcciones). Se pueden desplazar a gran velocidad (a más de 50 km/h) bajando por las depresiones y valles como ríos de lodo y piedra. En algunas ocasiones se forman como una consecuencia secundaria de otro tipo de fenómeno volcánico, como un flujo piroclástico o cuando intensas lluvias caen sobre depósitos de una erupción reciente y el material piroclástico muy suelto es fácilmente arrastrado. Pueden recorrer cientos de kilómetros de distancia y son muy destructivos. La población de Armero fue sepultada por un flujo de lodo que se originó en la

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cima del volcán Nevado del Ruiz en 1985. 5) Gases: como ya se ha dicho, el magma contiene disueltos gran cantidad de gases y cuando hay una erupción éstos son liberados. El principal gas, y el más abundante que sale de los volcanes, es el vapor de agua. Algunos de los gases son muy tóxicos y ponen en peligro la salud y vida de personas y animales y pueden destruir cosechas. Los gases de carbono son inodoros e incoloros, casi indetectables y pueden ser muy peligrosos, pues por su densidad se acumulan en las depresiones y descienden hasta poblaciones cercanas y causan la muerte de personas y animales, como sucedió en una pequeña población, cerca al Lago Nyos en la cima de un volcán en Camerún, en la cual murieron todos sus habitantes en 1986. Los gases de azufre tienen un olor irritante e insoportable (como huevos podridos). Algunos gases volcánicos más frecuentes son: monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), ácido sulfhídrico (H2S), ácido clorhídrico (HCl), bióxido de azufre (SO 2 ) y ácido fluorhídrico (HF). Ocasionalmente se pueden mezclar los gases y las cenizas de una erupción con las aguas de las lluvias, convirtiéndose en lluvias ácidas nocivas. Hay otros fenómenos asociados a la actividad volcánica, que eventualmente pueden acompañar o anteceder a una erupción. Los temblores o sismos volcánicos anuncian, a veces, la ocurrencia de una erupción. Cuando el magma asciende, el choque con las rocas encajantes en la cámara magmática y en el conducto genera este tipo de temblores que sólo pueden ser

sentidos cerca al cráter o registrados por sismógrafos. No es extraño que se desaten tormentas eléctricas cuando hace erupción un volcán, pues los gases y vapores hacen que el aire pueda conducir electricidad, debido al incremento de electricidad estática producida al rozarse las pequeñas partículas arrojadas en las nubes de cenizas, lo que produce descargas eléctricas que se manifiestan como rayos y relámpagos. Igualmente se facilita la formación de fuertes aguaceros, gracias a que las finas partículas volcánicas sirven como núcleos para la condensación de gotas de agua.

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ROCAS ÍGNEAS

Cuando los depósitos de cenizas y lapilli de caídas piroclásticas se consolidan, se forman rocas piroclásticas compactas llamadas tobas. Las ignimbritas son rocas que se originan a partir de flujos piroclásticos voluminosos y tan calientes que al consolidarse sus componentes se sueldan entre sí, dándole un aspecto muy compacto.

Clasificación de los volcanes Son diversos los criterios utilizados para establecer diferentes tipos de volcanes. Hay, además, una clasificación de erupciones basada en el grado de explosividad de las mismas, que a su vez permite tipificar algunos volcanes que se caracterizan por determinado tipo de erupción. - Según la posición geográfica, los volcanes pueden ser: submarinos, cuando se encuentran por debajo del nivel del mar; es el caso de la gran mayoría de volcanes de las dorsales oceánicas y de puntos calientes; o subaéreos, cuando su edificio se construye sobre la superficie de los continentes; se incluyen aquí las islas volcánicas.

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- Según el estado de actividad, hay quienes han considerado que los volcanes tienen comportamientos tan diversos como la misma naturaleza humana y se ha usado términos antrópicos (vivo, despierto, latente, dormido, muerto, extinguido, activo, sin descanso, en reposo). Pero ante la necesidad de estandarizar y unificar definiciones se han establecido dos términos concretos: volcán activo es aquel que ha entrado en erupción en época reciente y se señala como límite temporal el comienzo del Holoceno, o sea, hace 10.000 años, después de la ultima glaciación. Se habla de volcán extinguido, cuando no tiene ninguna probabilidad de entrar en erupción. Un volcán en erupción es un volcán activo que presenta actividad actual. Por el contrario, un volcán en reposo es aquel volcán activo que no presenta actividad eruptiva en la actualidad. - Según el tipo de productos o el tipo de erupciones predominantes, se puede hablar de volcanes efusivos, en los que dominan las erupciones efusivas; son típicos en estos casos las coladas, los “lagos” y fuentes de lavas. Por otro lado, están los volcanes explosivos, en los cuales son predominantes las erupciones explosivas. Cuando un volcán se desarrolla por acumulación sucesiva de material proveniente de erupciones explosivas y efusivas recibe el nombre de volcán compuesto o estratovolcán. - Según la morfología o estructura volcánica, se definen: complejo volcánico, constituido por varios volcanes relacionados íntimamente en el espacio y en su génesis. Un estratovolcán, como se indicó antes, resulta de la acumulación alterna de material volcánico fragmentado y flujos de lavas y normalmente se presentan como edificios volcánicos ais-

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lados y de gran altura. El volcán caldera o somma es un volcán que contiene a otro dentro de su estructura caldérica. Se denomina volcán de escudo, al que presenta una forma de escudo de pendientes suaves y muy extensas, formado a partir de lavas muy fluidas que se derraman en todas las direcciones. Un domo es un cuerpo de lava muy viscosa que puede bloquear o sellar un cuello volcánico. Un maar es un cráter relativamente redondeado formado durante una erupción simple o varias erupciones de corta duración; en la formación de un maar juega un papel importante el agua que actúa como agente productor de la erupción. Se le asigna el nombre de cono o anillo piroclástico a la acumulación de material volcánico fragmentado producido por erupciones explosivas de origen magmático con poca intervención de agua; presentan formas cónicas o de anillos. Un volcán monogénetico es aquel que se forma a partir de una única erupción, que frecuentemente deja alrededor del orificio un pequeño cono volcánico. Se llama campo volcánico a la extensa área donde el volcanismo no se presenta concentrado en un único edifico, sino disperso normalmente en forma de numerosos volcanes monogéneticos. Hay otras formas volcánicas menores, generadas normalmente en las zonas volcánicas gracias al calentamiento y evaporación de las aguas circulantes, por transferencia de calor desde el cuerpo de magma. Esta agua y vapor se unen a los gases provenientes directamente del magma y se filtran por los poros y grietas de las rocas. Al salir a la superficie mana esta agua o se condensan los gases y vapores y se forman las fuentes

termales o emisiones de aguas calientes, que pueden ser ácidas, si son ricas en dióxido de carbono, o sulfurosas, si son ricas en sulfuros de hidrógeno. Una fumarola consiste en la emisión de vapor de agua y dióxido de carbono principalmente, a baja temperatura. Las solfataras son fuentes de vapor de agua y gases ricos en azufre. Los géiseres son surtidores de agua y vapor caliente que hacen erupción intermitentemente; las condiciones necesarias para que se pueda dar este fenómeno es la presencia de suficiente agua subterránea en una fisura y de una fuente de calor bastante cercana a la superficie. El agua, al ganar presión por sobrecalentamiento, es lanzada como un chorro hacia la atmósfera, mientras la fisura es nuevamente rellenada por agua subterránea y el ciclo se repite. Como se indicó antes, los volcanes se caracterizan por un estilo eruptivo o tipo de erupciones volcánicas predominantes y que han sido definidos en volcanes clásicos. Las erupciones se pueden clasificar según el grado creciente de explosividad, el cual es función de la composición, viscosidad y profundidad del magma. Los principales tipos de erupciones son: - Tipo fisural o islandés: se caracterizan por la emisión suave de lavas calientes muy fluidas desde fisuras longitudinales. Las lavas, al extenderse sobre el terreno por decenas de kilómetros cuadrados y solidificarse, constituyen compactas y extensas capas horizontales de roca. Localmente pueden surgir surtidores o fuentes de lavas. Ejemplo de este tipo de erupción se presentan en el volcán Krafla en Islandia. Los de mayor dimensión se dieron en la antigüedad, en algunos casos alcanzaron áreas de más 50.000 km2, en las llamadas planicies basálticas

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del Decán (India) y del Paraná (Brasil). - Tipo Hawaiano: normalmente empiezan con un estado fisural en pequeñas elevaciones en zonas de debilidad donde hay fallas o fracturas, por donde son emitidos grandes volúmenes de lavas fluidas que viajan a grandes velocidades y luego evolucionan a estados de erupción por conducto central. Forman edificios volcánicos voluminosos, con una altura muy pequeña si se compara con la gran extensión de su base. Predominan las coladas rápidas y surtidores de lavas. Los volcanes así formados poseen cráteres centrales, los cuales pueden albergar lagos de lavas, pueden tener tambien varios cráteres secundarios. En los surtidores de lavas se producen fragmentos redondeados aéreos y pequeñas salpicaduras que caen cerca al cráter. El material se acumula principalmente hacia la cima, cerca al cráter central, lo que le otorga la forma típica que parece un escudo. Ejemplos de este tipo son los volcanes Kilauea y Mauna Loa en Hawaii. - Tipo Estromboleano: se caracteriza por pequeñas erupciones explosivas intermitentes de gases y jirones pastosos de lava menos fluidas, que se suceden a intervalos de minutos u horas. Los volcanes así construidos tienen formas cónicas típicas y un único centro emisor o conducto. Estos volcanes están casi continuamente en actividad, y permanecen en erupción a veces por espacio de decenas, cientos y aun miles de años. En cada explosión son arrojados a la atmósfera fragmentos parcialmente solidificados de lava, cenizas y gases, tambien pueden surgir coladas y surtidores de lavas. El ejemplo por excelencia es el volcán Estrómboli, en Italia.

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-Tipo Vulcaniano: ocurren potentes explosiones de roca fundida, partículas sólidas y gases calientes que son expulsados hacia la atmósfera en forma de nubes oscuras de cenizas o columnas eruptivas de algunos kilómetros de altura; normalmente, esta explosión violenta se da en una etapa inicial que luego es sucedida por posteriores coladas de lavas lentas y espesas. En este régimen eruptivo las lavas son más viscosas que en los tipos anteriores. La columna eruptiva puede a veces colapsar y se producen así flujos de piroclastos. La forma típica es la de estratovolcán. En Colombia, el volcán Galeras presenta este tipo de erupciones. - Tipo Peleano: son extremadamente destructoras; son típicas en ellas las nubes ardientes, que son inmensas oleadas de cenizas volcánicas incandescentes y gases muy calientes y que al ser más pesadas que el aire se precipitan velozmente, a más de 100 km/h, por las laderas del volcán, no alcanzan a formar una columna eruptiva importante. El magma, a partir del cual se generan estas masas densas y calientes de material volcánico fragmentado, es muy viscoso y no permite la generación de importantes coladas de lavas; son predominantes las erupciones explosivas. El volcán Pelée, presentó en 1902 una erupción de este tipo que destruyó la ciudad de Saint Pierre. - Tipo Pliniano: este tipo de erupción es el más violento de todos. En este caso, inmensas explosiones de grandes volúmenes de material volcánico, precedidas o acompañas por fuertes ruidos y movimientos del terreno, generan grandes columnas eruptivas que en algunas ocasiones pueden llegar hasta la estratosfera. El área afectada es muy extensa, incluso

puede alcanzar lugares que están muy retirados de las vecindades del volcán. El material más fino es acarreado por el viento para luego caer sobre el suelo en forma de espesas capas que cubren el terreno. Cuando la columna eruptiva está muy cargada, se desploma por su propio peso y se desliza sobre la superficie del terreno circundante al cráter, y forma así los flujos piroclásticos. A veces son tan violentas las erupciones que el cráter o parte del edificio pueden ser destruidos. En algunas ocasiones, la cámara magmática queda prácticamente desocupada, por lo que el edificio colapsa y se originan extensas depresiones o calderas. La energía de una erupción de este tipo proviene de la ebullición o vesiculación explosiva de los gases disueltos en un magma muy viscoso. En Colombia, volcanes como el Machín y el Azufral han sufrido este tipo de erupciones.

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ROCAS ÍGNEAS

Volcanes colombianos El volcanismo ha sido un fenómeno que se ha dado desde tempranas épocas en la historia geológica de Colombia. Desde el Precámbrico hasta el Cuaternario se encuentran rocas volcánicas en diferentes sitios del territorio colombiano. Las rocas volcánicas más antiguas son unas lavas y piroclastos de composición ácida (riolítica a dacítica) de edad precámbrica (más de 540 millones de años) que, intercaladas con rocas sedimentarias, conforman la Formación Piraparaná en los Llanos Orientales. Igualmente, durante el Paleozoico inferior (540 a 435 millones de años atrás) erupciones volcánicas de tipo submarino dieron origen a grandes depósitos de rocas volcánicas que luego fueron convertidas en rocas metamórficas, en terrenos de lo que ahora son las cordilleras Cen-

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tral y Oriental y los Llanos Orientales de Colombia. En diversos sitios de las cordilleras Oriental y Central se encuentran rocas volcánicas (lavas y piroclastitas) de edad jurásica (203 a 135 millones de años), que tienen composición ácida a intermedia (riolitas y andesitas), en algunos casos estas rocas están asociadas a rocas sedimentarias continentales. En la Cordillera Central, principalmente en el lado occidental, y en la Cordillera Occidental aparecen cuerpos de rocas volcánicas de edad cretácica (135 a 65 millones de años), conformadas por derrames de lavas básicas; localmente aparecen piroclastitas, lavas almohadilladas o intercalaciones de rocas sedimentarias de origen oceánico; este mismo tipo de rocas volcánicas, también cretácicas, aparecen en la Serranía de Baudó y en las islas Gorgona y Gorgonilla. Durante el Neógeno (desde hace 23 a 2 millones de años atrás) y el Cuaternario (desde hace 2 millones de años) el volcanismo ha sido más intenso y extenso a lo largo de las cordilleras Central y Occidental y en los valles del Magdalena, del Cauca y del Patía, desde la frontera con el Ecuador hasta una latitud 5º N, en el territorio colombiano. Los productos de este volcanismo son lavas y piroclastos de composición intermedia (andesitas) a ácida (dacitas) y localmente de composición básica. Este volcanismo, que empezó en el Mioceno (hace 23 millones de años) y duró hasta comienzos del Pleistoceno (hace 2 millones de años) se manifestó como un gran aporte de material volcánico proveniente de la Cordillera Central, lo que permitió la formación de espesas capas de material volcánico (aglomerados, tobas, ignimbritas y lahares) intercaladas con capas sedimentarias (fluviales y fluvioglaciares) que se depositó en los flancos de la cor-

Volcán Puracé en el Departamento del Cauca. (INGEOMINAS)

Erupción del Volcán Galeras, cerca a la ciudad de San Juan de Pasto. (INGEOMINAS)

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dillera y en el valle alto del río Magdalena y en el valle del río Cauca. En Colombia no sólo se encuentran rocas volcánicas en la región continental, sino también en los territorios insulares. En las islas de Providencia y Santa Catalina aparecen basaltos, andesitas y riolitas del Terciario, que se formaron sobre fallas en la Placa Caribe. Las islas de Gorgona, Gorgonilla, como se expresó antes, corresponderían a la continuación sumergida de la Serranía del Baudó. La isla de Malpelo está formada por rocas volcánicas que representan una porción de corteza oceánica gruesa que puede corresponder a un antiguo punto caliente.

parte sur del país se encuentran en la depresión Cauca – Patía y la Cordillera Occidental. De manera sencilla se divide la cadena volcánica colombiana reciente en tres segmentos (Norte, Centro-Sur y Sur-occidental), pero aquí se presentan los cinco sectores que se pueden diferenciar fácilmente: 1) Sector Parque Natural de los Nevados en la Cordillera Central, específicamente en los departamentos de Quindío, Cal-

das, Risaralda y Tolima. Comprende los volcanes: Cerro Bravo, Páramo de Santa Rosa, Nevado del Ruiz, Nevado del Tolima, Nevado del Cisne, Machín y Nevado de Santa Isabel.

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ROCAS ÍGNEAS

2) Sector Norte-Central de la Cordillera Central, en los departamentos de Cauca, Huila y Tolima. Comprende sólo al volcán Nevado del Huila, que en realidad es un conjunto de varios volcanes.

El volcanismo más moderno en Colombia ha sido dividido en dos etapas diferentes: la primera empezó en el Mioceno y terminó en el Plioceno y la segunda, que se desarrolló sobre los edificios y productos de la etapa anterior, empezó a finales del Plioceno y continúa hasta hoy. Este volcanismo reciente corresponde al tipo de volcanismo que se da en una zona de subducción, en la cual la placa oceánica de Nazca se hunde debajo de la placa continental de Suramérica. En Colombia hay aproximadamente 35 volcanes, de los cuales 13 son activos. Estos volcanes están construidos sobre sistemas de fallas importantes como, por ejemplo, Romeral y Palestina. Los volcanes que han registrado mayor actividad a lo largo de la historia son el Galeras, el Puracé y el Nevado del Ruiz. La mayoría de los volcanes colombianos se encuentran en la Cordillera Central, pero un grupo de importantes volcanes en la

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Principales zonas volcánicas activas en Colombia. (Tomado del Atlas de Amenaza Volcánica de Colombia, INGEOMINAS, 2000).

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3) Sector al Occidente de Popayán en la Cordillera Central, comprende los volcanes: Sotará, Pan de Azúcar y Puracé y la Cadena de los Coconucos, todos en el Departamento del Cauca. 4) Sector Sur de la Cordillera Central y Depresión Cauca Patía, en los departamentos de Cauca y Nariño. Corresponden a este sector los volcanes: Petacas, Doña Juana, Galeras, Las Animas, Bordoncillo y Morazurco. 5) Sector Sur de la Cordillera Occidental en la Frontera con Ecuador, todos en el Departamento de Nariño. Están aquí, los volcanes: Azufral, Cumbal, Chiles y Cerro Negro de Mayasquer.

En una localidad en el suroccidente del Departamento del Huila, en el área de San Agustín, se encuentran espesas capas de ceniza volcánica soldadas (ignimbritas) de composición riolítica a dacítica de edad pliopleistocena, cuyos centros de emisión no se han definido aún, pero estaban muy probablemente en la Cordillera Central (quizás en el Páramo de El Letrero, la Sierra de Los Coconucos o el volcán Merenberg). Un poco después de la formación de estas ignimbritas se desarrolló un volcanismo basáltico quizás de tipo fisural, en la zona de San José de Isnos - San Agustín que generó unos 13 centros de erupción pequeños alineados, que ahora corresponde a cuerpos de rocas basálticas y depósitos piroclásticos. El rasgo volcánico que se encuentra más al norte en Colombia y de forma aislada, es la Laguna de

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Sandiego, catalogada como un maar, localizado al noreste del Departamento de Caldas, cerca de Antioquia. La única manifestación volcánica del Mioceno – Plioceno en la Cordillera Oriental corresponde a unos cuerpos de lavas y piroclastos de composición andesítica a riolítica en la zona de Paipa-Iza (Boyáca).

Beneficios, amenaza y vigilancia volcánica Son múltiples los beneficios que resultan de la actividad volcánica. Los suelos que se derivan de las cenizas son muy fértiles, debido a los contenidos de potasio y fósforo que son fertilizantes naturales; una erupción que produzca una capa de cenizas es una bendición, pero no se puede decir lo mismo de una capa de lavas, puesto que puede tardar incluso siglos para que se genere un buen suelo a partir de ella. En algunas regiones europeas la industria vinícola se ha desarrollado en suelos de origen volcánico, así como en Colombia la producción de café y papas debe mucho a este tipo de suelos. Importantes yacimientos metálicos son de origen volcánico. El azufre que cristaliza a partir de gases volcánicos tiene diversos usos a nivel industrial (en la vulcanización del caucho, en la elaboración de fertilizantes, plásticos, papel, pinturas, explosivos y en la refinería del petróleo). A veces en algunas zonas volcánicas se encuentran hermosos cristales de minerales o piedras preciosas o semipreciosas. Los diamantes, por ejemplo, se forman en unas condiciones volcánicas muy especiales de alta presión y temperatura, asociados a unas rocas llamadas kimberlitas.

El vapor que es liberado en algunos campos volcánicos puede ser utilizado para la producción de energía geotérmica, al impulsar turbinas que transforman la energía térmica en electricidad. El agua caliente es usada en algunos países para calefacción de los hogares. Algunos gases volcánicos y charcos de barro, formados en algunos volcanes, tienen poderes curativos en tratamientos de enfermedades respiratorias o son usados en tratamientos de belleza. La otra cara de la moneda del volcanismo es la de la amenaza volcánica; no es recomendable vivir a menos de diez kilómetros de distancia de un volcán activo. El fenómeno volcánico es uno de lo más devastadores. Hay en el mundo aproximadamente 700 volcanes potencialmente peligrosos. Las erupciones volcánicas causan frecuentemente graves daños que dependerán de las dimensiones de la erupción. Aunque son una de las amenazas geológicas más violentas, el tiempo entre una erupción y la siguiente es a veces muy grande; algunos volcanes duermen durante siglos para despertar con terribles erupciones. Tiempos de reposo tan largos infunden en las personas un falso sentido de seguridad, que en algún momento puede llegar a colocarlos en una posición muy vulnerable. Las personas viven cerca de un volcán por diversos motivos; las excelentes tierras de cultivo que brinda, por necesidades de espacio, como en el Japón, o sencillamente porque son hermosos. Hay otros volcanes que tienen cortos períodos de reposo y, por lo tanto, en la memoria de las comunidades está más presente la amenaza que representa la presencia del volcán vecino. Muchas veces cuando una erupción es inminente, los avisos apa-

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Los gobiernos deben tener programas de vigilancia de los volcanes, para lo cual se debe desarrollar programas de monitoreo de las señales previas y de observación de la erupción en marcha, disponer del personal y los instrumentos necesarios. Igualmente, se debe implementar planes de emergencia, para poder tomar las decisiones adecuadas y rápidas al momento de atender una crisis desatada por una erupción que pone en peligro a una comunidad. En Colombia hay tres observatorios vulcanológicos y sismológicos, pertenecientes al INGEOMINAS, que se encargan de las labores de vigilancia de los volcanes, ubicados estratégicamente en Manizales, Popayán y Pasto.

En noviembre de 1985 el Nevado del Ruiz (arriba) generó un flujo de lodo que destruyó la ciudad de Armero (abajo) (Tomado de Environmental Geology, Edward A. Keller, 1996)

recen pocas semanas o pocos días antes. Las señales más comunes son los temblores de magnitud y frecuencia creciente, hay un tipo especial de temblores llamado tremor. Otra señal son los cambios topográficos en el edificio, debido a las protuberancias que causa la tensión ejercida por el magma en ascenso.

Los indirectos son los tsunamis, deformaciones y colapsos estructurales. Alrededor de un volcán se definen zonas con diferente grado de amenaza, según la distancia al cráter y los productos volcánicos y efectos más probables. Se habla entonces de zonas de alta, media y baja amenaza volcánica.

Los peligros o amenazas volcánicas pueden ser directos o indirectos. Entre los directos están los flujos de lodo, flujos piroclásticos, caídas piroclásticas, emisiones de gases volcánicos, coladas de lavas, los sismos y las ondas de choque.

Se ha logrado establecer que en los tres últimos siglos, por lo menos, 250.000 muertes han sido causadas directa o indirectamente por erupciones volcánicas, lo que daría un promedio de 1.000 personas por años.

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ROCAS ÍGNEAS

Hay técnicas especiales que son las herramientas utilizadas por los técnicos y los científicos en la vigilancia volcánica, cada una de ellas aplicada en la medida y análisis de las distintas señales o avisos previos a una erupción; sismología (mide la actividad sísmica), inclinometría (determina la deformación del terreno), geoquímica (analiza los cambios en la composición química de los gases volcánicos y aguas asociadas) y geoeléctrica o geomagnetometría (mide las variaciones en campo eléctrico o campo magnético). Es casi imposible indicar el día, la hora y la dimensión de una erupción de una forma precisa, pero la serie de señales que indican la reactivación de un volcán pueden dar una idea bastante confiable de las posibilidades de erupción, lo que dependerá del grado de conocimiento que se tenga de su comportamiento pasado y más reciente. El volcán Monte Santa Elena en EEUU es uno de los volcanes más estudiados del mundo, después de la gran erupción de 1980.

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LOCALIZACIÓN DE LAS ROCAS ÍGNEAS EN COLOMBIA En Colombia las rocas ígneas, tanto intrusivas como volcánicas de composición félsica a máfica, se encuentran como parches en el escudo de la Guayana, Cordillera Oriental, Serranía de Perijá, Guajira, Cordillera Central, Sierra Nevada de Santa Marta, Cordillera Occidental, Serranía del Baudó, en los territorios insulares del Mar Caribe en Providencia y Santa Catalina y en los islotes de Malpelo y Gorgona en el Océano Pacífico, tal como se presenta en el Mapa Geológico de Colombia. En el Escudo de la Guayana las rocas ígneas afloran a lo largo del río Orinoco, al sur de Puerto Carreño, hacen parte de los plutones graníticos de Parguaza y el Remanso. El Granito de Parguaza con base en dataciones radiométricas tiene una edad de aproximadamente 1.500 millones de años. Entre el río Guaviare y el río Caquetá, se encuentran pequeños afloramientos de rocas intrusivas félsicas, pertenecientes a los granitos de Atabapo y El Remanso cuyas edades radiométricas varían entre 1.780 y 764 millones de años. También se presentan franjas alargadas de vulcanitas félsicas a intermedias, riolíticas a andesíticas. En esta región afloran, como pequeños parches, rocas intrusivas félsicas a máficas, desde granito a gabro, consideradas del Paleozoico superior con base en su posición estratigráfica. Las rocas ígneas al norte de la Cordillera Oriental, y al occidente de la misma, son intrusivas a volcánicas de composición félsica a intermedia, cubren regiones de

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Santander y forman parte del Macizo de Santander y de la Serranía de Perijá; las edades con base en dataciones radiométricas varían del Paleozoico, para algunos cuerpos, a Triásico-Jurásico, para los batolitos principales. En la parte central de la Cordillera Oriental afloran pequeños apófisis que, por su área, no son representativos a la escala del mapa. Están compuestos por rocas intrusivas intermedias a máficas, dioritas y gabros, de edad paleozoica superior a cretácica inferior. Rocas volcánicas del Terciario y de composición andesítica se encuentran en los alrededores de Paipa, Boyacá. En la región sur de la Cordillera Oriental se encuentran intrusivos plutónicos de composición ácida a intermedia, entre los cuales se pueden mencionar los batolitos de Suaza y Algeciras; rocas volcánicas de composición félsica a máfica con intercalaciones de sedimentos afloran cerca a San Alfonso y Pitalito. En la península de La Guajira se presentan rocas intrusivas de composición félsica, desde granitos, cuarzomonzonitas a granodioritas, consideradas pertenecientes al Triásico-Jurásico; en esta región las rocas volcánicas son de edad jurásica - cretácica inferior y corresponden a traquitas, riolitas y andesitas. En la Cordillera Central se encuentran los cuerpos intrusivos de mayor tamaño; en general, son de carácter ácido a intermedio, van de granitos a dioritas, su edad varía del Jurásico al Cretácico y de norte a sur los principales batolitos son: Segovia, Santa Bárbara, Antioqueño, Sonsón e Ibagué. Rocas volcánicas de edad jurásica intercaladas con sedimentos afloran al sureste de Ibagué, son

denominadas Formación Saldaña. En la parte septentrional se presenta una franja alargada de rocas volcánicas intercaladas con sedimentos y atravesadas por rocas intrusivas. En el borde occidental de la cordillera, se encuentran en franjas, alargadas, rocas volcánicas máficas localmente con intercalaciones de sedimentos, de edad cretácea que corresponden a la Formación Quebradagrande. Hay rocas máficas y ultramáficas, gabros y peridoditas, con o sin lavas relacionadas, como cuerpos alargados a lo largo del Sistema de Fallas Romeral, en el flanco occidental de la cordillera. Durante el Terciario y el Cuaternario en la Cordillera Central se desarrolló un vulcanismo intenso calco-alcalino, representado por piroclastos y lavas de composición entre andesitas basálticas y dacitas, con dominio andesítico, que corresponden a una intensa actividad de los volcanes Azufral, Chiles, Galeras, Doña Juana, Sotará, Cerro Negro, Puracé, El Ruiz, Tolima y Huila. En la Sierra Nevada de Santa Marta se encuentran rocas intrusivas y volcánicas del Triásico y Jurásico; rocas intrusivas de edad Terciaria forman el Batolito de Santa Marta en cercanías de la ciudad de este nombre. Las rocas intrusivas más antiguas están representadas por los batolitos de Aracataca, Bolívar, Ojeda, Atanquez y Tres Puntas, de composición variable de granitos a granodioritas; están relacionadas a las anteriores, rocas volcánicas piroclásticas, riolitas y brechas localmente intercaladas con sedimentos. Las rocas intrusivas del Paleoceno corresponden al Batolito de Santa

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Marta de composición intermedia, granodioritas a tonalitas. A lo largo de la Cordillera Occidental afloran rocas ígneas básicas, de afinidad oceánica, principalmente lavas basálticas, diques diabásicos y en menor proporción brechas volcánicas y localmente lavas almohadilladas con intercalaciones de rocas sedimentarias; las cuales se presentan intruidas por cuerpos de tonalitas y gabros. Estas rocas han sido consideradas de edad cretácica. También afloran cuerpos ultramáficos de dunitas, piroxenitas y gabros, como el Complejo Ultramáfico de Bolívar, Valle del Cauca, y algunos en el Departamento de Nariño.

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Rocas intrusivas ácidas a intermedias, monzonita a tonalita, forman en la parte norte los batolitos de Mandé y Farallones, y en la parte central y sur, gran número de stocks, y el batolito de Piedrancha en el Departamento de Nariño.

ignimbritas; los cayos e islotes de Roncador, Quitasueño, Serrana y Serranilla están conformados por arrecifes coralinos desarrollados sobre rocas volcánicas basálticas. Todas estas rocas se han considerado del Terciario.

Las serranías del Baudo y El Darién están formadas por rocas volcánicas básicas, basaltos toleíticos, basaltos almohadillados y andesitas basálticas con intercalaciones de rocas sedimentarias, intruidas por plutones granitoides a intermedios.

En el Océano Pacífico, las islas de Gorgona y Gorgonilla están conformadas por rocas ígneas intrusivas y extrusivas, básicas y ultrabásicas, con edades de entre el Cretácico Superior y el Terciario inferior. En la isla de Malpelo, afloran lavas almohadilladas, brechas volcánicas y diques basálticos del Terciario.

En los territorios insulares colombianos del mar Caribe, las islas de Providencia y Santa Catalina poseen basaltos, riolitas e

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ROCAS ÍGNEAS

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ROCAS METAMÓRFICAS INTRODUCCIÓN En los capítulos anteriores se estudiaron las rocas sedimentarias y las ígneas, así como los procesos que se llevan a cabo durante su formación. En su descripción se observó cómo, en la mayoría de los casos, cuando ellas se encuentran aflorando, es decir, están expuestas en la superficie terrestre, se pueden deducir parcialmente algunos aspectos de los procesos que se llevaron a cabo para su formación. Es muy fácil comprender que las rocas localizadas en las faldas de un volcán se formaron al enfriarse la lava que salió del cráter, solidificándose y conservando muchas de las características que tenían como roca fundida, por ejemplo, las estructuras de flujo. Lo mismo puede ocurrir con una roca sedimentaria del tipo arenisca, que cuando el cemento es débil o no existe, se disgrega en los granos originarios. Vimos, sin embargo, que hay otros tipos de rocas, como las ígneas plutónicas, que no es posible ver formándose en la superficie de la Tierra, aun cuando podemos encontrarlas allí. Ellas se forman a gran profundidad debajo de la superficie y la presión de confinamiento y la temperatura juegan un papel muy importante en los procesos inherentes. Así mismo, a partir de rocas preexistentes y gracias a los cambios ocasionados por la presión geostática y el aumento de la temperatura, se genera un nuevo tipo de rocas que se llaman metamórficas.

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Pero, ¿cómo y dónde se forman las rocas metamórficas? ¿Cuáles son las condiciones físicas y químicas que promueven los procesos metamórficos? ¿Hay diversas clases de rocas metamórficas? ¿Cómo se clasifican las mismas? ¿Dónde se encuentran las rocas metamórficas de Colombia? Las respuestas las encontramos a continuación. Empecemos por definir el término metamorfismo como el ajuste o acomodación mineralógica y estructural de rocas preexistentes, solidificadas, a nuevas condiciones físico-químicas encontradas en zonas más profundas que las áreas de meteorización y cementación. Condiciones fisico-químicas que son diferentes a las que había cuando se formaron las rocas citadas. La etimología de la palabra nos indica que proviene del griego meta, cambio, y morphe, forma. En otras palabras, metamorfismo es el proceso por el cual una roca pre-existente se transforma en otra distinta. En consecuencia, roca metamórfica es aquella que se ha derivado o formado a partir de una roca pre-existente, a la cual se le han efectuado cambios en la estructura, mineralogía y química, como respuesta a variaciones en las condiciones de temperatura, presión, esfuerzos y ambiente geoquímico existentes en el momento de su formación o solidificación. La nueva roca presenta una textura diferente de la original. En

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ROCAS METAMÓRFICAS

general, con excepción de las rocas integradas por un solo tipo de mineral, hay reacciones y recristalizaciones que generan nuevos minerales. Algunos de ellos son encontrados tan solo en las rocas metamórficas y se han generado como respuesta del comportamiento de los diversos elementos químicos en condiciones específicas de temperatura y presión.

FORMACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS Es un hecho comprobado, que cuanto más se penetra en el interior de la corteza terrestre, es decir, a medida que se alcanza una mayor profundidad con relación a la superficie terrestre, la temperatura se incrementa en aproximadamente 30° centígrados por kilómetro. Sin embargo, parece que a mayor profundidad, el gradiente de temperatura disminuye, no manteniéndose constantes los 30° centígrados por kilómetro de profundidad. Por otro lado, hasta el momento, no hay claras evidencias acerca de lo que ocurre a 40 ó 30 kilómetros debajo de la superficie; aún no estamos seguros si las rocas se encuentran fundidas o no. Experimentos de laboratorio nos indican que a la presión atmosférica, las rocas comienzan a derretirse a unos 700° centígrados. Si tan solo se tuviese en cuenta el gradiente térmico, las rocas comenzarían a fundirse entre 23 y 24 kilómetros de profundidad.

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Erosión Sedimentación

Sedimentación

Vulcanismo

Fusión de rocas Manto superior

Fusión de rocas

Base de la Litósfera

Corteza Oceánica

Metamorfismo

Astenosfera

Rocas sedimentarias

Rocas Ígneas

Rocas Metamórficas

Rocas Ígneas y Metamórficas

Diagrama idealizado que muestra algunos de los ambientes en los cuales se forman las rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas (Tomado de Physical Geology, Judson y Kauffman, 1987)

Por otro lado, la presión geostática o litostática, causada por el peso de las rocas que se encuentran encima, más la compresión del vapor de agua y otros gases que están involucrados entre las rocas, aumenta rápidamente con la profundidad. Presión que puede, además, ser incrementada por los esfuerzos compresionales de los movimientos dinámicos de la Tierra. Las leyes físicas y químicas nos enseñan que para fundir los objetos sólidos y para incrementar la velocidad de reacción de los diversos elementos químicos, a una mayor presión se hace necesaria una mayor temperatura. Sin entrar en dispendiosos detalles y teniendo en cuenta lo anterior, el proceso de formación de las rocas metamórficas puede ser sintetizado de la siguiente manera:

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Rocas que se encuentran muy cerca o en la superficie terrestre, bien sean de origen sedimentario, ígneo o aun metamórfico, son enterradas debajo de columnas de nuevos sedimentos que pueden alcanzar espesores de varios kilómetros; por ejemplo, rocas que están en el fondo de las cuencas que reciben depósito de sedimentos. Otros mecanismos se presentan al ser las rocas profundizadas por los movimientos orogénicos o por la expansión de los fondos oceánicos, que empujan las capas o estratos rocosos debajo de los continentes, a través de las llamadas zonas de subducción. Estos fenómenos son explicados dentro de la Unidad 7, Geodinámica. Una vez que las rocas han alcanzado una cierta profundidad, donde las presiones y las temperaturas facilitan la reacción química de

los minerales para formar unos nuevos, comienza el metamorfismo. Además del proceso anterior, las rocas pueden ser metamorfizadas en la superficie o muy cerca de ella, por la presencia de magmas que se ponen en contacto con ellas, produciendo una especie de horneado o cocción de las rocas, en forma de aureola, que va siendo cada vez más débil a medida que se aleja de la fuente de calor. Este último fenómeno se llama metamorfismo de contacto o metamorfismo térmico, mientras que el que se desarrolla a grandes profundidades se denomina metamorfismo termodinámico o dinamotérmico. Como el metamorfismo termodinámico siempre se presenta afectando grandes áreas, se le conoce también como metamorfismo regional.

INGEOMINAS

En la mayoría de los casos, las condiciones de presión y temperatura a las cuales son sometidas las rocas pre-existentes no alcanzan a fundir totalmente los minerales, pero les producen plasticidad que les permite doblarse y contorsionarse. Los procesos metamórficos requieren de considerable cantidad de tiempo y en algunos casos pueden actuar durante varios millones de años. Experimentos de laboratorio, en los cuales se controlan minuciosamente la presión y la temperatura, han logrado producir metamorfismo incipiente en rocas arcillosas. Desafortunadamente, el tiempo no puede ser comparado con el que requieren los procesos naturales. Otros experimentos han sintetizado minerales metamórficos que pueden desarrollarse a profundidades mayores de 5 kilómetros.

TIPOS Y CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS Las rocas metamórficas poseen características texturales y minerales que son controladas por los siguientes factores: composición mineral de la roca pre-existente de la cual se han derivado, temperatura, presión, efecto de los fluidos en las reacciones y el tiempo durante el cual han actuado los procesos.

Composición de la roca original En los procesos metamórficos casi nunca son involucrados nuevos elementos o componentes químicos, tal vez con la excepción del agua; por lo tanto, los minerales que se podrían encontrar en una roca metamórfica dependen o son

INGEOMINAS

controlados por la composición química de la roca original. Así, si una roca metamórfica está compuesta por minerales con bastante sílice, podemos afirmar que la roca original era rica en sílice, o una roca original compuesta de carbonato de calcio (mineral calcita), como son las calizas, sólo se metamorfiza a mármol, pero nunca a una roca rica en sílice. El incremento de la temperatura aumenta la velocidad de las reacciones químicas, en consecuencia, son verdaderamente extraños los casos cuando se desarrollan procesos metamórficos por debajo de los 2000 centígrados. El límite superior para el metamorfismo de una roca cualquiera es su punto de fusión. Por otro lado, desde el punto de vista de la temperatura, decimos que un mineral es estable, cuando durante un determinado período de tiempo no reacciona con otros o no se convierte en un mineral nuevo. Al mismo tiempo, los minerales son estables tan solo en un rango limitado de temperatura. En los procesos metamórficos la presión puede actuar de dos formas diferentes: presión de confinamiento o estática aplicada con igual intensidad en toda la superficie del cuerpo, como por ejemplo, la compresión ejercida sobre un buzo, por el agua que está encima de él. Así, las rocas enterradas son comprimidas haciendo que los espacios entre sus granos disminuyan; la presión directa o dinámica, aplicada en forma desigual sobre la superficie de los cuerpos, tendiendo a deformar los objetos y aplanarlos. Cuando esfuerzos paralelos hacen deslizar unas partes de los objetos con relación a otras, se dice que la presión directa es cizallante.

La acción de los fluidos en forma de vapores, en las reacciones químicas que se llevan a cabo durante los procesos de metamorfismo, se evidencia porque se ha encontrado agua dentro de la estructura de los minerales que han sido sometidos a metamorfismo, cuando ellos no contenían nada de agua antes del proceso.

5

UNIDAD

ROCAS METAMÓRFICAS

El tiempo durante el cual se mantienen las condiciones de temperatura y presión en los procesos de metamorfismo es tan importante, que en algunos experimentos se ha tratado de duplicar las reacciones químicas a las presiones y temperaturas en que ocurrirían en la naturaleza, experimentos cuyo objetivo es generar minerales metamórficos, el cual no se ha logrado ya que se requeriría mantener las condiciones durante cientos de miles de años.

Concepto de foliación. Para entender mejor las rocas metamórficas se debe establecer el concepto de la foliación. Los parámetros de la presión directa son bastante importantes en el desarrollo de las características texturales de las rocas metamórficas ya que hacen que los constituyentes, granos o cristales, se orienten o lleguen a colocarse paralelos los unos a los otros. El resultado se llama foliación. Así, por ejemplo, si los minerales tienen forma aplanada, como es el caso de las micas, ellas se orientan paralelas a los planos de cizallamiento o perpendiculares a los esfuerzos de compresión. Aquí es importante anotar que durante el metamorfismo los cristales de los minerales tienden a crecer; en estos casos lo hacen permaneciendo orientados.

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5


UNIDAD

En los capítulos anteriores hemos definido textura, clivaje y tamaño de grano; estos términos son importantes para la clasificación generalizada de las rocas metamórficas. Así podemos ahora hablar de textura esquistosa y textura néisica. Al respecto decimos que si una roca metamórfica se parte a lo largo de superficies planas y casi paralelas, es pizarrosa o posee clivaje pizarroso; obviamente se está indicando que la roca ha sufrido una orientación de los cristales aplanados durante el metamorfismo, aunque ellos sean de tamaño microscópico. Si los cristales aplanados o en forma de agujas

Neiss recolectado en Umpalá, Santander (Tomado del Museo de INGEOMINAS)

Textura augen (Tomado de principles of igneous and metamorphic petrology, Philpotts, 1990)

se ven a simple vista, es decir, han crecido y se han orientado en forma paralela o subparalela durante el metamorfismo, hablamos de esquistosidad, o textura esquistosa. Si la roca ha llegado, en el proceso de metamorfismo, a que se generen nuevos minerales por reacciones químicas y ha obtenido el suficiente grado de plasticidad para que los cristales se separen en capas o lentes de los mismos minerales, generalmente claros y oscuros, tenemos una roca con textura néisica. A partir de lo que hemos estudiado en este capítulo, se puede concluir que las rocas metamórficas están directamente relacionadas con la composición química de la roca origen, con las condiciones ambientales, como lo son la presión y la temperatura reinantes en el momento de su formación. Las condiciones pueden tener una gran variabilidad, ocasionando que puedan generarse diferentes rocas metamórficas, las que para su clasificación se agrupan en dos grandes divisiones: rocas foliadas y rocas no foliadas.

adicionando los minerales más importantes en su composición. Por ejemplo, esquisto cuarzo-biotítico, neis cuarzo-feldespático-biotítico, etc.

Rocas metamórficas no foliadas Cuando las rocas metamórficas no presentan foliación, se denominan según la composición mineral. Por ejemplo, si la roca es rica en cuarzo, se llama cuarcita, pero si está compuesta únicamente de calcita, se llama mármol.

Rocas metamórficas foliadas Esquisto recolectado en Villavicencio, Meta (Tomado del Museo de INGEOMINAS)

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Su nombre depende principalmente del tipo de foliación presente,

INGEOMINAS

Minerales

Nombre

Caliza

Calcita

Mármol

Dolomita

Dolomita

Mármol dolomítico

Arenisca cuarzosa

Cuarzo

Cuarcita

Lutita

Micas grano

Hornfelsa

superficies planas paralelas o seudo-paralelas, roca en la cual los minerales simplemente se han realineado, debido a la presión, generándose un clivaje pizarroso; en ella aún se pueden observar los planos de estratificación; se parte en láminas delgadas, lo que permite su utilización en la fabricación de tableros para escritura y enchape.

fino y otros Denominación de algunas rocas metamórficas no foliadas.

Textura Roca

Tamaño Grano

Nombre Genérico

Esquistosa

Fino

Pizarra

Esquistosa

Medio

Filita

Esquistosa

Medio-Grueso

Esquisto

Medio-Grueso

Neis

Denominación de las rocas metamórficas foliadas a partir del tamaño del grano y la textura.

El shale es una roca sedimentaria detrítica, endurecida por la consolidación de arcillas y lodos, for-

INGEOMINAS

Los neises son rocas foliadas de grano grueso, en las cuales, al aumentar la temperatura y la pre-

Pizarra es una roca de grano fino, que presenta fisilidad a lo largo de

TEMPERATURA 100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000 1100 km

1

5 Cornub ianas

2

5 10

2 4

REGIONAL DINAMOTÉRMICO

6 8

10

6

Esquisto Neis

3

15 20 25

4

PROFUNDIDAD

°C kb

as arr O Piz NT s - AMIE AL ita Fil ERR GION T E SO ET. R M

La variabilidad de las condiciones de presión y temperatura que pueden atravesar rocas de distinta composición química y mineralógica, produce como resultado una serie de posibilidades o estados de avance del proceso metamórfico hacia la fusión total de las rocas involucradas. Así, por ejemplo, una roca sedimentaria, de composición fundamentalmente arcillosa, como es el shale, cuando es sometida a metamorfismo regional o dinámico-térmico, en su proceso hacia la fundición total, pasa por variados estados, comenzando por ser una pizarra y terminando, antes de fundirse, en un neis. La figura nos muestra las áreas o campos de estabilidad, entre los cuales, dependiendo de la presión y temperatura, determinadas rocas metamórficas pueden existir.

mada en su mayoría de minerales arcillosos, planos y de tamaño submicroscópico, finamente estratificada. Al sufrir metamorfismo el shale pasa a pizarras, filitas o esquistos.

PRESIÓN

GRADOS DE METAMORFISMO

Los esquistos tienen grano medio a grueso; los cristales o minerales que se ven a simple vista son aplanados o elongados y están ordenados en una forma sub-paralela; se dice que los esquistos son rocas fuertemente foliadas.

AN ATE XIS

Néisica

Filita es la roca resultado del paso siguiente en el proceso metamórfico. En ella varios de los minerales arcillosos se han transformado en cristales microscópicos de micas, que le dan a la roca un aspecto sedoso. Generalmente, el clivaje pizarroso cambia a una esquistosidad de grano fino.

Mi gm ati tas

Origen

5

UNIDAD

ROCAS METAMÓRFICAS

30 35

1. Campo de la diagénesis. Sólo se observan los fenómenos tendientes a la litificación de las rocas sedimentarias. 2. Área del metamorfismo regional de soterramiento. Actúa fundamentalmente la presión de carga. 3. Área del metamorfismo regional dinamotérmico. Actúan intensamente la temperatura, la presión y el stress. 4. Campo de la anatexis, delimitado por la curva de fusión de las rocas graníticas. 5. Área del metamorfismo localizado de contacto. El control fundamental es la temperatura y por ello se le suele llamar también metamorfismo térmico. 6. Condiciones inexistentes en la naturaleza.

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UNIDAD

5

Sección delgada. Esquisto gramatífero. Microfotografía por Gloria I. Rodriguez S.

sión, los minerales forman capas o lentes alternantes generalmente de colores claros y oscuros, separándose los minerales micáceos o los aplanados, de los otros minerales. Si la temperatura y la presión se elevan para alcanzar a producir una fusión parcial de los minerales, de tal manera que esa especie de magma se infiltre a través de los planos de foliación, al enfriarse la roca forma una migmatita, que no es más que una mezcla de rocas ígneas y metamórficas.

Esquistos cordieríticos. Región de Floresta (Boyacá). Fotografía tomada por Clara Sotelo.

Para facilitar el estudio y entendimiento de los diferentes estados, el proceso metamórfico se ha subdividido en grados que están relacionados de menor a mayor. Así, hablamos de metamorfismo de grado bajo, medio o alto. Cuando se trata de metamorfismo termal y el aumento de la presión no es significativo, se denomina como metamorfismo de baja presión. El cuadro de la página siguiente nos ayudará a afirmar este concepto.

Filitas grises de la Formación Cisneros. Sector del lago Calima (Valle del Cauca). Fotografía tomada por Diana Jiménez.

Neis con textura migmatítica. Fotografía tomada por Diana Jiménez.

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Facies metamórficas Cada uno de los grados de metamorfismo tiene minerales característicos para determinados rangos de presiones y temperaturas, de tal manera que podríamos decir que esos minerales tan solo son estables para unas condiciones específicas de temperatura y presión. Ellos han sido reunidos en grupos, que responden, en general, a las mismas condiciones físico-químicas, que se han llamado facies metamórficas, que son definidas por combinaciones determinadas de minerales que sólo pueden existir a condiciones dadas de temperatura y presión. Así, los geólogos, de acuerdo con los minerales que se encuentran en la rocas metamórficas, pueden inferir en qué condiciones físico-químicas debieron formarse. Podría efectuarse una analogía entre facies metamórficas y climas, cuando definimos las clase o tipos de plantas que se pueden encontrar en cada franja climática. De acuerdo con la clase de rocas preexistentes de las que se derivan las rocas metamórficas, ellas se dividen en parametamórficas, o sea, aquellas que fueron originadas a partir de rocas sedimentarias y ortometamórficas las que se generaron a partir de las rocas ígneas. La roca originaria recibe el nombre de protolito.

INGEOMINAS

INGEOMINAS

Estructura y textura ordinaria Cataclástica

No foliada

Milonítica

Composición mineralógica Componentes principales Comúnmente cuarzo y feldespato

Asociados típicos Casi cualesquiera granos y harina mineral, materia vítrea

Roca metamórfica

Flaser

En forma de almendra u ojos de feldespato

Cuarzo, mica y muchos otros minerales

Augen (ojosa)

Mica, granate, piroxeno, andalucita, cordierita

Cuarzo, feldespato, carbonato y muchos otros minerales

Cornubiana

Granate, epidota, diópsido y silicatos de hierro, magnesio y calcio

Cuarzo, calcita y otros minerales

Skarn

Calcita o dolomita

Tremolita, diópsido, olivino, otros silicatos de calcio y magnesio

Mármol

Granate, mica, sillimanita, casi cualesquiera minerales

Cuarcita

Hornfélsica

Granoblástica

Cuarzo

Argilita

Foliación perfecta, pizarrosa

Cuarzo afanítico, micas, clorita y muchos otros minerales

Pizarra

Cuarzo, sericita y muchos otros

Esquistos

Inyectada con material granítico

Contacto o regional

Calizas o dolomitas

Regional

Areniscas, pedernal (chert)

Regional

Esquisto de mica

Calcita. micas, cuarzo

Silicatos de calcio y magnesio

Esquisto calcáreo

Clorita, actinolita, epidota

Feldespato, carbonato, magnetita

Esquisto verde

Talco

Carbonato, magnetita, otros silicatos de magnesio

Esquisto de talco

Glaucofana

Lawsonita, granate, rutilo, micas, cuarzo, calcita

Esquisto de glaucofana

Regional

Esquisto de hornblenda

Granate, cuarzo, biotita, magnetita

Granate, micas, clorita

Feldespato, hornblenda, cuarzo, muchos otros

Esquisto de granate

Estaurolita, micas

Cianita, granate, cuarzo

Esquisto de estaurolita

Arcillolitas, shale, lodolita, arenisca impura. Rocas de carbonato arcillosas Rocas ígneas máficas Roca de peridotita y otras ricas en magnesio Basalto, rocas arcósicas, grauvaca

Regional con magmatismo

Hornblenda, feldespato

Arcillolita, shale, argilita, lodolitas, rocas tobáceas y otras de grano fino

Rocas ígneas máficas, sedimentos portadores de hierro y calcio Casi cualquier clase de roca Sedimentos arcillosos

Sillimanita

Cuarzo, micas, granate

Esquisto de sillimanita

Grafito, micas, cuarzo

Feldespato, clorita

Esquisto de grafito

Cuarzo, feldespato

Micas, hornblenda, granate, turmalina

Neis, neis augen

Hornblenda, feldespato

Granate, micas, epidota

Anfibolita

Cuarzo y feldespato o piroxeno y feldespato

Granate, cianita, piroxeno, turmalina

Granulita

Hiperstena, cuarzo, feldespato

Diópsida, hornblenda, granate

Charnoquita

Omfacita, granate

Cianita, rutilo

Eclogita

Cuarzo, feldespato

Biotita, hornblenda

Migmatita

Sedimentos carbonáceos: rocas ígneas máficas, sedimentos portadores de hierro y calcio Rocas ígneas félsicas, areniscas arcósicas Rocas ígneas máficas, sedimentos portadores de hierro y calcio Rocas ígneas, areniscas impuras Rocas ígneas félsicas a máficas Rocas ígneas máficas Rocas ígneas félsicas mezcladas con sedimentos

5

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UNIDAD

ROCAS METAMÓRFICAS

Deficientemente foliada a lineal granoblástica

Arcillolita, shale, rocas tobáceas

Regional

Feldespato, turmalina, epidota, calcita

Esquistos de grado alto

Néisica, ojosa o bandeada

Contacto

Filita

Esquistos de grado bajo Micas, clorita, cuarzo

Casi cualquier clase de roca

Grado metamórfico aumentando

Cuarzo afanítico, feldespato, clorita y minerales arcillosos

Cuarzo de grano fino, micas y clorita

Dislocación o cinético

Neis augen (ojoso)

Firmemente endurecida, laminada

Intermedia entre pizarrosa y esquistosa

Roca premetamórfica probable

Milonita Flasergranito Flasergabro Roca cataclástica

Fragmentos de roca sin deformar, cualesquiera minerales

Foliada

Interpretación del Origen Clase de metamorfismo

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HOR N PIRO FELSA XEN ICA

LIMITES DE FUSIÓN TOTAL

ANFIBOLITAS

ESQU ISTO VERD E

HORNBLENDITA

GRANULITAS

SIN ZE METAMORFISMO OL ITA

HORNNFELSA

PR PU ENITA MP EL ITA ECLOGITA

ALTO GRADO

MEDIO GRADO

BAJO GRADO

METAMORFISMO TERMAL DE BAJO GRADO (Cerca a plutones y flujos de lavas)

INCREMENTO PROFUNDIDAD


UNIDAD

5

Grados de metamorfismo en relación con la profundidad de enterramiento (presión) y la temperatura.

Ilustración idealizada de las facies metamórficas. Nótese que las líneas que marcan las áreas donde se presenta metamorfismo termal, el comienzo de la fusión total y las condiciones que raramente pueden existir en la naturaleza son las mismas que las de la figura que muestra los campos de estabilidad de las rocas metamórficas generadas a partir de una lutita.

Sección delgada. Neis hornbléndico. Microfotografía por Gloria I. Rodríguez S.

Sección delgada de filita moscovítica, cuarzosa. Microfotografía por Gloria Rodriguez

LOCALIZACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS EN COLOMBIA

desde el Precámbrico hasta el Cretácico; su distribución se muestra en el mapa adjunto.

Rocas metamórficas con grado de metamorfismo, bajo a alto, se encuentran distribuidas en las tres cordilleras, en el Escudo de Guyana, en la Sierra Nevada de Santa Marta y en la península de La Guajira. Sus edades varían

En el Escudo de Guaya estas rocas afloran en la región oriental entre el río Guaviare y el río Caquetá, en los límites con Brasil y Venezuela, y en la parte occidental en la Serranía de La Macarena. Están compuestas por metamorfitas

de protolito dominantemente sedimentario, que dan lugar a neis cuarzo feldespático, neis micáceo, migmatitas, anfibolitas y cuarcitas pertenecientes al complejo Migmatítico de Mitú y al grupo de la Serranía de Naquén. Para el complejo Migmatítico de Mitú se ha dado una edad de 1.780 millones de años.

INGEOMINAS

5

UNIDAD

ROCAS METAMÓRFICAS

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5


UNIDAD

En la Cordillera Oriental se pueden distinguir tres regiones metamórficas que de sur a norte corresponden a: Macizo de Garzón, Macizo de Quetame y Macizo de Santander-Perijá. El Macizo de Garzón está compuesto de una manera general por: granulitas félsicas y máficas, charnoquitas, neis félsico, migmatitas y mármoles que ha sido denominado como grupo Granulítico de Garzón, al cual se le ha asignado una edad de 1.180 millones de años. El Macizo de Quetame se compone de metamorfitas de bajo a medio grado; esquistos cloríticos, sericíticos, filitas violáceas, pizarras y cuarcitas denominadas grupo Quetame de edad precámbrica a cambro-ordovícica. En el Macizo de Santander las rocas metamórficas son de alto a bajo grado de metamorfismo y están comprendidas en las unidades, Neis de Bucaramanga y Silgará. Están compuestas por neis graníticos bandeados a veces migmatíticos, paraneis, esquistos, filitas, cuarcitas y pizarras; su edad

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varía de 945 a 448 millones de años, con base en análisis radiométricos. En la Serranía de Perijá se encuentran metasedimentos de bajo grado de metamorfismo que han sido considerados pertenecientes al Ordovícico. En la Cordillera Central se encuentran rocas de alto a bajo grado de metamorfismo, constituidas por granulitas piroxénicas, neis cuarzo feldespático granulítico, anfibolitas granatíferas, neis biotítico, esquistos verdes y negros, cuarcitas y mármoles que se han agrupado, según el área, en complejo de Puquí, Complejo Migmatítico de Puente Peláez, Neis y Anfibolita de Tierradentro, Complejo Icarcó, Grupos Valdivia, Ayurá-Montebello, Cajamarca, Bugalagrande y complejos del Rosario y Bolo Azul. Para estas rocas se han determinado edades entre 1.670 y 200 millones de años. La Sierra Nevada de Santa Marta presenta rocas metamórficas de alto a bajo grado de metamorfismo, que están constituidas por granulitas, anfibolitas, neis cuarzo feldespático, neis biotítico,

esquistos sericíticos, esquistos verdes, filitas y mármoles que han sido descritas bajo diferentes nomenclaturas. Con respecto a la edad de estas secuencias, se han determinado mediante análisis radiométricos, que están entre 1.400 millones de años y el Cretácico. En la península de La Guajira se encuentran rocas metamórficas en la parte central, formando un cinturón casi continuo de dirección NE-SW, conformado por neis de hornblenda-plagioclasa y esquistos micáceos de edad paleozoica y denominada Formación Macuira. También afloran filitas y esquistos fino granulares del Cretácico de la Formación Jarara. En la Cordillera Occidental, las rocas metamórficas afloran desde su parte central hacia el sur, conformadas por rocas de bajo grado, constituidas por pizarras, filitas, metareniscas, metacalizas y metachert que hacen parte de la Formación Cisneros. La edad de esta unidad es de fines del Cretácico Inferior al Cretácico Superior.

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UNIDAD 6

LOS FÓSILES Y SU LOCALIZACIÓN INTRODUCCIÓN Los fósiles son los vestigios o evidencias de la vida que se desarrolló durante cualquier tiempo del pasado geológico. Son huellas, pistas o residuos que se han preservado por procesos naturales en las rocas de la corteza terrestre. Los fósiles se encuentran en las rocas sedimentarias, aunque en casos extraordinarios se pueden hallar en las rocas metamórficas e ígneas. La palabra fósil viene del latín fossilis y fue empleada por primera vez por Plinio, para designar los objetos extraídos de la tierra. Posteriormente, la utilización del término se restringió tan solo para denominar los vestigios de los seres que habitaron el planeta en tiempos pasadas. El estudio de los fósiles se denomina paleontología, ciencia que analiza los seres que existieron en el pasado geológico, sus relaciones con el medio ambiente de esos tiempos y su ordenamiento con relación al tiempo.

nacido, crecido y muerto, pero tan solo unos pocos de ellos se han convertido en fósiles. Casi todo organismo que muere se destruye relativamente en corto tiempo a causa de la acción de los depredadores, comedores de carroña, microorganismos y las bacterias, desapareciendo sin dejar rastros perennes. Esta situación a veces se cambia cuando los organismos muertos se aislan rápidamente de las condiciones atmosféricas donde actúan los anteriores destructores. Como ejemplo de eventos aislantes podemos considerar una rápida inundación, el hundimiento en fangos acuosos, hielo o asfalto, lugares donde el oxígeno es escaso. En la actualidad, los diversos autores no se han puesto de acuerdo acerca de si el proceso de fosilización incluye cambios químicos de los restos o si solamente implica su preservación natural.

6

UNIDAD

LOS FÓSILES Y SU LOCALIZACIÓN

Así, para varios de ellos, los mamuts congelados, los insectos y pequeños animales atrapados por el ámbar, que no han sufrido modificaciones químicas al preservarse, no son realmente fósiles. Este trabajo se ceñirá a la definición de fósil que no establece el tipo de preservación que ellos han tenido.

PROCESOS DE FOSILIZACIÓN Y PRESERVACIÓN Para estudiar y clasificar los diversos fósiles, es conveniente conocer los procesos por medio de los cuales se han originado. Es importante anotar que en la mayoría de los casos, las partes blandas de los animales y plantas, como la carne y las flores, no se preservan, pero, en general, las partes más duras como los huesos, las conchas y los troncos de las plantas, son más resistentes y sus componentes pue-

La identificación de los fósiles tiene gran importancia en la datación de las rocas, (ver unidad 1), la exploración del petróleo, el establecimiento de las condiciones ambientales al momento de su muerte y la evolución de la vida, a través de los tiempos geológicos. Desde la aparición de la vida sobre la Tierra, hace unos 3.200 millones de años, millones de millones de plantas, animales, microorganismos y bacterias han

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Insecto en ambar (Tomado de ciencias de la Tierra una introducción a la geología física, Tarbuck y Lutgens, 1999)

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Permineralización. Los espacios o poros de los huesos o materiales duros son rellenados por minerales como calcita o sílice. El proceso se lleva a cabo cuando las aguas que circulan a través de los poros, depositan los minerales en ellos. Los troncos fósiles de árboles y arbustos del Terciario, que se encuentran en algunos sitios de Colombia sirven de ejemplo.

UNIDAD

6

A. Un pez muere y queda sobre el lecho marino

C. El esqueleto es comprimido y levantado por la tectónica actuante sobre las capas sedimentarias.

B. Sobre los restos se depositan capas de sedimentos.

D. El fósil es expuesto debido a la erosión de los estratos.

(Tomado de Atlas de lo extraordinario, la formación de la tierra volumen I, 1992)

den ser cambiados por materiales como calcita, hierro, sílice, carbono, etc., transformación que depende de la composición de los restos y las condiciones ambientales prevalecientes durante su enterramiento y fosilización. El proceso general para la fosilización de un organismo podemos describirlo en tres sencillas etapas: 1) El organismo muere y sus restos son depositados, ya sea en el sitio donde ocurrió la muerte o en otro lugar, después de ser trans-

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portados por agua, viento, etc. 2) Los restos son cubiertos por sedimentos, hielo, ámbar, etc. 3) Los restos son fosilizados y hacen parte integral de la roca que los contiene. Existen muchos nombres para los procesos de fosilización, cada uno de ellos de acuerdo con el tipo de mineral presente y con la forma de reemplazamiento. Aquí tendremos en cuenta los nombres más utilizados en la literatura geológica.

Recristalización. Los cristales de las estructuras internas de los organismos (partes duras) se recristalizan; por ejemplo, en una concha los cristales microscópicos de calcita se recristalizan, adquiriendo mayor tamaño. La forma de la concha continúa siendo igual, pero las microestructuras han sido destruidas. Reemplazamiento de la materia orgánica por un mineral; se presenta cuando los fluidos, que circulan a través de las rocas sedimentarias, pueden disolver las partes duras, huesos, conchas y troncos, de los organismos y reemplazarlos por los minerales que ellas transportan en solución. El material que con más frecuencia encontramos reemplazando es la sílice, aunque la pirita (sulfuro de hierro), hematita y otros veinte minerales se involucran a veces en este proceso. Según la literatura, en casos muy excepcionales, el fosfato de calcio puede llegar a reemplazar aun las partes blandas. Destilación o carbonización. Los materiales volátiles de las sustancias orgánicas, como el oxígeno, hidrógeno y nitrógeno, escapan durante la degradación de ésta, dejando una película delgada de carbón, que permite preservar la forma de las partes blandas, como hojas y frutas, y de animales marinos como las medusas. Este tipo de fosilización es muy raro y se presenta cuando los animales y las

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plantas son cubiertos rápidamente por los sedimentos y el medio es muy escaso de oxígeno, por lo que las bacterias no pueden ejercer su acción. Ocurre generalmente en las lutitas (shales) negros.

La momificación es otro de los procesos que nos permite observar los vestigios de la vida del pasado. Los mejores sitios para momificación se cree que han sido las cavernas secas.

Para muchos autores los procesos de fosilización terminan aquí y los restantes son tan solo vestigios de preservación. Sin embargo, consideramos que bien vale la pena mencionar los siguientes:

En los tiempos recientes, la congelación ha preservado en muy buenas condiciones las plantas y animales; son clásicos los ejemplos de los mamuts de Siberia y las tundras de Alaska.

Conservación en asfaltos y turbas. Las turbas, como los asfaltos, son materiales aislantes y libres de gérmenes patógenos; ocasionalmente incluyen dentro de ellos animales enteros o partes de los mismos que fueron preservadas, especialmente en sus partes duras, sin que se haya presentado ninguno de los procesos descritos anteriormente. En el pasado existieron muchas lagunas de asfalto, que atraparon dentro de ellas todas las formas de vida de su tiempo. El asfalto penetra en todos los poros de los huesos, preservándolos hasta nuestros días. La turba, por su lado, evita algunas de las reacciones químicas en el proceso de descomposición de los huesos de los animales que murieron en las regiones pantanosas.

Otra de las formas como llegan a nosotros indicios de la vida antigua, es por medio de los moldes y reproducciones, (impresiones tridimensionales), que se forman cuando los organismos enterrados en los sedimentos son disueltos totalmente por el agua u otros solventes, dejando un espacio vacío; si quedan en sus paredes las impresiones de los rasgos externos del organismo, lo denominamos molde. Si dentro del espacio vacío, posteriormente, se depositan otros materiales como relleno que reproducen el organismo, se habla de impresiones tridimensionales, contramoldes o reproducciones. El molde es el negativo del organismo mientras que la impresion es la reproducción.

Preservación en ámbar. Muchos pequeños animales como zancudos, mosquitos, arañas, vegetales como flores y partes de plantas y animales se han preservado perfectamente en el ámbar, que es una resina muy dura, quebradiza, de color claro y casi transparente, producida por los árboles de coníferas, resina que se ha fosilizado. Esta sustancia permite que se observen los más delicados rasgos de los objetos atrapados en ella; sin embargo, si se sacan de su burbuja, los restos se convierten en polvo, con excepción de los caparazones de los cucarrones o escarabajos.

Las huellas y caminos son marcas dejadas por el paso de animales en sedimentos blandos que se preservaron por rápido enterramiento. Los túneles y madrigueras pueden llegar a ser parte del registro fósil.

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Por último, los coprolitos son los excrementos fosilizados de los vertebrados como peces, reptiles y mamíferos, que han sido reemplazados por fosfatos, mientras que los gastrolitos son rocas muy pulidas de los estómagos de las aves y los reptiles ingeridas y utilizadas para moler los alimentos.

Queremos resaltar especialmente un hecho de bastante significación: tan solo unos pocos de los seres vivientes se fosilizan y llegan a nuestros días, pues existen muchas causas que lo impiden; entre ellas podemos citar las siguientes:

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a) Como vimos, las partes blandas de animales y plantas no se fosilizan a menos que existan condiciones poco usuales y extraordinarias que impidan la acción de las bacterias. Existen millones de organismos que no poseen partes duras, especialmente en los medios marinos. b) Las plantas y animales que no viven en áreas donde sean rápidamente sepultados antes que depredadores y bacterias empiecen su destrucción, tienen muy pocas posibilidades de fosilizar. Los que viven en las pendientes de las colinas, a menos que sus restos lleguen a los terrenos pantanosos y lagunares o sean enterrados por aludes, casi nunca se preservan.

CLASIFICACIÓN DE LOS FÓSILES Para la clasificación de los fósiles, se utilizan en general las leyes de la biología, que los agrupa en: Especie Género Familia Orden Clase Tipo (Filum)

En ellos se pueden presentar otras categorías como subgéneros, subclases, subespecies, etc. Para la paleontología el concepto de especie implica algunos pequeños cambios, ya que no tiene a su mano las mismas herramientas un paleontólogo que una persona que

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estudia la vida actual de los organismos. Una especie fósil se basa en el grado de similitud y diferencia morfológica que presentan los restos conservados; no es lo mismo que en una especie viviente que está basada en la capacidad que tienen los organismos para reproducirse.

La ciencia que estudia fósiles vegetales como restos de hojas y troncos se llama paleobotánica y cuando se trata del estudio del polen y las esporas de las plantas se llama palinología; en este último caso se utiliza el microscopio convencional.

Por otro lado, la distribución de los seres vivientes en la actualidad se basa tan solo en dos parámetros: geografía y ecología, mientras que los fósiles tienen tres: geográfico, ecológico y geológico. Para nuestro caso la distribución geológica es muy importante, puesto que determina el tiempo durante el cual el organismo vivió. Así, una distribución larga correspondería a un organismo que sobrevive desde el Paleozoico y una corta a uno que vivió tan solo algunas decenas de millones de años. Los que tienen una corta distribución geológica, pero a su vez tienen una extensa distribución geográfica, representan eventos que sirven de guía para establecer la historia geológica de la Tierra y son la base para elaborar las tablas del tiempo geológico.

LOS FÓSILES A TRAVÉS DEL TIEMPO

La paleontología comprende no sólo el estudio de los animales, sino también los vegetales; la parte que estudia los animales fosilizados, se puede dividir en dos grandes ramas: micropaleontología, que es el estudio de los fósiles cuyo tamaño es menor de 2 milímetros e incluye los denominados nanofósiles que tienen de longitud una milésima de micra; los estudios se hacen mediante el uso del microscopio convencional y para los nanofósiles con el microscopio electrónico. La otra rama es la macropaleontología, que estudia los fósiles que son visibles a simple vista incluyendo hasta los animales de mayor tamaño.

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Los fósiles son la llave que nos abre las puertas de la historia de la Tierra. La dispersión geográfica y geológica de los fósiles a través del tiempo nos permite correlacionar entre sí eventos que ocurrieron en el pasado en varios sitios distantes entre sí a veces miles de kilómetros. Así mismo, podemos establecer la datación relativa de las unidades rocosas y reconstruir las condiciones ambientales de clima, erosión o depósito, la composición de los océanos y atmósfera, y la evolución de las distintas poblaciones animales y vegetales, su aparición y desaparición, su clímax y muchos otros aspectos del pasado de nuestro planeta. Una vez que hemos establecido los procesos de fosilización, la clasificación, utilización, etc., de los fósiles, nos llega la pregunta: ¿si los fósiles pertenecen a animales que vivieron en el pasado y son parte integral de rocas formadas en algunos casos hace cientos de millones de años, por qué los vemos hoy en la superficie de la Tierra? La respuesta obvia es que gracias a los movimientos dinámicos de la corteza terrestre, a los procesos de meteorización y erosión y a veces a la intervención del Hombre, por ejemplo, al construir los taludes de las carreteras, esas rocas quedan

en posición que nos permite estudiarlas directamente. A través de los tiempos geológicos y desde la aparición de la vida en la Tierra, hace 3.500 millones de años, los organismos animales y vegetales evolucionaron muy lentamente y con poca diversidad desde su aparición hasta hace 545 millones de años, edades que corresponden al Arqueano y Proterozoico. Los fósiles encontrados están representados por algas, metazoarios, medusas, celenterios, plumas de mar, gusanos, hojas alargadas (rangea), etc. La acumulación de oxígeno en la atmósfera jugó un importante papel en las primeras etapas de la evolución de los organismos. A partir de la aparición de las algas verdeazules, hace 2.000 millones de años, que inician la liberación de oxígeno, es cuando se presenta un incremento de las especies. En Colombia no se ha encontrado registro fósil del Precámbrico. Durante el Cámbrico es notable la abundancia y amplia distribución de los organismos fósiles; en rocas de esta edad se han encontrado: protozoos, celentéreos, moluscos, briozoos, conodontes, braquiópodos y equinodermos. De esta fauna los que han sido más estudiados son los trilobites, conodontes y braquiópodos. En Colombia solamente se tiene el dato de una fauna de trilobites en la región de La Uribe, en el río Duda, Departamento del Meta. En el Ordovícico los organismos siguieron evolucionando y diversificándose, especialmente los que habitaron mares de plataforma, cálidos, de aguas claras y poca profundidad; entre éstos se pueden citar: corales, briozoos,

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graptolites plantónicos y bentónicos, trilobites, cefalópodos y primeros peces sin mandíbula. Los trabajos adelantados en Colombia reportan varias localidades con faunas de esta edad en pozos petroleros de la Cuenca de Los Llanos; en la Cordillera Oriental, en Gachalá, Provincia del Guavio, Floresta, Macizo de Santander y Perijá; en La Guajira; en la Cordillera Central, en La Cristalina y en El Hígado, Tolima. Durante el Silúrico se desarrollaron arrecifes y aparecieron las primeras plantas vasculares terrestres y verdaderos peces; en el territorio colombiano no se conoce faunas pertenecientes a este período. El Devónico, en muchas partes del mundo, marca el límite entre el Paleozoico temprano y tardío y se caracteriza por la distribución provincial de las faunas, en gran parte debido a la deriva continental; en este período se desarrolló gran cantidad de fauna y flora en ambientes terrestres y se originaron los primeros bosques; así mismo, hubo diversificación y evolución de peces y aparecieron los primeros insectos y los primeros anfibios que iniciaron la colonización de los continentes por los vertebrados. En el Devónico tardío hubo disminución y aparentemente extinción de los graptolites y coincidió con la aparición de cefalópodos ammonoideos.

En el Carbonífero superior tuvo lugar la extensión de grandes bosques con plantas gimnospermas, que dieron lugar a depósitos de carbón asociados a los cuales se encuentran restos de peces y anfibios; se desarrollan los reptiles mamiferoides. En algunas de las provincias se encuentran depósitos de calizas con abundante fauna de braquiópodos, trilobites y conodontes. Durante el Pérmico muchos invertebrados marinos muestran un marcado renacimiento y diversificación, especialmente los foraminíferos, equinodermos y ammonoideos. En las partes continentales hubo un gran desarrollo de los reptiles en cuanto a tamaño y diversidad. En Colombia el Devónico, el Carbonífero y el Pérmico correspondieron a períodos continuos de sedimentación; se encuentran varias localidades con estas rocas en la Cordillera Oriental, Perijá, Sierra Nevada de Santa Marta y Valle Superior del Magdalena, con abundante fauna de trilobites, braquiópodos y conodontes.

A finales del Pérmico hubo una extinción de muchas especies marinas, alrededor de un 75% de anfibios y 80% de las familias de los reptiles, de igual forma que las fusulinas, los trilobites, corales rugosos y tres de cuatro grupos de briozoos, equinodermos y braquiópodos, lo cual hace que fósiles del Triásico Inferior sean muy escasos. A mediados y finales del Triásico los organismos sobrevivientes se diversificaron, dando lugar a faunas muy diferentes tales como especies nuevas de ammonoideos, lamelibranquios, moluscos, peces de aspecto más moderno; entre los reptiles se desarrollaron los primeros dinosaurios de andar bípedo y cuadrúpedo.

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También a finales del Triásico aparecieron los primeros pterosaurios voladores y los mamíferos; en la flora terrestre aparecieron y se expandieron las cicadaceas, especie de palmeras. Durante el Jurásico los organismos que se desarrollaron en el período anterior se diversificaron y multiplicaron; los ammonoideos se desarrollaron con gran vigor, igualmente los corales y esponjas.

Durante el Carbonífero se destaca la gran expansión de los corales rugosos, gran diversificación de los braquiópodos y especialmente los crinoideos. A principios del Carbonífero aparecen reptiles primitivos y a mediados de este período los anfibios y los reptiles se diversifican. Trilobite del Devónico, Gachalá, Cundinamarca. Postal Ingeominas. Fotografía por Rafael Duarte.

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En tierra los dinosaurios y pterodáctilos voladores se desarrollaron y multiplicaron. A finales del Jurásico aparece el primer pájaro con plumas, y los mamíferos son poco notables. En Colombia el registro del Triásico y Jurásico corresponde en su mayor parte a eventos vulcanoclásticos, que a grandes rasgos están localizados en varias regiones aisladas, que son: La Guajira, Sierra Nevada de Santa Marta, Perijá, Macizo de Santander, La Floresta, parte sur de las cordilleras Central y Oriental y Valle Superior del Magdalena. En las regiones mencionadas los fósiles corresponden a gasterópodos, lamelibranquios, equínidos, crinoideos, ammonoideos y varias especies vegetales. A nivel mundial no se reconoce ningún cambio brusco de flora o de fauna entre el Jurásico y el Cretácico. Sin embargo, cabe destacar la aparición de los foraminíferos globigerínicos; los teleósteos y dinosaurios tuvieron gran diversificación; las plantas con flores (angioespermas) presentan gran expansión.

A finales del Cretácico, ocurrió una interrupción brusca en las faunas: se extinguen los ammonites, varias especies de lamelibranquios y algunas familias de briozoos, equínidos y foraminíferos, como también es notoria la desaparición de los grandes reptiles, entre ellos los dinosaurios. Este gran cambio marca el límite entre el Mesozoico y el Cenozoico. El Cretácico, en Colombia se inició con una gran invasión marina (transgresión), que progresivamente cubrió las áreas correspondientes a las cuencas CaquetáPutumayo, Llanos Orientales, Cordillera Oriental, Perijá, Guajira y sectores de la Sierra Nevada de Santa Marta y Cordillera Central. Entre los fósiles de este período que se han reportado, los más característicos son las amonitas, pero también se han encontrado foraminíferos, lamelibranquios, gasterópodos, peces y abundantes restos de vegetales; en Villa de Leiva se halló un esqueleto de kronosaurio, múltiples restos de ictosaurios, dos esqueletos casi completos de plesiosaurios, uno de los cuales se conserva en el mu-

Esquema y moldes originales de pisadas de vertebrados (Batrachopus sp.), en limolitas de la Formación Saldaña. Fotografía por Carlos Macía.

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Formas diferentes de Ammonites del Aptiano superior, por Fernando Etayo.

seo geológico José Royo y Gómez del INGEOMINAS, así como una gran colección de amonitas. En el Huila se han colectado restos de mosasaurios, peces y huesos de plesiosaurios. El Terciario se distingue por la colonización progresiva de los ambientes vacíos dejados por los organismos que se extinguieron a finales del Cretácico; se destaca el predominio de los mamífe-

Pez del Cretácico, Guame Santander. Postal de INGEOMINAS. Foto por Rafael Duarte.

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En Colombia el Terciario corresponde, a grandes rasgos, a una retirada progresiva del mar (regresión), encontrándose abundantes depósitos sedimentarios continentales y marinos. Asociados a ellos se han encontrado faunas de vertebrados, moluscos, foraminíferos, plantas y polen. Entre los fósiles de vertebrados se han encontrado: anfibios, tortugas, moluscos, cocodrilos, lagartos, aves, gran variedad de mamíferos como marsupiales, desdentados, roedores, primates y en el desierto de la Tatacoa, Huila, dientes de monos.

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ros que pasaron a conquistar medios marinos, aéreos y terrestres; la gran expansión de los foraminíferos plantónicos (globigerinas), de igual forma que los insectos. A finales del Terciario ya existen los primates, roedores, carnívoros, herbívoros y murciélagos que han evolucionado y se conservan en el presente. América del Sur quedó aislada de los demás continentes y en ella se desarrolló una fauna única.

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Miocochilius Anomopodus, Municipio de Villavieja, Departamento del Huila. Postal Ingeominas.

En lo referente a los vegetales, se han hallado hojas, frutas, esporas y polen. Microforaminiferos

El último período geológico es el Cuaternario, caracterizado por la aparición del Hombre y la ocurrencia de tres períodos de glaciación que marcan la desaparición de algunas especies y en los períodos interglaciares la aparición y expansión de varias especies. Durante este período hay gran crecimiento y diversificación de los vertebrados terrestres, marinos y aéreos y extensión de la flora con grandes bosques y selvas. La mayor parte de las especies actuales han evolucionado y se han conservado durante este período.

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Coral Reciente, Costa Atlántica. Postal Ingeominas.

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En Colombia el Cuaternario está representado por depósitos continentales de tipo fluvial, lacustre, coluvial, aluvial y glacial;

por esta razón, la mayor parte de fósiles encontrados corresponden a vegetales, corales, polen, y fauna de gran tamaño como

mastodontes, caballos y venados primitivos que ocuparon grandes áreas del país.

Eucaliptus (Mirtaceae)

Pinus (Pinaceae)

Zea mais (Gramineae)

Microfotografías de granos de polen X1000. Tomadas de «EL CUATERNARIO EN COLOMBIA» Vol. 14.

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GEODINÁMICA INTRODUCCIÓN Comparativamente, durante la corta vida del Hombre, la Tierra parece estática e inmutable y los cambios que se pueden percibir son aquellos tales como deslizamientos, temblores, vulcanismo, modificaciones en las riberas de los ríos y líneas de costa; por tal razón, las civilizaciones más desarrolladas, asentadas en el Mediterráneo y zonas adyacentes, no imaginaron que la corteza de la Tierra fuera dinámica, ya que no contaban con detalles geográficos amplios y, además, se tenían los prejuicios religiosos que limitaban la difusión del conocimiento. La idea de la separación de los continentes empezó en los siglos XVI y XVII, a raíz de los descubrimientos geográficos e iniciación de la cartografía de las costas de África Occidental y América Oriental. En el siglo XVII, Sir Francis Bacon comentó la semejanza entre las costas de África y América del Sur; el francés R. P. Francois Placet sugirió que el viejo y nuevo mundo habían quedado separados debido al diluvio universal, concepto que fue seguido por Alexander von Humboldt, 1880, quien pensó que el Atlántico correspondía a un gran valle fluvial en el cual navegó el arca de Noé. En 1858, Antonio Snider-Pelligrini hizo las primeras observaciones de tipo geológico entre los continentes situados a ambos lados del Atlántico, para explicar la presencia de plantas fósiles idénticas tanto en

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Europa como en Norte América y dio el primer diagrama para antes y después de la separación. Frank B. Taylor, con base en la distribución de las cadenas montañosas, elaboró una completa explicación en apoyo de los movimientos continentales a gran escala. Se considera que el pionero de la Teoría de la Deriva Continental fue el astrónomo, geofísico y meteorólogo Alfred Wegener, quien con diversos ejemplos de varias ciencias, especialmente teniendo en cuenta los climas del pasado y la flora, publicó, en 1922, la distribución de los continentes en diferentes épocas con un concepto muy similar al actual. Esta teoría tuvo muchos contradictores, al encontrar algunos detalles inexplicados en diferentes ciencias, con lo cual, refutaban toda la teoría; por otro lado, en la época no era fácil explicar que, teniendo pisos oceánicos rígidos, los continentes con billones de toneladas de peso se pudieran desplazar cientos de kilómetros. La teoría tuvo aceptación por varios geólogos, entre los que cabe destacar Arthur Holmes, quien ideó la datación de rocas por minerales radioactivos y el concepto de Corrientes de Convección, impulsadas por el calor radioactivo del centro de la Tierra, mecanismo por el cual, sería posible el transporte de los continentes a grandes distancias, como el caso de los gigantescos icebergs. La teoría de la Deriva Continental tuvo aceptación, en 1960, con la aplicación por Frederick J. Vine, del estudio de los fondos marinos y el paleomagnetismo. Por otra

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parte, el estudio de las edades radiométricas de los fondos oceánicos indicó que las rocas más antiguas corresponden al Jurásico, y que las anteriores a este sistema han sido absorbidas en las zonas de subducción. En esta unidad se tratará de explicar muy brevemente la deriva continental, la formación de las cadenas montañosas, con sus estructuras relacionadas, pliegues y fallas. Así mismo, se hará una rápida explicación acerca de la geología estructural de Colombia.

TECTÓNICA DE PLACAS Geográficamente, y de manera general, la superficie de la Tierra está compuesta por continentes, islas y océanos; en los continentes podemos distinguir áreas con terrenos planos a semiplanos, cadenas montañosas y casquetes polares. En los océanos, las partes sólidas que sobresalen del nivel del agua se denominan islas. Los fondos oceánicos se consideraban planos; sólo a partir de la década del 60, con los estudios oceanográficos y el empleo de modernas técnicas, como el sonar y diversos tipos de sondas, se han elaborado los mapas de los fondos marinos llamados mapas batimétricos, que muestran que éstos tienen topografía variable. Los principales accidentes topográficos de los fondos marinos corresponden a cadenas montañosas que en la parte media de los océanos se han denominado dorsales oceánicas; éstas presentan

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Esquema que ilustra la batimetria del fondo oceánico (Tomado de atlas de lo extraordinario, fenomenos naturales volumen I,1994)

fracturas normales al eje de las mismas. Las crestas de las dorsales alcanzan desde el fondo del mar hasta 4.000 metros de altura. Otro accidente notorio son los cerros aislados formados por volcanes que si salen a la superficie constituyen islas y si están sumergidos y truncados forman los denominados yugotes; cuando los sistemas volcánicos se encuentran alineados forman una cadena de islas volcánicas. Las zonas planas a semiplanas más profundas se llaman planos abisales. En la parte interna de los océanos se distinguen las fosas oceánicas, que corresponden a zonas de grandes depresiones, hasta de 11.000 metros de profundidad; el talud continental es la pendiente entre la plataforma continental y las llanuras abisales; dentro del talud se encuentran los cañones submarinos.

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La zona de interacción entre la tierra firme y el talud corresponde a zonas planas a semiplanas y se denominan plataforma continental. Los accidentes descritos se muestran en la figura de la página anterior. Las formas antes mencionadas están regidas por la dinámica de la corteza terrestre, la cual está indicada en algunos lugares por temblores y vulcanismo, fenómenos que al ser estudiados han permitido a los geólogos postular que la corteza está dividida en grandes fragmentos denominados placas, que tienen millones de km2 de superficie y menos de 100 kilómetros de espesor. Las placas están limitadas por las dorsales y fosas oceánicas, tal como se puede observar en la figura de la parte superior de esta página.

Movimiento de las placas Para tener una visión de las placas tectónicas es conveniente conocer cómo están compuestas y los mecanismos que hacen posible su movimiento. A continuación se hará una breve descripción de estos fenómenos y se definen términos geológicos que están relacionados con las zonas en que las placas interactúan. Las placas tectónicas están compuestas en la parte continental por corteza continental y el manto rígido (manto superior); en la parte oceánica, por corteza oceánica y el manto rígido; las placas se mueven sobre la astenosfera (manto inferior), que por ser plástica les permite movimientos verticales y horizontales.

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Límites de placas y zonas activas de la corteza terrestre. Tomado de Dixon, D. (1985)

Para comprender las causas del movimiento de las placas es conveniente tener en cuenta las diferentes fuerzas y condiciones que intervienen en este mecanismo: gravedad, densidad, topografía, formación y destrucción de la corteza oceánica, flujo calorífico, distancia entre dorsales y fosas, y resistencia de las placas a la deformación.

sidad de 2,9. El manto superior en el tope tiene 3,3 y en la parte inferior 3,4. Donde se presentan cambios bruscos en la densidad se han reconocido discontinuidades como

las de Mohorovicic (Moho), entre el manto superior y las cortezas continental y oceánica y la que se encuentra entre el manto superior y el inferior.

Gravedad. Los datos actuales permiten establecer que las dorsales se encuentran próximas al equilibrio isostático, mientras que las fosas están alejadas de dicho equilibrio, presentando uno de los valores de gravedad más bajos de la corteza (anomalías gravimétricas negativas). Densidad. Esta es diferente tanto para la corteza oceánica como para la continental y para el manto superior y el inferior, en la siguiente forma: la corteza continental tiene densidad promedio de 2,67 cerca a la superficie, a 2,77 en su base; la corteza oceánica tiene una den-

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Esquema que muestra la estructura interne de la tierra (Tomado de ciencias de la tierra una introducción a la geología física, Tarbuck y Lutgens, 1999)

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Topografía. Las dorsales corresponden a centros de expansión y se elevan de 2 a 4 kilómetros sobre el fondo oceánico con pendientes más o menos simétricas a su eje; las fosas oceánicas alcanzan profundidades hasta de 11 kilómetros y la parte continental presenta alturas hasta de más de 8.000 metros.

oceánicas, la corteza se destruye entre 5 y 15 centímetros por año.

Formación y destrucción de la corteza oceánica. En las dorsales la expansión de los fondos oceánicos tiene lugar simétricamente con incrementos desde menos de uno hasta seis centímetros al año. En las fosas

Resistencia de las placas a la deformación

Flujo calorífico. A partir de las dorsales oceánicas disminuye hasta alcanzar la temperatura media de los océanos. En las fosas oceánicas el flujo de calor es muy bajo, mientras que a corta distancia, en el arco de islas, es alto.

En general, las placas tienen una longitud 20 veces mayor que su espesor y, sin embargo, son

capaces de moverse a grandes distancias sin deformarse, debido posiblemente a la poca resistencia de fricción debajo del límite de éstas. El movimiento de las placas probablemente se deba a algún tipo de convección en el interior de la Tierra, lo cual fue propuesto por Arthur Holmes en la década de los años veinte. Estudios posteriores, basados en sísmica, gravimetría, paleomagnetismo, experimentos de laboratorio y simulaciones, en parte han comprobado esta teoría; sin embargo, quedan muchos interrogantes por resolver.

Esquema de las corrientes de convección y de los diferentes tipos de ambientes generados por las colisiones de placas tectónicas (Tomado de atlas de lo extraordinario, la formaciòn de la tierra, 1992)

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Evolución de los Continentes

La tierra hace 200 M.a

Datos geocronológicos, sísmicos, de paleomagnetismo, climáticos, paleontológicos, de flora y fauna, han servido para descifrar y postular migraciones de las masas continentales desde hace 550 millones de años hasta el presente. Se considera que en la era paleozoica, hace aproximadamente 540 millones de años, existían seis continentes que eran: Gondwana, Báltico, Laurasia, Siberia, China y Kazakhstania que se muestran en la figura.

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Estas masas continentales se movieron y reunieron en un solo supercontinente denominado Pangea hace 225 millones de años, resultando una serie de colisiones que formaron grandes cinturones montañosos algunos de los cuales aún existen. La parte norte de Pangea corresponde a Laurasia y la sur a Gondwana; entre ellos, en el lado occidental, se extendía el océano de Tethys.


La fragmentación y separación de Pangea empezó hace 200 millones de años aproximadamente, separándose Laurasia de Gondwana, la cual fue total hace 135 millones de años, cuando también empezó la fragmentación de los dos supercontinentes.

La tierra actual.

Posteriormente, los continentes siguieron separándose y a su vez, África noroccidental colisionó con Asia, y la India también se adosó; situación que empezó hace 65 millones de años, hasta llegar a la configuración geográfica que actualmente se observa. La deriva continental continúa y las placas tectónicas siguen moviéndose a una velocidad de 0,9 a 11 centímetros por año, de acuer-

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Esquema que muestra la deriva continental, las flechas rojas indican la dirección de movimiento de las placas tectónicas (Tomado de La tierra el planeta desconocido, 1985)

Evolución de los continentes

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do con los datos obtenidos de los satélites, que miden la distancia exacta entre diferentes puntos del globo terrestre. El fenómeno de movimiento de las placas está íntimamente relacionado con movimientos telúricos y vulcanismo que son los únicos percibidos durante el transcurso de la vida del Hombre.

nas de subducción (fosas), en donde el material descendente es fundido; parte de este material es mezclado con el manto para posteriormente ascender en forma de magma y conformar batolitos y rocas volcánicas de composición intermedia a félsica, a las cuales se encuentran asociados depósitos de plomo, cobre, zinc, oro, estaño, plata, molibdeno, etc.

Importancia de la Deriva Continental

En las dorsales, en donde el material del manto de composición máfica sale a la superficie por grietas y volcanes en forma de lavas, están asociados depósitos de manganeso, oro, plata, zinc, cobre y hierro.

El desplazamiento e interacción de los continentes y los pisos oceánicos, no solamente es interesante desde el punto de vista científico y académico, sino también por su importancia económica y de seguridad para el Hombre. Al superponer los mapas de las diferentes placas y los sitios donde se producen los terremotos y el vulcanismo, se puede observar que estos fenómenos están íntimamente asociados, principalmente donde las corrientes de convección descienden (fosas) y en menor magnitud en donde éstas ascienden (dorsales). Una de las principales áreas donde se presentan temblores y vulcanismo corresponde al Cinturón de Fuego Circumpacífico donde se encuentran interactuando las placas del Pacífico, Sur América, Cocos, Norte América, Euroasiática, Índica y Antártica. Las zonas sísmicamente más estables corresponden a los cratones, antiguas zonas orogénicas, que han sido erosionadas hasta llegar a un relieve plano a ligeramente ondulado (peneplanizadas) y se encuentran en la parte continental. Los depósitos minerales (Unidad 12) están relacionados con las zo-

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La región occidental de Colombia se encuentra relacionada con el Cinturón de Fuego Circumpacífico, donde las placas de Nazca, Cocos y Caribe descienden bajo la Suramericana y son las responsables de que se presente gran sismicidad y vulcanismo. En esta región se encuentran rocas ígneas intrusivas y volcánicas, en forma de batolitos, stocks, diques, cuellos volcánicos y venas, que en muchos sitios contienen depósitos de oro, plata, platino, cobre y, en menor proporción, molibdeno y zinc.

OROGENIA Orogenia es el término que se usa para explicar el proceso de formación de montañas, el cual es de dos tipos: el primero está ligado a movimientos compresivos en las antiguas zonas aledañas a las fosas; el segundo, debido a efectos distensivos por la salida y acumulación de rocas volcánicas máficas en las zonas de expansión en las dorsales oceánicas, por lo tanto, corresponden a las áreas donde convergen y divergen las placas tectónicas. Actualmente, las

cadenas montañosas activas, en las que ocurren terremotos y vulcanismo, se encuentran localizadas en el Cinturón Alpino, en el Circumpacífico y en el Himalaya; en los dos primeros colisionan placas continentales con placas oceánicas y en el Himalaya ocurre el choque de dos placas continentales. Para la formación de una cadena montañosa, se pueden mencionar de una manera general, cuatro etapas principales: a) Creación de cuencas alargadas en los bordes de los continentes, las cuales se rellenan con sedimentos provenientes de la parte continental, muchas veces de varios kilómetros de espesor; a medida que aumenta el peso de los sedimentos y esfuerzos compresivos de la placa oceánica sobre la continental, se produce subsidencia en la cuenca. b) Al continuar los efectos compresivos se inicia la deformación, por acortamiento de la cuenca, dando lugar en la parte inferior de la misma a principios de metamorfismo, plegamientos y fallamientos. c) Posteriormente, tiene lugar, en la parte inferior de la cuenca, metamorfismo de alto grado, migmatización y emplazamiento de cuerpos intrusivos, principalmente intermedios a ácidos. d) La última etapa es el levantamiento vertical, de varios kilómetros, de las cordilleras en un tiempo relativamente corto, acompañado de plegamientos y actividad ígnea postectónica. En Colombia las cordilleras son el resultado de eventos orogénicos distensivos y compresivos que empezaron en el Jurásico y culminaron con la orogenia Andina en el Neógeno y Cuaternario, aunque en cierto sentido se puede decir que aun hoy continúa, ya que Los Andes forman una cordillera activa.

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PLIEGUES Y FALLAS Escarpe de falla

En la corteza continental, en las cadenas montañosas y cuencas adyacentes, las rocas sedimentarias, que se han acumulado en las cuencas, debido a procesos compresivos y distensivos, presentan plegamientos y fallamientos. Los principales tipos de pliegues, unos en forma convexa, se han denominado anticlinales, y los de forma cóncava se llaman sinclinales; según la intensidad de la compresión los pliegues pueden ser muy simples, por lo general, simétricos, o muy complejos, asimétricos y a veces tumbados, como se observa en la figura de la página anterior.

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Plano de falla

Bloque diagrama de una falla inversa (Tomado de Physical geography of the global environment, H.J. de Bill y Peter O. muller, 1993)

Teniendo en cuenta que la compresión continúa, los pliegues asimétricos tienden a tumbarse y romperse por medio de fallas que según su inclinación pueden ser: inversas con ángulo de inclinación entre 30° y 45°, de cabalgamiento, cuando el ángulo es menor de 30°. En algunos casos la compresión puede llegar a ser tan intensa, que las rocas plegadas pueden ser transportadas cientos de metros y hasta kilómetros, dando lugar a los denominados mantos de corrimiento.

Bloque diagrama de un Horst y un graben (Tomado de ciencias de la tierra una introducción a la geología física, Tarbuck y Lutgens, 1999).

Bloque diagrama delos principales tipos de pliegues (Tomado de ciencias de la tierra una introducciòn a la geologìa fìsica, Tarbuck y Lutgens, 1999).

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En las áreas de distensión se forman una serie de bloques que al ajustarse, unos descienden y otros ascienden; de una manera general corresponden a graben y horst, respectivamente; los planos entre éstos corresponden a fallas normales. Otro tipo de falla que se presenta son las fallas de rumbo, también denominadas fallas transversales, en las cuales el desplazamiento entre los bloques es horizontal; cuando mirando hacia la falla el bloque opuesto se mueve relativamante a la derecha, se denominan laterales derechas, si es al contrario, corresponden a laterales izquierdas. Cuando se combinan las fallas de rumbo y las normales se llaman fallas de corrimiento oblicuo; cuando la combinación es entre fallas

inversas o de cabalgamiento y las de rumbo, el resultado son las fallas de transpresión. Debido a esfuerzos compresivos y distensivos, en las rocas se presentan fracturas con muy poco desplazamiento y relativamente cercanas que son conocidas con el nombre de diaclasas. Es de gran importancia conocer y localizar las estructuras antes descritas, debido a que asociadas a ellas se encuentran depósitos minerales de interés económico; y para el cálculo de reservas y extracción es necesario contar con mapas donde éstas se muestren en superficie y en subsuelo. Así mismo, para la construcción de obras civiles es indispensable disponer de mapas donde se detallen e indiquen las estructuras mencionadas.

Escarpe de falla

Plano de falla

Fuerzas

Bloque diagrama de una falla normal (arriba) y una falla de rumbo (abajo) (Tomado de Physical geography of the global environment, H.J. de Bill y Peter O. muller, 1993)

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En Colombia, INGEONIMAS produce diferentes mapas geológicos con sus informes explicativos donde se señalan y describen las principales estructuras encontradas en nuestro país.

RASGOS TECTÓNICOS DE COLOMBIA Colombia se encuentra ubicada en el sector de confluencia de las placas de Sur América, Nazca, Cocos y Caribe; por esta razón el país presenta una tectónica muy compleja, especialmente en el área de cordilleras, y una más sencilla en el oriente que corresponde al borde occidental del Escudo de Guyana. En la región oriental del país, al oriente de la falla de Yopal (ver mapa al final de esta unidad), se distinguen tres regiones: el Escudo de Guyana, la Cuenca de Los Llanos en su borde noroccidental y la Cuenca del Putumayo en el borde sur occidental. De la falla de Yopal al occidente se localizan cinturones móviles (cordilleras), formando un mosaico en donde predominan en algunas áreas rocas ígneo metamórficas y en otras rocas sedimentarias. Las partes de este mosaico se encuentran separadas por fallas de gran magnitud. A continuación, y de oriente a occidente, se hace una descripción muy breve, de los principales accidentes tectónicos que se encuentran en el territorio colombiano y que se muestran en el mapa que acompaña la presente unidad. El Escudo de Guyana está constituido por rocas cristalinas antiguas, cubiertas por una delgada cobertera de rocas sedimentarias del Paleozoico inferior y Terciario, las cuales se disponen

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semihorizontales con ligeras flexiones y algunos lineamientos de dirección N80°W y otros de dirección N45°E.

Al sur, el Macizo de Garzón constituye la parte oriental de la cordillera y está segmentado por fallas escalonadas inclinadas al oeste, las cuales se prolongan hacia el Ecuador.

rocas sedimentarias depositadas en las cuencas de Cundinamarca y Santander, que forman estructuras sinclinales, anticlinales y fallas, las cuales por su complica-ción y gran número no serán descritas. Entre las cordilleras Oriental y Central se encuentra un accidente tectónico importante que es el Valle del Magdalena, el cual se ha dividido en tres sectores: superior, medio e inferior. El Valle Superior del Magdalena va desde el nacimiento del río hasta la localidad de Girardot; tectónicamente se puede considerar como un antiguo bloque levantado (horst), en el cual las fallas normales, por efectos de la tectónica andina, invirtieron su movimiento, y dieron lugar a fallas inversas a cada lado del valle. El límite occidental del valle está representado por el sistema de fallas imbricadas de la Plata-Gigante, las cuales son sinuosas y con extensión de 270 kilómetros.

En las dos cuencas anteriormente descritas, se han encontrado varios campos de petróleo y gas de importancia económica para el país.

El límite de la cordillera en su borde occidental está dado por los sistemas de fallas de Suaza, La Salina y Bucaramanga-Santa Marta. En la región sur, el sistema de fallas de Suaza está inclinada hacia el oriente, y tiene una longitud de por lo menos 200 kilómetros. En los alrededores de Gigante, en el Huila, la falla de Suaza es relevada por una serie de bloques limitados por las fallas de Tello y San Alfonso. En cercanías de Suárez (Tolima) se encuentra el sistema de fallas de La Salina, inclinadas hacia el oriente y que se prolonga hasta el norte de Bucaramanga, donde choca con el sistema de fallas de BucaramangaSanta Marta. El sistema de fallas de Bucaramanga-Santa Marta, principalmente de rumbo, inclinadas hacia el oriente, presenta dirección N25°W; tiene una extensión aproximada de 550 kilómetros y se inicia en su parte sur, en los alrededores de Pitiguao (Santander) y se prolonga hasta Santa Marta.

Al occidente del escudo se encuentra la Cordillera Oriental, la cual se prolonga al norte hasta la Serranía de Perijá; la cordillera, en el sur, lleva una dirección aproximada N40°E; en el centro, N30°E; y en el norte, N30°W. La Serranía de Perijá, en general, tiene una dirección N30°E.

La Serranía de Perijá, que se considera como la prolongación septentrional de la Cordillera Oriental, está limitada por una serie de fallas arqueadas con direcciones N15°E a N35°E e inclinadas hacia el oriente haciendo parte del sistema de fallas de El Cerrejón-La Jagua de Ibirico.

La cordillera está limitada, en el oriente por el sistema de Fallas de Guaycaramo-Yopal, inclinadas hacia el oeste y con una longitud aproximada de 450 kilómetros, desde Saravena hasta el río Guayabero donde choca con el bloque del Macizo de Garzón.

Dentro de la Cordillera Oriental se encuentran bloques de rocas ígneo metamórficas, denominados macizos como los de Garzón, Quetame, Floresta y Santander, separados por fallas de magnitud considerable. La parte central de la cordillera está conformada por

En la parte noroccidental el escudo está cubierto por sedimentos, donde los más jóvenes son del Cuaternario; estudios geofísicos nos indican que se trata de una cuenca pericratónica donde se depositaron sedimentos de edad paleozoica inferior, cretácica y terciaria, con plegamientos suaves y dislocados por fallas de poco desplazamiento; esta región se conoce como Cuenca de Los Llanos. En la región suroccidental, Cuenca del Putumayo, el borde del Escudo de Guyana está cubierto por sedimentos hasta del Terciario superior, debajo de los cuales se encuentran secuencias de rocas sedimentarias del Paleozoico superior, Triásico, Jurásico, Cretácico y Terciario, con estructuras semejantes a las de la región noroccidental.

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El Valle Medio del Magdalena va desde Girardot hasta El Banco (en el Departamento del Magdalena); se considera como un graben, en el cual por efecto de la tectónica andina, la falla oriental de tipo normal invirtió su movimiento quedando de tipo inverso (sistema de fallas de La Salina). El límite occidental lo constituye el sistema de fallas de Mulatos con extension de 330 kilómetros. El valle superior y el inferior están separados por la falla de rumbo de Cucuana-Girardot. El Valle Inferior desde El Banco hasta la desembocadura del rio en el mar está cubierto por rocas sedimentarias del Terciario y Cuaternario que en superficie están dispuestas de manera horizontal y muestran lineamientos que posiblemente corresponden a bloques basculados.

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La Cordillera Central está limitada al oriente por el sistema de fallas del lado occidental del Valle del Magdalena y es fuertemente afectada por el sistema de fallas de Romeral, cerca a su borde occidental. Este sistema se extiende desde el límite sur del país hasta la costa Atlántica; tiene, en general, dirección N10°E, con excepción de su parte central de dirección N10°W. Este sistema tiene un fuerte componente de rumbo y corresponde al límite de una antigua fosa, que pone en contacto rocas de afinidad oceánica con rocas de afinidad continental.

En la región norte de Colombia se distinguen: las Llanuras del Caribe, Sierra Nevada de Santa Marta y La Guajira, que a su vez presenta al sur zonas planas (Baja Guajira) y al norte, zonas montañosas (Alta Guajira).

Entre las cordilleras Central y Occidental se encuentra el Valle del río Cauca que ha sido considerado como un graben, que se prolonga hasta el valle del río Patía y está limitado en su lado occidental por el sistema de fallas normales de Cauca-Patía.

En las Llanuras del Caribe se diferencian dos áreas limitadas por el sistema de fallas de Romeral; al occidente se encuentran los cinturones plegados de San Jacinto y Sinú, caracterizados por presentar estructuras estrechas y fallas con dirección general noreste; al oriente se encuentra la región estable o plataforma de San Jorge, que se prolonga hasta la falla Santa Marta-Bucaramanga; al sur está limitada por la Falla de Murrucucú; en superficie se presenta una serie de lineamientos de dirección N50°W, que en el subsuelo, por estudios geofísicos, corresponden a bloques separados por fallas que forman horsts y grabens.

La Cordillera Occidental, en su parte sur occidental, está limitada por la falla inversa del Tambor, la cual queda interrumpida por un sistema de fallas transversales de dirección N75°E, como las de Argelia, Río Blanco, y otras. En el norte el límite occidental lo constituye el sistema de fallas del Río Atrato, de tipo inverso e inclinada al oriente. Al occidente

La Sierra Nevada de Santa Marta es un bloque triangular, aislado, limitado por las fallas de Santa Marta-Bucaramanga, la de Oca y la del Cesar. La primera falla ya fue descrita anteriormente; la Falla de Oca de dirección E-W, es de desplazamiento lateral derecho y se prolonga al oriente hacia el Golfo de Maracaibo. La Falla del Cesar, lleva una dirección gene-

La cordillera, en la parte norte, es más amplia que en el sur, y está constituida por varios bloques de rocas ígneo metamórficas separados por fallas de gran magnitud como las de Palestina, El Bagre y Yolombó.

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de la Falla del Río Atrato se encuentran las Llanuras del Pacífico y la Serranía del Baudó, las cuales hacia el occidente, mar afuera, están limitadas por el eje de la Fosa de Colombia.

ral N45°E, se considera normal, con el bloque occidental levantado; junto con el sistema de fallas de Cerrejón-Perijá, forma el valle del río Cesar-Ranchería, que separa la Sierra Nevada de la Serranía de Perijá. Dentro de la Sierra Nevada se encuentra una serie de fallas arqueadas de dirección general N45° a N60°E, entre las que se menciona las de Sevilla, Aracataca y Maízmorocho, en el informe de la Sierra Nevada de Santa Marta. En la Península de La Guajira se diferencian dos regiones: la sur denominada Baja Guajira, que se encuentra entre las fallas de Oca y Guajira-Paraguaná. En superficie corresponde a una zona plana con ligeras ondulaciones; en el subsuelo parece que existen estructuras relacionadas con fallas de rumbo. La segunda región es conocida como la Alta Guajira; en ella se encuentran las serranías de Jarara y Macuira. Geológicamente se distinguen tres bloques: el sur, delimitado por la falla GuajiraParaguaná y al norte por la Falla de Cuisa. El bloque central, delimitado por la falla anterior y la Falla de Jarara. El tercer bloque es el noroccidental, que está separado del anterior por la Falla de Jarara. En el Mar Caribe, mar afuera, se encuentran los cinturones deformados del Caribe meridional y el de Panamá septentrional, separados de las zonas abisales por paleosuturas que son los límites de diferentes placas.

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LA METEORIZACIÓN DE LAS ROCAS INTRODUCCIÓN

vía, estos cambios son causados por la meteorización.

... sin las plantas no habría animales y las plantas se desarrollan gracias al suelo, el cual es producto de la meteorización de las rocas.

¿Pero qué es la meteorización ? Utilicemos algunos ejemplos sencillos para definir este término. En la superficie terrestre y cerca de ella, las rocas, los minerales, los objetos construidos por el Hombre, tales como edificios, los carros, las calles, al estar en contacto con factores atmosféricos como el aire y el agua y ser afectados por las actividades de los seres vivientes, plantas y animales, sufren cambios. Esos cambios son llamados meteorización, cuando se refieren a rocas y minerales.

(viejo adagio)

Cuando miramos los paisajes y los objetos naturales que tenemos a nuestro lado, muy a menudo nos preguntamos si los picos de las montañas estarán ahí para siempre. ¿Por qué las calles y las aceras se agrietan y se acaban? ¿por qué se producen los deslizamientos que impiden o limitan el paso por las carreteras?, ¿por qué las construcciones abandonadas se derrumban ? En los capítulos anteriores hemos visto cómo se formó el Universo y posteriormente la Tierra, así como la formación y características de los tres tipos de rocas: sedimentarias, ígneas y metamórficas; ahora debemos hablar de la meteorización de las rocas y sus productos. Aunque de una manera casi imperceptible para los humanos no acostumbrados a la observación aguda de la naturaleza, todos los días somos testigos de los cambios que sufren los objetos y materiales que se encuentran a nuestro alrededor; cambios puestos de manifiesto porque las pinturas se agrietan, los pavimentos de las calles se rompen en pedacitos, los metales se oxidan, las rocas se derrumban. Aunque no lo entendemos toda-

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Un poco más científicamente, la meteorización es el proceso o serie de procesos que cambian en la superficie terrestre o cerca de ella, las rocas, minerales y objetos elaborados por el Hombre, cuando son sometidos a condiciones físicas y químicas, diferentes de las existentes al momento de su formación. Vidrio, pintura de las casas, concreto, metales y aun el acero y todos los materiales, son atacados por la meteorización, aunque algunos de ellos resisten más que otros. La meteorización puede ser benéfica o causante de problemas al Hombre. Todo depende del punto de vista de cada uno. Así, por ejemplo, para los agricultores, ella forma los suelos que permiten el cultivo de los alimentos, mientras que para usuarios de las carreteras, la meteorización no causa sino problemas, como deslizamientos y taponamientos de la vía.

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LA METEORIZACIÓN DE LAS ROCAS

ACCIÓN DE LA METEORIZACIÓN Hemos estudiado en las unidades anteriores que la mayoría de las rocas se forman bajo condiciones diferentes a las que existen en la superficie terrestre y al ser expuestas a las condiciones atmosféricas, responden a estas nuevas condiciones meteorizándose. ¿Cómo actúa la meteorización? La meteorización actúa sobre todos los materiales que se encuentran en la superficie o cerca de ella, alterándolos continuamente gracias a la acción de los diversos factores ambientales como clima, lluviosidad, temperatura, aguas corrientes y estancadas, vientos. El proceso de meteorización no solamente es capaz de actuar en el aire, la superficie o cerca de ella, sino que, además, puede llevarse a cabo en cualquier lugar donde alcancen a penetrar o llegar el agua y el aire. Podríamos concluir que la meteorización tiene lugar en la zona de interfase de la superficie terrestre, es decir, la zona de interacción de la hidrosfera, atmósfera y litosfera. Veamos qué pasa realmente cuando los materiales, ya sean una roca, un mineral o los objetos fabricados por el Hombre se meteorizan. Lo primero que ocurre es que éstos se fragmentan o rompen en pedacitos, es decir, pierden su cohesión original, sin que tenga lugar ningún cambio en su composición química. Esto se denomina meteorización mecánica, que ocasiona la desintegración física de

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los materiales; por ejemplo, una gran masa de rocas ígneas puede, por la acción del hielo, romperse en pequeños pedazos, pero los cristales de cuarzo, feldespato y mica, en general, no sufrirán ningún cambio químico. En segundo lugar, los materiales pueden ser alterados o descompuestos químicamente por la acción del agua o los gases atmosféricos, principalmente el dióxido de carbono (CO2); además, algunos de los elementos químicos pueden ser retirados o adicionados mediante reacciones relacionadas; esto se denomina meteorización química. En general, en la naturaleza, ambos procesos se llevan a cabo al mismo tiempo, aunque uno de ellos puede tener mayor intensidad que el otro.

Exfoliación en sienita de la zona aluvional Boquerones, Venezuela. El lápiz indica la escala. Fotografía por Carlos Ulloa

METEORIZACIÓN MECÁNICA La meteorización es un proceso largo y relativamente lento, que siempre está teniendo lugar en la superficie terrestre, no importando las condiciones ambientales que imperen en los diversos lugares del globo terráqueo.

La meteorización mecánica se produce por muchas causas; las principales son: reducción de la presión de confinamiento, congelamiento, abrasión, crecimiento de plantas y acción de los animales, incluyendo el Hombre.

Ejemplo de fracturación por congelamiento (Nevado del Ruiz). Fotografía por Darío Mosquera.

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Reducción de la presión de confinamiento. Con relación a la profundidad, los procesos de meteorización física o mecánica de las rocas, comienzan relativamente cerca de la superficie. Las rocas que se encuentran enterradas profundamente están sometidas a grandes presiones por confinamiento y a medida que se va erosionando la parte superior, esas presiones disminuyen, dando lugar a que las rocas se expandan y tal vez se agrieten permitiendo la entrada de aguas superficiales. En algunos casos, se ha podido observar este fenómeno de liberación de presión, en minas profundas, donde la reducción de esta presión causa explosiones que arrojan fragmentos de roca con gran violencia poniendo en riesgo la vida de los mineros. En el caso de un cuerpo ígneo intrusivo del tamaño de un batolito, sabemos que éste se formó a grandes profundidades, pero por los diversos mecanismos de la dinámica de la Tierra, se encuentra ahora muy cerca de o en la superficie. La pérdida de varios kilóme-

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Este fenómeno produce los domos de exfoliación, que no son otra cosa que grandes masas rocosas redondeadas, que se han formado a partir de rocas masivas, generalmente de carácter ígneo intrusivo. La piedra de Mavecure en el Guainía es un ejemplo de estas estructuras.

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tros de espesor de rocas que se encontraban encima de él, se traduce en pérdida de la presión de confinamiento que ejercían las mismas sobre él, lo que causa una expansión hacia la superficie. La parte superior se expande más que la inferior y se forman fracturas concéntricas y paralelas a esa corteza exterior que limitan capitas de la misma roca, cuyo espesor varía entre menos de un centímetro hasta varios metros. Este fracturamiento se llama exfoliación.

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Ejemplo de abrasión. Formación de “ollas” en la quebrada Santo Domingo, Departamento de Chocó. Se observan los cantos de la gravilla en el fondo de la olla, que tiene una profundidad de 0,80 m. Fotografía por Darío Mosquera.

Congelamiento. El poder que tiene el agua al congelarse para romper en pedazos las rocas es impresionante. El fenómeno se desarrolla de la siguiente manera: el agua penetra en las fracturas e intersticios y poros (si los hay), y al congelarse, cuando la temperatura es menor de 0° centígrados, aumenta su volumen. Este proceso tiene la suficiente fuerza para romper y apartar las masas de rocas, formándose cada vez más canales y fracturas. El proceso se repite constantemente cada vez que las aguas se congelan y descongelan. Este es el más evidente de los procesos mecánicos de meteorización. Abrasión. Como lo definimos en la unidad de las rocas sedimentarias, es el desgaste de la superficie de las rocas o partículas de los sedimentos, ocasionado por la acción o trabajo mecánico de la fricción y el impacto de las partículas transportadas por el viento, las corrientes de agua, los glaciares, las olas o la fuerza de

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Ejemplo de raíces ensanchando grietas en rocas del Grupo Olini. Alto del Trigo, carretera Villeta-Guaduas (Cundinamarca). Fotografía por Darío Mosquera.

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la gravedad. Se considera que las partículas actúan como martillos en la superficie de los materiales. Se podría hablar de efecto de molienda en los granos y partículas cuando éstos son tomados o extraídos de las rocas y transportados por una corriente, se chocan entre sí y contra el fondo y los lados, produciéndose la disminución del tamaño y la profundización del cauce. Por otro lado, los glaciares también causan meteorización por abrasión. Crecimiento de plantas. En alguna ocasión todos hemos visto cómo las raíces de los árboles y arbustos, no sólo se encuentran en el suelo, sino que penetran en la roca fresca, primero por estrechas fracturas y luego se van engrosando, partiendo la roca. Así, los muros de las construcciones abandonadas se derrumban en las zonas selváticas y climas tropicales. La actividad animal puede ser otro de los factores de la meteorización

mecánica, especialmente la efectuada por los gusanos excavadores. Los animales que viven y cavan madrigueras y las lombrices de tierra, que pasan los materiales sueltos por su aparato digestivo, se constituyen en ejemplos. El Hombre también es causante de meteorización mecánica al perforar túneles para minería y ferrocarriles, construir edificios, represas, carreteras, alcantarillados, sistemas de conducción de aguas, distritos de riego, y al devastar la vegetación que protege los suelos de la acción mecánica de las lluvias.

METEORIZACIÓN QUÍMICA Mientras que el proceso de meteorización mecánica sólo se limita a partir en pedazos o desgastar los materiales de la superficie terrestre sin cambiar o alterar su composición química, la meteorización o descomposición química actúa cambiando la composición origi-

nal, es decir, transforma los minerales y rocas que están expuestos a la acción de los gases atmosféricos, de los ácidos, del agua, en materiales con características químicas diferentes. En las unidades anteriores hemos visto que las rocas son tan solo agregados de minerales y que los minerales están conformados por uno o más elementos químicos que las caracterizan desde este punto de vista. Así, una muy simple definición de meteorización química sería la reacción de los elementos y minerales que forman los materiales de la parte superior de la corteza terrestre con las sustancias que se encuentran en la atmósfera e hidrosfera, más conocida como zona de interfase. Los procesos principales de la meteorización química son: hidratación, hidrólisis, oxidación, carbonatación y disolución. La hidratación es el proceso mediante el cual los materiales absorben agua; por ejemplo, la conversión del sulfato de calcio. Anhidrita + Agua

Salón VI, Caverna del Nus. Tomado de Boletín Geológico. Vol. XVI No. 1-3

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calor__

Yeso

El cambio de anhidrita a yeso lleva consigo el aumento del volumen del mineral en cerca de 40 veces y es una reacción exotérmica, es decir, libera calor en buenas cantidades. Esta reacción es reversible tan solo con aplicar calor al yeso, lo que indica que no se presentan cambios químicos fundamentales. En otros casos, algunos tipos de arcillas que son llamadas expansivas, son muy ávidas a absorber agua expandiéndose, causando por consiguiente problemas en las construcciones civiles.

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La hidrólisis involucra cambios químicos; el agua de la naturaleza se puede combinar con el dióxido de carbono (CO2), para formar el ácido carbónico (H2CO3), reacción que descompone el agua y el dióxido de carbono en hidrógeno, carbono y oxígeno, para combinarlos nuevamente y producir algo nuevo. El proceso se llama hidrólisis, aunque algunos autores lo denominan, en este caso específico en el cual se produce un ácido débil, acidificación. Aquí es muy importante anotar que el ácido carbónico es uno de los principales factores que producen la meteorización química.

ha oxidado, geológicamente se ha meteorizado y esa capa es el resultado de la reacción del hierro con el oxígeno.

Agua + bióxido carbónico = ácido carbónico

Disolución o solución es el proceso de meteorización mediante el cual parte de los materiales sólidos que conforman la roca se disuelven por la acción del agua y ácidos débiles y son retirados de la roca. Por ejemplo, la disolución del carbonato de calcio de las calizas por acción de las aguas lluvias combinadas con gas carbónico de la atmósfera. La calcita se la llevan las aguas en solución, formando cavernas y dolinas.

Oxidación es la combinación del oxígeno de la atmósfera con los diversos elementos. Cuando exponemos una barra de hierro a los factores atmosféricos, como son la humedad y el aire, el hierro se oxida formando una capa de color rojizo sobre el metal, capa que puede ser fácilmente retirada. En lenguaje popular o coloquial, se

Hierro + oxígeno = óxido de hierro Carbonatación: es la formación de carbonatos por la reacción de óxidos o hidróxidos con anhídrico carbónico. Los principales carbonatos que se encuentran en la naturaleza son el de calcio (calcita), el de hierro (siderita), el de estroncio (stroncianita), el de plomo (cerusita), el de calcio y magnesio (dolomita).

VELOCIDAD DE METEORIZACIÓN

LA

Basados en los anteriores procesos de meteorización física y química, podemos saber cómo se pueden afectar los materiales de la superficie y la atmósfera terrestre, pero sería interesante poder cuantificar en algo la velocidad de la meteorización. Como lo expresamos al empezar esta unidad, la meteorización es un proceso largo y lento. Sin embargo, existen algunos medios por los cuales podríamos apreciar la velocidad de su accionar.

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Antes que nada se hace necesario establecer si la meteorización actúa de igual manera en todos los sitios de la superficie terrestre. La respuesta es un rotundo no, ya que los procesos de meteorización están fuertemente influenciados por el clima local, la naturaleza de las rocas, la actividad de las plantas y animales. El clima, cuyos principales parámetros son la lluvia y la temperatura, determina, en general, si la meteorización química o mecánica actúa o no. Desde hace muchos años, existen gráficos que nos ayudan a visualizar estas reacciones. Sin embargo, hay además otros factores que pueden atenuar o acelerar la meteorización. Así, por ejemplo, la vegetación en las selvas tropicales húmedas protege los suelos de la meteorización y posterior erosión, aun en pendientes fuertes, mientras que su carencia acelera dichos procesos.

Influencia del clima en los procesos de meteorización

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El profesor de geología de la Universidad de Austin, Texas, Dr. R.E. Boyer, ilustraba sus conferencias sobre la velocidad diferencial de la meteorización, dependiendo del

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atmósfera incluyendo los rangos de contaminación ambiental.

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Adicionalmente, los componentes minerales de las rocas también afectan la velocidad de meteorización, ya que algunos de ellos se disuelven fácilmente al contacto con el agua atmosférica, como es el caso de la calcita, que conforma las calizas; otros rápidamente se convierten en arcillas, como los minerales de feldespato.

Efectos visibles de la meteorización Si observamos con cuidado, aún para aquellos que no tengan un previo entrenamiento al respecto, es fácil detectar a nuestro alrededor efectos de la meteorización. Meteorización en climas áridos. Hacienda Mondoñedo, Carretera Bogotá - La Mesa.

clima local con el siguiente ejemplo: (traducción libre) “Cerca del año 1500 antes de Cristo, se colocaron en Heliopolis, cerca a la orilla del Río Nilo, dos obeliscos, cuyos materiales fueron extraídos de las canteras de Aswan (ambas localidades en el antiguo Egipto). Posteriormente Cesar Augusto, aproximadamente en el año 14 antes de Cristo, los hizo trasladar a Alejandria para decorar el Cesarium, en donde permanecieron hasta 1878 y 1881, cuando se trasladaron a las orillas del Támesis en Londres y al Parque Central de Nueva York. Ahora menos de 100 años después de ese último traslado, se nota que en estos últimos años, los jeroglíficos del obelisco localizado en el Parque Central han casi desaparecido, mientras que permanecieron incólumes 3400 años en Egipto ...” (Tomado de “Field Guide to Rock Weathering”, 1971)

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Del texto anterior se deduce la variabilidad de la velocidad de la meteorización dependiendo directamente de los factores ambientales como son clima (temperatura y pluviosidad) y composición de la

Los suelos, son las capas de materiales meteorizados que se encuentran encima de las rocas frescas. Las capas superiores son las más ricas en materias orgánicas, minerales arcillosos, aluminio y óxidos de hierro, mientras que las inferiores poseen más fragmentos

Fotografía del perfil de un suelo, Tolima. Fotografía por Darío Mosquera.

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donde afloran rocas ricas en carbonato de calcio, mineral que es soluble en el agua, dejando espacios que se van agrandando paulatinamente hasta formar cuevas y cavernas. En algunos casos el techo de las cavernas se derrumba dando lugar a hundimientos muy característicos de la superficie que se llaman dolinas.

Diaclasas en rocas ígneas. Región de Floresta, (Boyacá). Fotografía tomada por Clara Sotelo.

de roca hasta gradar a la roca fresca. El tamaño del grano aumenta del tope hacia la base y las capas individuales tienen colores diferentes. A medida que el proceso de meteorización de las rocas avanza, los suelos son más gruesos o profundos.

de las capas superficiales. Las diaclasas son verdaderamente importantes en los procesos de meteorización, puesto que forman excelentes canales para la penetración de las aguas superficiales y las raíces de las plantas.

Los bloques y fragmentos de roca, acumulados en la base de las pendientes de las colinas y montañas, son rocas caídas de los afloramientos, que han rodado pendiente abajo, gracias a la fuerza de la gravedad. Los fragmentos pequeños son arrastrados por las aguas lluvias mientras que los mayores permanecen en la base de las colinas, disgregándose en pedazos cada vez más pequeños, hasta ser arrastrados por las corrientes.

Atenuación hasta desaparición de la estratificación. En las rocas sedimentarias la meteorización llega hasta hacer desaparecer las líneas que separan los estratos rocosos. Los colores de cada clase de roca se suavizan pasando de oscuros a claros. Las areniscas de cuarzo se convierten en arenas sueltas y las compuestas por feldespatos en materiales arcillosos. Hay muchos minerales producto de la meteorización pero su descripción esta fuera del alcance de este libro.

Fracturas y diaclasas. Son rompimientos o discontinuidades en las capas rocosas, formadas por la pérdida de la presión de confinamiento, causada por la erosión

Formación de cavernas en las rocas calcáreas como son las calizas y dolomitas, al percolarse o penetrar el agua a través de las diaclasas o fracturas en las áreas

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En las rocas ígneas plutónicas y metamórficas masivas y de grano medio a grueso, el diaclasamiento llega a producir cortezas como las explicadas en la formación de los domos de exfoliación ó unas estructuras redondeadas denominadas meteorización esferoidal. Por último, los efectos de la meteorización son visibles en los taludes de las carreteras, en los deslizamientos de terrenos, en las aceras de concreto y las calles de las zonas urbanas, en las construcciones y en muchos otros lugares comunes de la vida cotidiana. Orogenia es el término que se usa para explicar el proceso de formación de montañas, el cual es de dos tipos: el primero está ligado a movimientos compresivos en las antiguas zonas aledañas a las fosas; el segundo, debido a efectos distensivos por la salida y acumulación de rocas volcánicas máficas en las zonas de expansión en las dorsales oceánicas, por lo tanto corresponden a las áreas donde convergen y divergen las placas tectónicas. Actualmente las cadenas montañosas activas, en las que ocurren terremotos y vulcanismo, se encuentran localizadas en el Cinturón Alpino, en el Circumpacífico y en el Himalaya; en los dos primeros colisionan placas continentales con placas oceánicas y en el Himalaya ocurre el choque de dos placas continentales.

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LOS SUELOS Y SU FORMACIÓN INTRODUCCIÓN La formación de los suelos, último estado de la meteorización de las rocas que durante cientos de años han estado expuestas a los factores atmosféricos, podría ser considerada como un pequeño misterio que facilita la existencia y desarrollo de la vida, tanto vegetal como animal; misterio que nos lleva a investigar sobre el proceso que permite que las rocas se conviertan en suelo y por ende que la vida se desarrolle y evolucione. Así, a lo largo de esta unidad trataremos de resumir los principales aspectos sobre la formación, clasificación y localización de los diversos tipos de suelos de nuestro país. Es muy posible que las definiciones de suelo, elaboradas de acuerdo con las necesidades de los diferentes investigadores, confundan a los observadores desprevenidos. Sin embargo, desde el punto de vista de la geología elemental, el suelo es una serie de capas de material meteorizado y muy poco consolidado o cementado, que reposa encima de las rocas frescas.

dan en el sitio al meteorizarse las rocas, lo lógico es que el suelo, producto de la meteorización de las rocas, sea una mezcla de cuarzo y arcilla adicionada con la materia orgánica que proviene de los restos de plantas y animales. Los cristales o granos de cuarzo tienen tamaños que varían entre arenas y limos. Los granos de cuarzo ayudan a que el suelo se mantenga suelto y permiten la circulación de aire y agua, mientras que las arcillas retienen el agua. Como la mayoría de las plantas requieren para su crecimiento de agua, aire y minerales, para la agricultura los mejores suelos son aquellos que están conformados, con cierto equilibrio, por arenas y arcillas.

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LOS SUELOS Y SU FORMACIÓN

En general, existen preguntas que la mayoría de las personas se hace con respecto a los suelos: ¿Cómo se forman los suelos? ¿Cómo se clasifican o distinguen unos de otros? ¿Qué papel desempeña el suelo en el desarrollo de las plantas y los animales? ¿De dónde salen y cómo se transmiten los nutrientes del suelo a los seres vivos? ¿Siendo los suelos aparentemente impermeables, cómo absorben el agua de las lluvias? ¿Por qué algunos suelos se llaman fértiles y otros no lo son?

Para los especialistas en el tema, la definición se hace mucho más restrictiva ya que se considera esencial que el suelo, además, contenga materia orgánica y sea capaz de sostener o proveer los elementos que requieren para su crecimiento las plantas. Como el cuarzo y las arcillas son los minerales que, en general, que-

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Fotografía que muestra vegetación y suelos, en la Sabana de Bogotá, cerros de Suba. Fotografía por Carlos Ulloa.

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Las investigaciones, a lo largo del mundo, han demostrado que los suelos que se forman en condiciones estables del clima, con drenajes adecuados y suaves topografías, una vez que han alcanzado el estado de madurez, adquieren características que dependen casi exclusivamente del clima.

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A menor número de horizontes, los suelos son más jóvenes o inmaduros.

Bloque diagrama que muestra la localización de los suelos residuales y los transportados (Tomado de ciencias de la tierra una introducción a la geología física, Tarbuck y Lutgens, 1999).

FORMACIÓN DE LOS SUELOS El proceso de formación de los suelos se basa en la meteorización química y mecánica de rocas de la superficie terrestre que se lleva a cabo in situ y da como resultado una capa de materiales sueltos e inconsolidados, localizada en la parte superior o expuesta a los factores atmosféricos. A medida que la descomposición de las rocas va alcanzando una mayor profundidad, se van formando capas caracterizadas por los minerales disueltos por el agua que se percola y que son trasladados de una capa a otra; capas que son conocidas como horizontes del suelo, difieren unas de otras en sus propiedades químicas y físicas aunque, en general, sus límites son transicionales. El conjunto de horizontes, cuando es analizado con respecto a la vertical, se llama perfil del suelo y a medida que cada uno de estos horizontes o capas se encuentra más evolucionado, se acerca a la denominada madurez. Los horizontes de los suelos, los cuales serán explicados más ade-

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lante, se forman lentamente a lo largo de cientos o aun miles de años, desarrollo que está ligado principalmente a los siguientes tres factores: a) Tipo de roca. Por ejemplo, granitos y basaltos, producen suelos más diferenciados o evolucionados que los provenientes de las areniscas formadas exclusivamente por granos de cuarzo. b) Clima. En especial, la cantidad de lluvia que impere localmente: a mayor cantidad de agua disponible, hay más transporte de materiales hacia los horizontes inferiores y más reacciones se llevan a cabo. c) Topografía. En las pendientes inclinadas la erosión no permite que los horizontes del suelo se diferencien claramente, mientras que en los pantanos, el movimiento de percolación del agua es tan pequeño, que los materiales disueltos no se trasladan fácilmente de una capa a otra. Otros factores de importancia menor son el tiempo y la actividad de los organismos vivientes, plantas y animales.

Por otro lado, una vez iniciado el proceso, la velocidad con que se pueden formar los suelos se asocia a la existencia de la vegetación, que sirve como escudo e impide o retarda la erosión (en su fase de transporte) de las rocas. El efecto anterior se explica porque los materiales sueltos y meteorizados quedan protegidos de la fuerza de las gotas de lluvia y del movimiento del agua sobre el suelo (capacidad de transporte) y, por lo tanto, la erosión es llevada a cabo más lentamente. Así, más agua penetra en el suelo, acelerando la descomposición de la roca. Es decir, al disminuirse la capacidad de erosión y transporte las pequeñas partículas, en vez de ser trasladadas, permanecen en su sitio, lográndose que el suelo sea cada vez más grueso o espeso. El crecimiento de la vegetación también ayuda a la formación de los suelos, ya que las raíces penetran entre las grietas de las rocas agrandándolas, facilitando el paso del agua que a su vez reacciona con el dióxido de carbono (CO2), formando ácido carbónico que es una de las más poderosas armas de la meteorización química. Los procesos químicos y bacteriológicos, al convertir los minerales en compuestos solubles, favorecen la absorción de los ele-

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mación son denominados inmaduros o jóvenes. Ellos, en general, son delgados y presentan dos horizontes, el superior o tope y el inferior o substrato.

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UNIDAD


Suelos Maduros Son aquellos que han desarrollado tres horizontes, pudiéndose subdividir en algunos casos, los dos superiores. Perfil de un suelo inmaduro, en rocas sedimentarias. Fotografía por Darío Mosquera.

Clasificación de los horizontes de los suelos mentos esenciales para la subsistencia de las plantas. Se considera que hay más microorganismos del tipo de bacterias y hongos en una cucharita de té llena de suelos, que habitantes en la Tierra. Cuando las plantas mueren, sus restos se mezclan con la roca meteorizada aportando algo de nitrógeno, que no se encuentra en las rocas, elemento que queda atrapado en el residuo orgánico

llamado humus, material de color oscuro, generalmente negro o pardo oscuro, que se localiza en la parte superior del perfil del suelo. Es obvio que, para cumplir las condiciones necesarias para la formación de los suelos, se hace necesario que la velocidad de meteorización en el sitio, sea mayor que la erosión de la roca madre u origen.

Suelos Inmaduros Los suelos que no han desarrollado totalmente el proceso de for-

Perfil de un suelo maduro, en los alrededores de Soacha, Cundinamarca. Fotografía por Carlos Ulloa.

INGEOMINAS

El horizonte superior, horizonte A, o zona de remoción, se caracteriza por permitir el movimiento del agua hacia abajo. Así, las aguas lluvias tienden a lavar los materiales solubles hacia los horizontes inferiores. Por ejemplo, en climas húmedos, los oxidos de hierro y calcio, son transportados al horizonte inmediatamente inferior. Este proceso hace que esta parte del suelo sea más arenosa. De acuerdo con la madurez alcanzada, puede subdividirse, denominándose A1, A2, etc. La parte superior es la más orgánica.

Horizontes A, B, C, en depósito de pendiente, en los cerros de Suba. Fotografía por Carlos Ulloa.

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UNIDAD

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El horizonte intermedio, horizonte B, o zona de acumulación o depósito de los materiales que el agua ha lavado del horizonte A; es mucho más arcilloso y contiene, en general, óxidos de hierro y, ocasionalmente, calcio. El horizonte inferior, horizonte C, es en realidad roca semimeteorizada, es decir, es una capa donde podemos encontrar mezclados, de manera transicional, fragmentos de la roca fresca y del horizonte B.

CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS Debido a los muchos parámetros que se hace necesario tener en consideración, la clasificación de los suelos no es fácil, pues ellos difieren unos de otros en tamaño del grano, acidez, composición, plasticidad, color, laborabilidad, resistencia mecánica, fertilidad, carácter químico, permeabilidad, rocas de origen, madurez y naturaleza del perfil. Para cada una de las profesiones que los estudian, se tienen en cuenta distintos parámetros, de tal manera que no es lo mismo el suelo para agrónomos, ingenieros civiles, ingenieros geotecnistas, geólogos, edafólogos, etc. Por lo anterior, existen muchas clasificaciones para los suelos, pero esta unidad tan solo mencionará la más común, utilizada por el Instituto Geográfico Agustín Codazzi, en sus textos de geografía general de Colombia. Los suelos pueden ser residuales o transportados, dependiendo de si su desarrollo se efectúa a partir de las rocas que se encuentran debajo de ellos o si lo hacen a partir de materiales traídos o transportados de otros lugares, bien sea por aguas, vientos o glaciares.

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Perfil idealizado de un suelo en latitudes medias de clima húmedo (Tomado de ciencias de la tierra una introducción a la geología física de Tarbuck y Lutgens, 1999)

El mapa que va al final de la unidad, elaborado por el Instituto Geográfico Agustín Codazzi, nos muestra, de manera muy generalizada, los diversos tipos de suelos que se encuentran en Colombia.

ACIDEZ DE LOS SUELOS Una característica importante de los suelos es la acidez, o sea, la medida de su pH (medida de la concentración de iones de hidrógeno), ya que los diversos tipos de plantas se desarrollan mejor, de acuerdo con condiciones específicas de acidez de los suelos. Así, un agricultor y un jardinero deben

conocer la acidez (pH) de sus suelos para alcanzar el éxito en sus respectivos propósitos. La escala de la acidez (pH) se ha asimilado a 14 grados, los cuales varían desde el ácido extremo, pH 00 hasta el extremo alcalino pH 14, pasando por el pH neutro 7. Considerando el alcance de este libro, se ha elaborado una escala que relaciona diversos artículos comúnmente conocidos por todos, con el rango de la acidez (pH). Por otro lado, la mayoría de los suelos del mundo se encuentran entre un pH de 3,5 y 11,0. De acuerdo con su acidez o alcalinidad, los suelos se han agrupado en tres categorías a saber :

INGEOMINAS

PLANTAS AFINES A SUELOS CON DIFERENTE ACIDEZ (6 a 8)

(pH) (5 a 6)

Grupo A

Grupo B

Bananos

Fríjoles

Repollos

Zanahoria

Coliflor

Papas

Grupo C

Azaleas Camelias Andrómedas

Apio

Fresas

Maíz

Manzanas

Lechuga

Cereza

Cebolla

Café

Alverja

Uvas

Tomate

Maní

Trigo

Piña

Lirios Orquídeas Flores

Al servir las plantas como alimento para los animales, están sirviendo de enlace o vínculo entre el mundo inorgánico de las rocas y el orgánico de los animales; esa es su mayor importancia.

en General

Suelos ácidos, su pH es menor de 6,0, suelos neutros cuyo pH varía entre 6,0 y 8,0 y suelos alcalinos con un pH mayor de 8,0. Así mismo, existe una clasificación muy simplificada de las plantas, que depende de su desarrollo preferencial, ya sea en suelos ácidos, neutros o alcalinos; las plantas del grupo A son afines a los suelos neutros, con un pH entre 6,0 y 8,0, grupo B para los suelos ligeramente ácidos, con pH 5,0 a 6,0 y el grupo C para las plantas que prefieren los suelos fuertemente ácidos entre 3,5 y 5,0. Cuando los cultivos que deseamos establecer en un suelo con determinada acidez, no se desarrollan bien en él, es posible hacer “correcciones”, bien sea adicionando carbonato de calcio (CaCO3), cal viva o aun piedra caliza, debidamente trituradas para ayudar a su asimilación por el suelo. Estas dos últimas contienen un alto porcentaje de carbonato de calcio.

INGEOMINAS

(3,5 a 5)

Como lo podemos apreciar, los suelos proporcionan lo necesario para el crecimiento de las plantas, aun de aquellas que crecen en el mar, ya que los nutrientes producidos en el suelo son llevados hasta los océanos por las corrientes de los ríos y arroyos, donde son utilizados por ellas.

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UNIDAD


IMPORTANCIA DE LOS SUELOS EN LA VIDA DEL HOMBRE. Los suelos están de tal forma relacionados con el desenvolvimiento de la vida humana, que sin ellos difícilmente el hombre sobreviviría. Los suelos son fuente de agua y elementos esenciales para el desarrollo óptimo de las plantas. Ellos contienen nutrientes para las plantas, sobre ellos se construyen las habitaciones y carreteras, ayudan a purificar las aguas filtrando las basuras y otros contaminantes y, por último, regulan el clima al permitir la evaporación del agua. Unos 20 elementos son considerados indispensables para el desarrollo de las plantas y al menos 16 de ellos son suministrados por los suelos; además, permiten el almacenamiento de otros cuatro más, provenientes del aire, del agua y la materia orgánica.

Los Suelos como Fuente de Reservorios de Agua Está claro que el agua que se almacena en los suelos es esencial para toda clase de vida que se encuentre en la Tierra. Ella se encuentra como una película muy delgada, que rodea todas las partículas del suelo, agua que es absorbida por las raíces de las plantas, en grandes proporciones; así, una sencilla planta, que puede fácilmente crecer en un terreno de tan sólo 0,03 metros cúbicos, alcanza en 4 meses a producir 620 kilómetros de raíces, más 10.600 kilómetros de raicillas, que cubren un área de absorción de unos 650 kilómetros cuadrados. Las plantas requieren para su crecimiento diario, varias veces su peso en agua. Para cultivar un kilo de trigo se requiere de 500 kilos de agua; para uno de arroz la cantidad es de por lo menos cinco veces más. El suelo es tan buen reservorio del agua lluvia, que es posible encontrar humedad varios días después de la lluvia a tan solo pocos centímetros de profundidad.

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UNIDAD

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* MAPA DE LOS DIVERSOS SUELOS EXISTENTES EN COLOMBIA. TOMADO DEL INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI. 1983

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INGEOMINAS

EXPLICACION DE LOS SIMBOLOS

SUELOS DE LAS FORMAS LITORALES

Suelos de clima cálido desarrollados a partir de arcillolitas y/o cenizas volcánicas.

Suelos de playas, barras marinas, marismas y otras formas litorales.

SUELOS DE COLINAS

Suelos de clima seco, derivados de calizas coralíferas y depósitos espesos de arena.

Suelos de clima cálido seco, en relieve ondulado.

SUELOS DE LAS FORMAS ALUVIALES Y/O LACUSTRES.

Suelos de clima cálido muy seco, en relieve plano a quebrado.

Suelos desarrollados en áreas aluviales mal drenadas.

Suelos de clima cálido húmedo (Orinoquia-Amazonía)

Suelos mal drenados, desarrollados en la llanura aluvial de desborde de la Orinoquia.

Suelos de clima cálido húmedo y muy húmedo, en relieve ondulado a muy quebrado.

Suelos localizados en climas secos y húmedos, ocupando terrazas, diques, vegas y planicies fluvio lacustres.

Suelos de clima cálido pluvial, en relieve ondulado a quebrado.

Suelos bien drenados, ubicados en climas húmedos y en sectores secos; desarrollados en terrazas antiguas y vegas recientes. (Orinoquia - Amazonia).

Suelos de clima cálido pluvial, en relieve muy quebrado a escarpado.

SUELOS DE LA PLANICIE EOLICA

Suelos de clima cálido seco y ocasionalmente templado, en relieve quebrado.

Suelos poco evolucionados, formados en depósitos eólicos de arenas y limos.

SUELOS DE CORDILLERA

SUELOS DE LA ALTILLANURA

Suelos de clima templado húmedo, en relieve ondulado a quebrado.

Suelos de clima predominantemente seco, desarrollados a partir de sedimentos finos, en relieve plano a ligeramente ondulado

Suelos de clima cálido húmedo y muy húmedo, en relieve quebrado a muy quebrado.

Suelos de clima generalmente seco, desarrollados a partir de sedimentos finos, en relieve fuertemente ondulado a quebrado (serranías).

Suelos de clima templado húmedo en relieve fuertemente ondulado a quebrado, derivados o no de cenizas volcánicas.

Suelos de clima húmedo y muy húmedo, desarrollado en relieve ondulado a quebrado, a partir de sedimentos finos. Suelos de clima húmedo, derivados de materiales arenosos, igneometamórficos, en relieve plano a ondulado. Suelos de clima húmedo, desarrollados a partir de sedimentos finos, en relieve plano a ligeremente ondulado.

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UNIDAD


Suelos de clima frío y muy frío (páramos), húmedo y muy húmedo, en relieve fuertemente ondulado a quebrado, derivados o no de cenizas volcánicas. Suelos de clima seco, en diferentes pisos térmicos y de relieve escarpado. Suelos de clima húmedo, muy húmedo y pluvial, en diferentes pisos térmicos, en relieve muy quebrado a escarpado. ALTIPLANOS

SUELOS DE PLANICIE ALUVIAL DE PIEDEMONTE (ABANICOS) Suelos de clima cálido seco y ocasionalmente medio.

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Son suelos de clima frio seco y húmedo, en relieve ondulado a fuertemente ondulado, derivados o no de cenizas volcánicas.

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UNIDAD 10

LAGOS, LAGUNAS Y CIENAGAS INTRODUCCIÓN Cuentan las leyendas, que hace muchos años, antes de la llegada al altiplano cundiboyacense de los conquistadores españoles y alemanes, era posible observar en ciertas oportunidades cómo, precediendo un gran cortejo y en medio de los ritos religiosos, un hombre desnudo acompañado por unas hermosas mujeres, todos con el cuerpo recubierto de polvo de oro, se sumergía en una laguna sagrada, mientras que los asistentes arrojaban los más variados objetos de oro y piedras preciosas, al fondo de la misma. Varios de los investigadores de las culturas precolombinas, en América del Sur, consideran que éste fue el principio de la leyenda de El Dorado, que trajo la ambición de los conquistadores europeos. Después de diversos estudios, de muchas investigaciones y especulaciones, se ha establecido que la laguna de Guatavita, así como las lagunas de Siecha e Iguaque, pertenecientes al altiplano cundiboyacense, eran los lugares sagrados donde los antiguos pobladores, los Muiscas, con el Zaque a la cabeza, celebraban algunas de sus ceremonias religiosas, en las cuales las ofrendas eran piedras preciosas y objetos de oro. Desde los tiempos de la Conquista y la Colonia, pasando por la época Republicana, con Francisco de Paula Santander, se ha tratado de desecar la laguna de Guatavita para obtener los tesoros del Zaque y sus antepasados.

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A pesar de todos los esfuerzos, tan solo una expedición inglesa ha logrado, hasta la fecha, desecar por un período de unas 24 horas, la laguna. Los objetos de arte recuperados se encuentran exhibidos en el Museo Británico en Inglaterra. Por otro lado, el interés de los científicos de la Tierra, para establecer el origen, forma de alimentación y evolución de la laguna de Guatavita, desde el punto de vista de la geología, no ha sido tan marcado. Si observamos con algún detenimiento el paisaje de la superficie terrestre, vemos que éste se adorna con la presencia de lagos, lagunas y ciénagas, que no solamente sirven al Hombre como reservorios de agua potable, sino que también son utilizados para la recreación, y en el pasado muchos fueron sitios sagrados. Sin embargo, muy pocas personas saben que en estos sitios, continuamente se están desarrollando fenómenos tanto biológicos como geológicos, de fundamental importancia. Los términos lago, laguna y ciénaga no tienen desde el punto de vista geológico el mismo significado que el uso que se le da en el vocabulario diario. Generalmente, se entiende como lago un gran cuerpo de agua y como laguna un lago pequeño, en vez de llamarlo laguito. Y se denomina ciénaga a un cuerpo de agua situado en sectores relativamente planos, a poca altura sobre el nivel del mar, en ocasiones parcialmente pantanoso.

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UNIDAD

LOS LAGOS, LAGUNAS Y CIÉNAGAS

En geología, un lago es cualquier cuerpo de agua continental, sin importar su tamaño, que se alimenta únicamente de agua dulce o fresca de lluvia, ríos, arroyos, glaciares o aguas subterráneas. Las presas hechas por el Hombre también son lagos en este sentido. Los lagos son geológicamente de corta vida, pues se llenan con rapidez de sedimentos. En ellos se tiene un ambiente lacustre, con flora y fauna de afinidad continental. Más adelante se enumera los diferentes tipos de lago según su origen. Es así como todas las llamadas lagunas en Colombia, como la laguna de Guatavita, la laguna de La Cocha, la laguna de Tota, y las lagunas glaciares como Otún, Azufral, y los embalses como Betania, Guavio, Calima, y cuerpos menores de meandros abandonados, son en realidad lagos desde el punto de vista de la geología. En cambio, las lagunas o albuferas son cuerpos de agua separados del mar por barreras de playa, barras, lenguas de tierra o bancos de arena, que reciben tanto agua dulce de arroyos y ríos, como agua salada del mar durante las mareas altas. Las lagunas también pueden ser de tamaño variable, y en ellas se presenta un ambiente llamado lagunar, donde su flora y fauna está asociada a los océanos. Por su parte, las llamadas ciénagas, situadas principalmente en la región Caribe, en la mayoría de los casos, corresponden a lagos en el sentido geológico estricto, como son la ciénaga de Zapatosa en el

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Cesar, la de Ayapel en Córdoba, la de Machado en Sucre, que sólo reciben agua fresca. La Ciénaga Grande de La Magdalena, la de Mallorquín, la de Cispatá, por su parte, son lagunas; reciben agua fresca y están conectadas también con el mar. Muchos otros sectores muy inundables en la planicie caribe, que son en parte cuerpos de agua de ambiente de pantanos o paludal, son lagunas o lagos según su conexión o no con el mar, respectivamente. Como se ve, en Colombia, se utiliza el nombre de laguna o ciénaga, como sinónimo de lago, sin importar que las condiciones, que conllevan las definiciones anteriores, se cumplan. Así, en la mayoría de los casos, no importa que la salida del agua sea tan solo ocasionada por las lluvias. Es decir, casi siempre, cuando nos referimos a las lagunas y ciénagas, en nuestro país, estamos hablando de los lagos. En esta unidad, se utiliza preferencialmente el término lago, ciñéndonos a las definiciones geológicas. Es curioso anotar, que desde hace muchos años, diversos geógrafos han tratado de establecer la dife-

rencia del alcance de los términos lago, laguna y ciénaga, sin que aparentemente se haya llegado a un acuerdo. La extensión superficial de los lagos varía desde varios cientos de miles de kilómetros cuadrados, como en el caso del mar Caspio, que alcanza 371.000 km2, hasta unos cuantos cientos de metros cuadrados, mientras que su profundidad, en el caso extraordinario del lago Baikal en Siberia, Rusia, cuya extensión superficial es de 31.500 km2, puede llegar hasta los 1.741 metros. Algunos de ellos tienen su superficie por debajo del nivel del mar, pudiéndose citar al mar Caspio con -26 msnm y el lago Eyre en Australia con -12 msnm. Muchos más tienen el fondo por debajo del nivel del mar siendo conocido en Centro América, el lago de Nicaragua. Los lagos colombianos, generalmente no alcanzan más de algunas centenas de kilómetros cuadrados; pueden considerarse la ciénaga de Zapatosa en el Departamento del Cesar con 310 km2 y la Ciénaga Grande de La Magdalena, con aproximadamente 500 km2, como los más grandes del país. Ambas pertenecen a la cuenca del río Magdalena.

Conociendo que la mayoría de los procesos que entran a formar parte de los ciclos geológicos pueden existir durante al menos varios millones de años, se debe anotar que en el caso de los lagos y lagunas, tan solo perduran a lo máximo un par de decenas de miles de años, lo cual medido en la escala geológica del tiempo, es un período sumamente corto o casi insignificante. Lo anterior es debido a que tan pronto un lago se forma, comienza a rellenarse con sedimentos, que muy pronto lo colmatan. El tiempo de llenado depende, en gran parte, de la capacidad del mismo y de la cantidad de sedimentos que llegan a su cuenca. Como se ve, hay algunas diferencias entre los conceptos geográficos de uso corriente y los geológicos, acerca de la definición de lagos, lagunas y ciénagas. ¿Pero cómo se forma un lago? ¿Cuáles son los principales procesos geológicos que tienen lugar en su cuenca? ¿Qué clase de vida contiene? ¿Cuántos tipos de lagos existen? ¿Cómo afecta la evaporación su profundidad? ¿Cuál es la influencia de los lagos en la vida del Hombre? En los

La Laguna del Otún recibe aguas del Nevado de Santa Isabel y da origén al río el Otún (Tomado de Nuestro patrimonio, 100 tesoros de Colombia, El tiempo)

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a través de una o varias fracturas o fallas. Es famoso el lago de Tangañica en el África, mientras que en Colombia podemos mencionar la laguna de La Cocha o Guamués en Nariño, la ciénaga de Zapatosa y las ciénagas asociadas al Canal del Dique en Bolívar. La Sabana de Bogotá era un antiguo lago, posteriormente llenado por sedimentos, y la laguna de Tota, la cual tiene origen combinado, tectónico y glaciar.

Laguna Sagrada de Naboba, localizada en las partes más altas de la Sierra Nevada de Santa Marta. (Tomado de Nuestro patrimonio, 100 tesoros de Colombia, El tiempo)

lagos, ¿se presentan las mareas? Estos interrogantes y algunos más serán desarrollados dentro de esta unidad.

LA FORMACIÓN DE LOS LAGOS De acuerdo con la definición de lago, la formación natural de ellos, se puede compendiar en pocas palabras. Es tan solo el llenado, por agua, de una depresión cualquiera, en la superficie terrestre. Sin embargo, para que este proceso de llenado se pueda llevar a cabo, se hace necesario, primero formar la depresión y taponar o sellar la salida del agua. De acuerdo con la forma como se origina la cuenca de depósito, los lagos se dividen en: tectónicos, glaciares, endorréicos, volcánicos, kársticos, de presa y aluvionales. Cada uno de ellos presenta características propias, las cuales son marcadas principalmente por la manera como se conforma la barrera que impide la salida del agua. Algunos autores consideran dentro de la cla-

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sificación a los lagos artificiales, construidos por el Hombre o animales, mediante el lavantamiento de presas. Lagos de origen tectónico. Son aquellos que han sido formados por efectos de movimientos tectónicos, que han ocasionado el hundimiento relativo de un pedazo o sector de la superficie terrestre, hundimiento que tiene lugar

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Son catalogados como de origen glaciar, los lagos que se han formado por el llenado del agua de los valles labrados por los glaciares, en los cuales la barrera que impide el desagüe se debe a la acumulación de morrenas o terminación de la cuenca excavada por la acción del glaciar en sí. La mayoría de ellos se encuentran en las zonas que han abandonado los glaciares en su último gran retroceso. Los grandes lagos de Norteamérica pertenecen a este tipo de lagos, mientras que en Colombia conocemos la laguna del Otún, en las faldas del Volcán Nevado de Santa Isabel, cuyo desagüe da origen al río Otún y la laguna Verde en el Ruíz, entre

Lago volcánico. Laguna Verde del Complejo Volcánico Santa Isabel. (Nevados de El Cisne y Santa Isabel). Tomado del Calendario,Parque Nacional de los Nevados 2000.

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otras. Además, en los alrededores de los glaciares actuales existen pequeñas lagunas de este origen. Son lagos de origen volcánico, aquellos localizados en los cráteres apagados de los volcánes; son muchos los ejemplos conocidos a nivel mundial; en Colombia se pueden citar: la laguna de San Diego localizada en el cráter del volcán Maar de San Diego, Departamento de Caldas, y la laguna Verde, en el cráter del volcán Azufral, al sur del país, en el Departamento de Nariño. Lagos de presa son aquellos cuya barrera está formada por coladas o mantos de lavas o por deslizamientos de terrenos. Podemos citar en Colombia, entre otras, a la laguna de La Leona, en las faldas del volcán Nevado de Santa Isabel y la laguna del Cumbal, en el volcán del mismo nombre. Los lagos endorréicos, de drenaje intracontinental, son los que se han formado en zonas hundidas, y cuyo nivel de base está por debajo del nivel del mar. Este tipo de lagos también se forma en áreas que estén rodeadas por altas montañas, que no permitan la salida del agua, en este caso el nivel de base podría estar por encima del nivel del mar. El agua tan solo se pierde o sale por medio de la eva-

poración. En Colombia no se han reportado ejemplos de este tipo de lagos. Pero a nivel mundial, podemos citar el lago Chad en África, y el Salt Lake en Estados Unidos, entre otros. Los lagos kársticos son los formados en depresiones ocasionadas por la disolución de rocas calcáreas o dolomíticas, que causan la creación de cavernas o cavidades subterráneas, que posteriormente sufren el derrumbe del techo. En Colombia no son conocidos lagos que puedan ser clasificados como pertenecientes a este grupo. En algunos casos, la alimentación y desagüe pueden ser subterráneos. Cuando los lagos se forman porque una barra de sedimentos, en un río o arroyo, impide el flujo del agua se denominan lagos por aluvionamiento (formación de aluviones). Dentro de ellos podemos citar los meandros aislados de los ríos, bastante frecuentes en las áreas de la Amazonia y Orinoquia colombianas. Existen varias otras clasificaciones para los lagos del mundo; sin embargo, para los objetivos de este capítulo no serán consideradas. Las aguas acumuladas en los lagos provienen principalmente de los ríos y arroyos que desembocan

en ellos, mientras que en las áreas de clima muy frío, son los glaciares la fuente principal de alimentación. Una mínima parte es aportada por las lluvias locales. Las corrientes de agua que desembocan en un lago se llaman inmisarias, mientras que las que salen de ellos sirviendo de desagüe, son conocidas como emisarias.

Partes de un Lago En general, en el perfil de los lagos se pueden diferenciar tres sectores o áreas a saber: Litoral. Área localizada cerca a la costa, con una pendiente relativamente suave, cubierta de detritus de gran tamaño. Talud o zona de mayor pendiente y fondo o zona plana, casi siempre cubierta por sedimentos finos. El período durante el cual los lagos pueden existir es realmente corto, alcanzando en casos muy especiales hasta los 30.000 años. Sin embargo, en este tipo de ambientes geológicos es posible establecer con facilidad grandes cambios, en cuanto a forma y tamaño de los mismos, ya que ellos son muy suceptibles a variar de acuerdo con los cambios climáticos, cau-

Morrena Líneas de falla

Lago de orígen tectónico

Canal principal

Lago de orígen volcánico

Diques

Lago de orígen aluvial

Nivel freático

Lago de orígen endorréico

Circo glaciar Presa

Lago de orígen glaciar

Lago de presa

El origen de los lagos de izquierda a derecha son: Tectònico, volcànico, aluvional, endorreico, glaciar y de presa (Tomado del Atlas de lo extraordinario, formaciòn de la tierra volumen 1)

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sados por la elevación o disminución de la temperatura. Se ha comprobado que en relación con la profundidad del agua, los lagos presentan capas o estratos en los cuales la temperatura de la columna de agua varía de la siguiente manera: la capa superior tiene las temperaturas más altas, la inferior las más bajas y una capa intermedia, de muy poco espesor, que separa las dos anteriores. Es importante anotar que en la capa inferior la temperatura decrece exponencialmente, a medida que aumenta la profundidad.

PROCESOS GEOLÓGICOS EN LOS LAGOS En los lagos se desarrolla una serie de procesos que vale la pena mencionar. Por un lado, los ríos y arroyos que nacen en los lagos tienden a desocuparlos, pero por el otro, los cursos de agua que los alimentan, transportan consigo sedimentos, que al depositarse por pérdida o disminución de la capacidad de transporte de los mismos, producen la colmatación o llenado de la cuenca; además, si los materiales que han producido el cierre o represamiento de la cuenca, son fácilmente erosionables, el lago desaparece rápidamente. Los lagos son un magnífico ejemplo para ilustrar las cuencas de depósito de los sedimentos, que según el tamaño, nos permiten estudiar a escala sus distintos fenómenos. Además, se ha establecido que en los lagos, las aguas se mueven o circulan de acuerdo con los vientos, la configuración de sus alrededores y la diferencia de calor entre sus diversas capas de aguas. Sin embargo, en ellos no existen las mareas, como en los océanos, sino un movimiento

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oscilatorio, llamado seiche, el cual es causado por la diferencia de presión atmosférica en diversos sectores de la superficie del lago o por los vientos. El seiche es un movimiento de ida y venida, entre los extremos del lago, que causa que las aguas del mismo se mezclen y agiten. Podríamos decir que este movimiento es similar al que se produce en una piscina, cuando una persona penetra en el agua. La diferencia con las mareas de los océanos es que, mientras que ellas son causadas por las fuerzas gravitacionales y movimientos de la Tierra, el seiche es causado por los vientos y la diferencia de presión en los extremos de los lagos. En algunos casos, este movimiento puede ser tan fuerte, que las corrientes se parecen a las de los ríos, originando que las plantas e insectos que habitan en el fondo sean más fluviales que lacustres. Este caso se presenta, por ejemplo, en el lago Erie (Estados Unidos, parte oriental), que tiene un promedio de profundidad de 9 metros.

electricidad o almacenar agua potable, siempre se hace necesario medir la cantidad de sedimentos que entrarán a la presa para determinar, así, la vida útil del reservorio. El procedimiento es relativamente sencillo. Se debe conocer el caudal entrante, pasándose a recolectar muestras del agua turbia o que transporta los sedimentos, la cual se deja reposar y mediante filtrado se colectan los sedimentos que se pesan secos, calculándose, entonces, cuánto entra por medida tomada y, al conocer el volumen del reservorio, se puede mediante cálculos relativamente sencillos, conocer con muy buena aproximación cuál será la vida útil de esa represa. Sobra decir que todas las medidas deben ser efectuadas con la máxima precisión.

Los procesos de depósito y erosión de los sedimentos en las cuencas de los lagos están controlados por la capacidad de transporte y erosión de las corrientes inmisarias, que una vez entran al lago, es disminuida hasta quedar totalmente neutralizada, mientras que en las corrientes emisarias la capacidad de erosión y arrastre se incrementa, a medida que va saliendo más agua. Es decir, al perder capacidad de transporte, las corrientes permiten que las partículas se depositen en el fondo de los lagos y de esta manera se van rellenando.

Cuando se estudian los lagos, otro importante proceso que debe tenerse en cuenta es el de la evaporación, que conjuntamente con el promedio de pluviosidad y la humedad relativa del aire, controlan la vida del lago, pues cuando la evaporación es mayor que los aportes del agua, éste desaparece más rápidamente. Para establecer la tasa de evaporación de un cuerpo de agua, hay que considerar, además de la humedad relativa del aire, la temperatura promedio, la velocidad de los vientos y el brillo del sol. Se deduce entonces que los factores climáticos tienen una gran influencia en la duración del reservorio de los lagos. Por esto que, en las épocas de verano en Colombia, las represas que se usan para suministro de agua potable y producción de energía bajan rápidamente sus niveles, debido al déficit que se genera cuando los aportes de agua son menores que las pérdidas por evaporación.

Cuando el Hombre construye sus represas, bien sea para producir

Dependiendo de la turbiedad del agua en los lagos, los rayos de luz

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solar pueden penetrar, más o menos, hacia el fondo de las cuencas; la zona en la cual fácilmente penetran los rayos de luz se llama zona eufótica. Se ha podido establecer que si la zona eufótica alcanza por lo menos la mitad de la profundidad del lago, la energía que la luz solar es suficiente para que crezcan plantas en el fondo, pero si la zona eufótica no llega a la mitad de la profundidad, la energía de los rayos solares no es suficiente para un buen crecimiento de las plantas en el fondo de los lagos. Así mismo, a mayor claridad del agua, los fenómenos de fotosíntesis y respiración pueden producir más comida y energía para la comunidad acuática del lago. Esto es importante porque hasta hace unos pocos años se consideraba que el oxígeno absorbido del aire era la fuente más importante de oxígeno para los peces y otros animales acuáticos que habitan los lagos. En la actualidad se cree que el oxígeno producido por las algas durante el día es suficiente para abastecer las necesidades de los habitantes de los lagos. El proceso de la fotosíntesis en los lagos es llevado a cabo, principalmente, por algas microscópicas antes que por plantas mayores. Los animales microscópicos, los hongos y las bacterias respiran, pero no pueden efectuar la fotosíntesis.

Influencia de los lagos en la vida del Hombre La subsistencia del Hombre depende grandemente de la disponibilidad de agua fresca o potable, para abastecer sus necesidades en las regiones donde los regímenes de lluvia son fuertemente controlados por las estaciones y los cur-

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sos superficiales de aguas son escasos; los lagos, lagunas y ciénagas son una magnífica alternativa para obtener el agua potable esencial. Por otro lado, además de adornar el paisaje, los lagos bien sean naturales o artificiales, sirven como fuentes para la producción de energía hidroeléctrica, la recreación, el transporte o navegación y en muchos lugares son extraordinariamente ricos en peces. Es decir, los lagos influencian positivamente la vida del Hombre. Sin embargo, no podemos expresar lo mismo con respecto del Hombre hacia los lagos.

Influencia del Hombre en la existencia de los lagos A donde quiera que vaya y con cualquier cosa que se ponga en contacto, el Hombre tiende siempre a cambiar el habitat a su alrededor. Los lagos no se escapan de la anterior premisa, ya que las acciones se pueden ver hoy por doquier. Hace apenas dos centurias, casi en todas partes predominaban los bosques y las praderas naturales; la erosión por, lo tanto, era moderada y los lagos, en su mayoría, eran alimentados por aguas casi sin sedimentos. Pero el Hombre llegó acabando con bosques, selvas y praderas, efectuando “quemas” y utilizando gran cantidad de fertilizantes y productos químicos, entre los que se destacan los jabones y detergentes no biodegradables, mientras que en las ciudades, en el mejor de los casos, los desechos son arrojados a los cursos de aguas, sin ser tratados lo suficientemente, para que no solamente los sólidos no entren a las corrientes, sino que tampoco lo hagan los diversos productos químicos disueltos. Es indudable que la contaminación causada por

todos los detergentes, aun los biodegradables, arroja gran cantidad de productos derivados del fósforo a las aguas. Otro factor importante es el aporte de desechos industriales y mineros, especialmente de las explotaciones para obtener materiales de construcción. Estas influencias negativas del Hombre al medio ambiente, causan que las aguas de los arroyos y los ríos, en la actualidad, transporten gran cantidad de partículas, tanto en suspensión como arrastradas, acompañadas por gran cantidad de productos químicos disueltos, que son recibidos por los lagos, lagunas y ciénagas y cuyos efectos podemos compendiar en: a) Llenado rápido, por sedimentos, de las cuencas de los lagos, disminuyendo el tiempo de existencia de los mismos. b) Absorción de la luz por las partículas en suspensión (turbiedad del agua), impidiendo el crecimiento normal de las plantas en el fondo. c) Los productos derivados del fósforo enriquecen los lagos en nutrientes ocasionando el crecimiento inusitado y anormal, de plantas acuáticas flotantes y el depósito de gran cantidad de materia orgánica que disminuye drásticamente el oxígeno del fondo de los lagos. d) Frecuentemente, las explotaciones mineras, arrojan desperdicios químicos que podrían envenenar las aguas, convirtiéndolas en nocivas para el hombre y los animales acuáticos.

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LAS COSTAS INTRODUCCIÓN La costa representa la frontera entre el continente y el mar, donde se presenta una gran variedad de ambientes y en los cuales viven fauna y flora específicas. Debido a la misma belleza de la costa, mucha gente vive allí y mucha más la visita por las mismas razones. En las antiguas civilizaciones, entre las que se cuentan la romana, la griega y la egipcia, las costas fueron importantes áreas en el desarrollo de esas culturas. Muchas de sus grandes ciudades fueron precisamente establecidas en las costas, donde crearon centros de desarrollo. Las razones para la ocupación de las zonas costeras fueron, sin duda, la ubicación de áreas estratégicas para el comercio a través del mar y, por supuesto, la ocupación de zonas estratégicas militarmente. Aproximadamente al final del siglo XIX, las actividades costeras se expandieron al uso recreacional, con un componente de desarrollo industrial. Como un resultado de la Revolución Industrial la gente empezó a ver la costa como una zona de descanso y esparcimiento. Actualmente cerca del 50% de la población mundial vive en la costa o en zonas cercanas a la misma. Es decir, el Hombre ha tenido una permanente relación con la costa. Inicialmente, ella le proporcionó alimento y protección. Más tarde, la costa se configuró como una zona de desarrollo industrial y comercial y en los años recientes, el énfasis

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ha cambiado para ser zonas de descanso, aunque los usos iniciales siguen siendo importantes. Colombia es un país privilegiado que cuenta con dos costas, una que hace frente al Océano Pacífico y la otra localizada al norte del país, frente al mar Caribe. La longitud de las dos costas es de 3.000 kilómetros, aproximadamente. A lo largo de estas dos costas se encuentran diversos e importantes ecosistemas. Hasta hace algún tiempo la zona costera se consideraba una zona de poco interés, es decir, que tenía un valor marginal. A comienzos de los años 60, el valor económico de los recursos costeros llegó a ser firmemente establecido gracias a la identificación de diferentes atractivos económicos.

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LAS COSTAS

Es un hecho que las áreas costeras contienen importantes recursos naturales y económicos que en muchas regiones del mundo no se utilizan, o son utilizadas de tal forma que los beneficios económicos no son optimizados a su máximo potencial. Mientras algunos países han decidido desarrollar sus ambientes costeros basándose en evaluación y planes acertados, otros países como Colombia no lo han hecho y como resultado han contemplado la pérdida y deterioro de estos recursos, así como la pérdida de los beneficios a largo plazo que podrían derivarse de ellos. Las áreas costeras son definitivamente diferentes a las del continente, principalmente debido a su inestabilidad inherente; en efecto, la frontera continente-mar es altamente móvil, es decir, que en pe-

En el diagrama se ilustran las variaciones que sufre un linea de costa debido a los cambios en el nivel del mar (Tomado de ciencias de la tierra una introducción a la geología física de Tarbuck y Lutgens, 1999)

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ríodos cortos de tiempo este límite puede moverse en dirección del continente o en dirección del mar.

Diseño costero La frontera entre el mar y el continente está dominada por una franja que puede ser acantilada, es decir, una costa alta rocosa cuyo frente es producto generalmente de la erosión realizada por las olas y corrientes marinas. El otro diseño alterno que presentan las costas es el de topografía baja, la cual está definida por playas que anteceden a deltas, llanuras aluviales, islas barreras u otros ambientes sedimentarios.

COSTA ALTA Las costas altas se caracterizan por una topografía de relieve alto, de material generalmente rocoso, donde generalmente imperan condiciones de oleaje de alta energía. Dentro de una escala mun-

dial, la longitud de las costas rocosas es mayor que el de las costas bajas. Para el caso de Colombia, la costa montañosa del Caribe cubre un 32% de la misma. La costa del Pacífico, por su parte, muestra un porcentaje menor de costa acantilada, esto es, se extiende en un 27% de todo el borde costero.

En el sector del Caribe colombiano, los segmentos de costa alta alternan en forma irregular con zonas bajas. Se destacan dentro de las zonas costeras altas, por su continuidad y espectacularidad, el sector norte de la Sierra Nevada de Santa Marta y la región del Darién.

Distribución El principal segmento de costa alta del Pacífico colombiano se extiende desde la frontera de Panamá hasta el sur de Cabo Corrientes y corresponde a la Serranía del Baudó. Otros tramos de costa acantilada aparecen en los sectores de las bahías de Málaga y Buenaventura, el área de Tortugas al sur de Buenaventura y un sector al interior de la bahía de Tumaco. Asociados con los acantilados anteriormente descritos y dentro del proceso de erosión marina, es característico encontrar adyacente a la línea de costa, pe-

Frente acantilado con formación de cavernas, al norte de Buenaventura. (fotografía por: Jaime O. Martínez)

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queñas islas rocosas, arcos de piedra y cavernas.

Origen El origen de este tipo de costas está relacionado, en amplia escala, con el movimiento de las placas tectónicas. El mejor ejemplo son amplios segmentos de las costas de Norte y Suramérica, por el lado del Pacífico. Allí la región costera, donde se incluye por supuesto la costa del Pacífico colombiano, es un margen de placa activa, por debajo del cual otra placa está penetrando. Otro de los orígenes está relacionado con la acción erosiva del oleaje sobre un frente montañoso. Es decir, olas de gran tamaño y costas acantiladas son una asociación común. En ese aspecto, la abrasión de los fragmentos rocosos derivados de la erosión del frente rocoso ha sido sugerida como el más importante proceso de erosión física que actúa en la base del acantilado. En esencia, la acción del oleaje sobre los acantilados tiene dos objetivos. Primero, realiza un socavamiento y, en general, erosión del frente del acantilado en su base, y segundo, las olas mismas remueven el material que se acumula en la parte inferior del acantilado. Un factor que incide en la modificación de las costas acantiladas son los cambios de temperatura del medio ambiente, lo cual pue-

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dura de la roca y soportar el impacto de las olas. Algunos organismos que habitan los acantilados perforan la roca. La alta densidad de organismos perforadores que se localizan dentro de la zona intermareal puede producir el deterioro de la roca. La mayor o menor efectividad de estos organismos bioerodadores se relaciona con el tipo de roca. En efecto, estos organismos son escasos en rocas ígneas como los granitos, pero son abundantes en calizas y otras rocas carbonatadas.

Borde acantilado con paredes considerablemente inclinadas, en el Caribe central (fotografía por: Jaime O. Martinez).

de producir meteorización física de la roca que compone el acantilado, y generar el resquebrajamiento del material rocoso. En áreas de considerable latitud, donde ocurre congelamiento del agua, este proceso puede ocasionar que el agua que invade fracturas o grietas se congele y ocasione mayor fracturamiento del material.

el caso de la costa del Pacífico, este es el principal factor en la erosión de las costas acantiladas. La alta energía marina que se sucede requiere que los organismos que viven allí tengan alguna forma de adherirse a la superficie

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LAS COSTAS

En cuanto a la erosión producida por disolución química, las rocas de los acantilados sufren básicamente un proceso de lixiviación que disuelve o debilita la roca, por lo que las olas pueden degradar el frente rocoso con gran facilidad. Por supuesto, el tipo de roca es una importante variable. Algunos minerales, tales como carbonatos, son ampliamente solubles a temperatura ambiente, produciendo una superficie irregular sobre la roca que constituye el acantilado.

Además de los anteriores factores modificadores de los acantilados, se incluye uno más. Se trata el de la acción de los organismos y de los procesos químicos, los cuales tienen impactos importantes a largo plazo en las rocas. Algunos de estos efectos son fácilmente visibles y reconocibles, mientras que otros no lo son. La combinación de procesos químicos y biológicos pueden debilitar la roca de los acantilados y hacer que los mismos sean más susceptibles a la erosión por las olas. En muchas áreas, como es

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Costa acantilada con erosión severa en el Caribe central (fotografía por: Jaime O. Martínez)

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vada, terrazas marinas y plataformas de abrasión.

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Hacia el extremo occidental, la costa aparece montañosa y agreste, conformada básicamente por rocas volcánicas terciarias que en su proceso de degradación generan un borde dentado dominado por acantilados discontinuos. En la costa del Pacífico se destaca como exponente de la costa alta, los 375 kilómetros entre la frontera con Panamá y Cabo Corrientes, con un frente acantilado de tramos interrumpidos, relieve escarpado y perfiles empinados y que está formado por rocas volcánicas y rocas sedimentarias.

Costa rocosa cubierta de vegetación en el Pacífico central (fotografía por: Jaime O. Martínez)

Geometría Con relación a la forma que exhiben las costas rocosas, éstas varían de un sector a otro y depende esa variación del modelo estructural, del tipo de roca y del grado de energía marina. Algunos acantilados aparecen con frentes completamente verticales, otros son de formas escalonadas, otros no lo son. Unos son de formas suaves, mientras que otros aparecen de tipo agreste. En síntesis, se puede afirmar que hay una gran variedad de estilos. En cuanto a la altura de los acantilados, éstos pueden variar desde escasos metros hasta 100 o más metros por encima del nivel medio del mar. En la costa del Caribe se presentan acantilados de una gran variedad de formas que alternan con playas. Se destaca dentro del tramo de costa alta, el sector central del Caribe donde se aprecia un frente rocoso importante, que está formado por las estribaciones del norte de la Sierra Nevada de Santa Marta y la cual está formada por

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rocas ígneas y metamórficas, con alturas hasta de 50 metros. Desde el oeste del río Magdalena hasta el Urabá Antioqueño se aprecian acantilados aislados con paredes verticales, con alturas comprendidas entre 1,5 y 50 metros. Igualmente se presentan como manifestaciones de costa ele-

Abundan a todo lo largo de la costa montañosa, como producto de la accción marina en el pasado sobre el acantilado, plataformas de abrasión, grutas o cavernas, arcos e islotes rocosos (pilares) entre los que se destacan las Rocas de Otávira en Cabo Marzo, Piedras del Norte en Punta San Francisco Solano y los Longos de Juribidá.

Acantilado cortado por olas Notch Playa

Plataforma cortada por olas

Antiguo acantilado Terraza marina levantada

Notch Playa nueva

Nueva plataforma cortada por olas

Panoramica de playa en marea baja, en la costa del Pacífico (fotografía por: Jaime O. Martínez)

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bios en la forma y en el tipo de sedimento. Las playas se someten a las variaciones de las mareas, es decir, al cambio de nivel del mar que se presenta en forma cíclica en períodos más o menos fijos. La diferencia entre el nivel más alto (marea alta) y el más bajo ( marea baja) se denomina rango mareal. En Colombia este rango es en promedio de 35 centímetros para el Caribe y 3,70 metros para el Pacífico, alcanzándose hasta 4 metros en la costa del norte del Chocó.

Playa en forma circular en el Parque Tayrona, en la costa del Caribe. (fotografía por: Jaime O. Martínez)

COSTA BAJA La mayoría de la gente que visita o vive a lo largo de la costa disfruta de la playa, la cual define el borde de la costa baja. Los hermosos paisajes de las playas siempre han llamado la atención. En esencia, la playa actúa como el lindero que sirve de protección entre el continente y el mar. En ese sentido la playa es uno de los ambientes más dinámicos. Los cambios que experimentan las playas pueden ser estacionales o de más larga duración. En razón a la belleza natural de la playa, así como a su interés científico, ha existido un gran número de investigadores quienes han estudiado la naturaleza de las playas en los últimos dos siglos. La playa es definida como la zona de sedimento inconsolidado que se extiende desde el límite de baja marea hasta el comienzo de una zona vegetada o hasta el comienzo del próximo rasgo geomorfológico, en la dirección del continente, que puede ser un cambio

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abrupto de la pendiente o la presencia de una duna, es decir, una acumulación de arena formada por el viento. Como se menciona anteriormente, la playa se puede considerar como el ambiente más móvil de toda la costa. Cada ola que llega a la costa causa cam-

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LAS COSTAS

Distribución Las playas tienen una distribución amplia en las costas de Colombia, al compararlas con lo que ocupan las costas acantiladas. En efecto, para el área del Caribe están presentes en un 68% de toda la costa. En el Pacífico, las playas cubren una mayor extensión que en el Caribe, con un 73%.

Playa de arena con rasgos de erosión en el Caribe Central (fotografía por: Jaime O. Martínez)

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En el Caribe las playas alternan con terrazas marinas, taludes de escasa elevación y frentes rocosos prominentes. En el Pacífico, prácticamente el centro y sur de la costa está bordeada por playas, cuya característica principal es la de presentar una gran amplitud, comparada con la extensión transversal de las playas del Caribe. En realidad, no hay límite en el desarrollo de la playa que sea impuesto por la geografía. Virtualmente, una playa se forma en cualquier lugar, donde el continente se encuentra con el mar, donde hay disponibilidad de sedimentos y el sitio es apto para la acumulación de material. Pero no solamente se encuentran playas donde el continente encuentra el mar; también son comunes las playas alrededor de lagos y lagunas. Aunque las playas pueden ocurrir en todas las partes del mundo, hay áreas donde por efectos climáticos puede haber restricción en el desarrollo de las mismas. Por ejemplo, en latitudes extremas, hay solamente pocas semanas en que los hielos superficiales se funden y las playas son expuestas a la actividad de las olas. Como resultado de lo anterior, la morfología y textura de la playa resultan ser diferentes a la de las playas en latitud baja. Otro aspecto del clima que puede afectar el desarrollo de la playa son las lluvias. En las áreas de frecuentes lluvias, como es el caso del Pacífico, ocurre mayor meteorización y transporte de material, lo cual va a alimentar las playas, incrementando su extensión. En una situación opuesta, es decir, en un clima árido, como es el caso de La Guajira, las playas no tienen la extensión del anterior caso. En esas circunstancias, la arena que conforma la playa es deriva-

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da fundamentalmente de la erosión producida por el oleaje sobre el material rocoso que antecede a la playa. El mejor desarrollo de la playa está asociado con costas bajas de latitudes no extremas, donde gran cantidad de sedimento es disponible a través de ríos que desembocan en la costa; es el caso de las playas del Pacífico sur y medio. Una alta proporción de sedimentos son acumulados en la costa por la acción directa de los ríos, los cuales recorren zonas de gran pluviosidad. Las playas del Caribe son menos extensas que las del Pacífico; sin embargo, éstas muestran para algunos sectores una amplitud importante. En la mayoría de los casos, las arenas que conforman esas playas son procedentes de ríos y de la erosión del oleaje sobre los bordes costeros.

Caribe. En contraste, playas asociadas a rangos mareales amplios, como en la costa del Pacífico, son de una extensión considerable y pueden superar el kilómetro. En la mayoría de los casos el desarrollo y amplitud de las playas son controlados por la pendiente de la plataforma continental interna, la abundancia de sedimento y el rango mareal. La forma longitudinal de las playas es diversa; algunos tramos exiben segmentos rectilíneos, y en otros casos aparecen tramos curvados. La forma actual y orientación de la playa misma es dependiente de un número de variables, que incluyen, la dirección de la aproximación de la ola, el material que compone la playa, la composición y diseño de la playa. Por supuesto, las características geológicas del terreno juegan un papel importante en el tipo y naturaleza de la playa.

Geometría Una playa es en esencia una franja larga de arena que tiene diferentes dimensiones tanto longitudinal como transversalmente. En las costas de Colombia las playas se extienden longitudinalmente en algunos sectores por cientos de kilómetros, apenas con interrupciones naturales tales como desembocaduras de ríos o acantilados. En el sentido transversal, algunas playas son tan angostas que una persona puede dar el paso desde el límite superior hasta el inferior de la misma, para algún sector determinado de la costa. Tal es el caso de algunos segmentos de la costa baja del Caribe. Generalmente, estas playas angostas están restringidas a costas donde el rango mareal es bajo como es precisamente la costa del

En las costas de Colombia se presenta toda una variedad de playas desde el punto de vista geomorfológico, las cuales varían desde playas rectilíneas hasta curvadas, limitadas por salientes rocosas. Las diferentes zonas que hacen parte de la playa son prácticamente comunes para todas las playas del mundo; existen apenas algunas diferencias en la forma y tipo de materiales para cada zona. Estas zonas, las cuales se someten a diferentes condiciones dinámicas son: 1- Playa trasera, 2Frente de playa, 3- Playa interna.

Playa trasera La playa trasera se extiende desde el nivel de marea alta hasta un rasgo definido por vegetación o un cambio en topografía. Esta

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LAS COSTAS

Principales elementos de la playa.

zona es prácticamente horizontal con una ligera inclinación hacia el mar, y está conformada básicamente por arena, aunque en algunos casos, como en el Darién, al noroeste del Caribe, hay sectores de playas con material de grava. En el Caribe y en el Pacífico, la playa trasera en ocasiones está bien expuesta con una extensión areal importante; en otros casos, esta zona se encuentra parcial o totalmente ausente. Tal situación es debida a procesos de erosión que hacen desaparecer temporalmente esa importante zona de la playa. Un evento que produce lo anterior está asociado a tormentas, las cuales al incrementar la altura de las olas, la playa trasera es severamente afectada, y la hace desaparecer.

Frente de playa El frente de playa comprende desde la parte exterior de la playa trasera hasta el nivel de baja marea. En general, el frente de playa in-

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cluye la zona intermareal. El frente de playa puede mostrar una gran variedad de configuraciones. La más sencilla de esa configuración es una superficie inclinada. Esta superficie puede tener una inclinación de 1 a 3 grados o puede llegar hasta los 30 grados. En las costas de Colombia, al igual que en otras partes del mundo, las playas muestran una inclinación considerable cuando se someten a una alta dinámica del mar. En este caso los sedimentos del frente de la playa aparecen, en general, de material grueso.

Playa interna En la zona entre la línea de baja marea y el límite exterior de la barra litoral o rompiente, se encuentra la playa interna. Más allá de la playa interna, se presenta la zona de mar afuera, caracterizada por ser, en general, profunda. La amplitud de la playa interna es variable, con va-

lores mínimos de escasos metros como es el caso del Caribe, hasta rangos más amplios como los que se presentan en el Pacífico. La topografía es ligeramente ondulante, sobresaliendo una cresta de arena exterior que coincide con la rompiente, es decir, la zona donde las olas rompen disipando su energía. Más internamente a la zona de rompiente se presenta una depresión somera, donde se acumula material de diferente tamaño.

MATERIALES DE LA PLAYA Los materiales que componen la playa tienen un rango amplio de tamaños, formas y composición. No obstante, la mayoría de las playas están dominadas por arena, en que el mineral dominante es cuarzo, el cual va asociado con otros minerales. El lodo no es un material común en la playa en razón a que en este ambiente prevalecen condiciones de alta ener-

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gía que impiden su acumulación. Sin embargo, en algunas playas se presentan dentro de la arena acumulaciones de material fino cuyo origen puede estar relacionado con cercanías de desembocaduras de ríos que transportan material en suspensión. Algunas playas están compuestas solamente de un mineral o fragmento de roca, y se considera que éstos son los únicos materiales disponibles para formar la playa. Ejemplos de este caso incluyen las playas negras o verdes de las islas Hawaii en el Pacífico, las cuales están compuestas, respectivamente, de fragmentos finos de roca volcánica de tono oscuro y de mineral olivino de color verde. Además de las playas formadas por minerales o fragmentos de roca, se encuentran playas compuestas de material orgánico, de color blanco. En general estas playas se localizan en los trópicos donde la productividad biológica es alta y la meteorización química de los aportes del continente

Playa de grava en la costa del Darién, en el Caribe (fotografía por: Jaime O. Martínez)

tiende a ser fuerte. Están formadas por conchas o fragmentos de conchas; en algunos lugares las playas están compuestas por foraminíferos, es decir, organismos microscópicos, los cuales hacen parte de la principal fracción de car-

bonato, seguido por fragmentos de moluscos y equinodermos. En otras zonas pueden encontrarse espículas de esponjas y fragmentos de cangrejo. En todo caso, los remanentes de carbonato están predominantemente rotos y desgastados por la acción de las olas. En un alto porcentaje, las playas de Colombia están formadas por arena compuesta por minerales y fragmentos de roca cuyos tamaños varían de finos a material grueso.

Playa de arena en baja marea, en el sur del Pacifico (fotografía por: Jaime O. Martínez)

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En sectores del Caribe las arenas son en general de arena fina, con ligeras variaciones a grano medio y grueso. En época de verano (diciembre a febrero) las playas, en algunos sitios, experimentan un incremento en el contenido de grava; esto indica que esta situación se encuentra relacionada con la alta dinámica de las olas, cuya acción en períodos de fuertes vientos - los alisios - permite arrastrar material grueso hacia las partes altas de la playa.

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En las playas del Pacífico, las arenas son igualmente de grano fino y tienen como característica particular la de ser lodosas y poseer un tono oscuro causado principalmente por el contenido de minerales oscuros, denominados minerales pesados, los cuales se han derivado de la desintegración de rocas ígneas emplazadas en el continente. Como una excepción relacionada con el tipo de material de las playas, en la zona de los Cayos, dentro del cual se incluye la isla de San Andrés, y en sectores puntuales de la costa del Caribe, las playas están formadas por arena orgánica, es decir, compuesta de fragmentos y especímenes microscópicos (fragmentos de corales y algas y en algunos casos de foraminíferos). Playas de este tipo están localizadas en el sector de las islas del Rosario, el archipiélago de San Bernardo, al suroeste de Cartagena y en otras áreas de menor extensión de la costa del Caribe.

ORÍGENES DEL SEDIMENTO DE LA PLAYA Una gran variedad de fuentes está incluida en el origen del sedimento de la playa. En muchos lugares, los sedimentos de que está formada la playa son derivados, para un área determinada, de fuentes locales como es el caso de un río que desemboque allí cerca. Sin embargo, es factible que el material proceda de zonas muy distantes. Uno de los orígenes más comunes para el material de la playa son las fuentes procedentes del continente. Allí, las cordilleras son erosionadas y el material transportado a través de los ríos alimen-

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ta las playas existentes. En ese orden de ideas, dentro del Caribe resultan importantes los ríos Magdalena, Sinú y Atrato; éstos transportan gran cantidad de sedimentos al mar tanto en suspensión como en la carga de fondo. En la costa del Pacífico los ríos San Juan, Patía, Mira, Baudó y Naya, entre otros, se constituyen en importantes conductos para el transporte de material hacia las zonas marinas. Una vez que los sedimentos arriban a la desembocadura del río, éstos son dispersados por el oleaje y las corrientes litorales, para finalmente acumularse en las zonas costeras y zonas más profundas. Una fuente directa de sedimentos de las playas es la proveniente de la erosión de la costa misma. La acción del oleaje golpea los acantilados produciendo la erosión de los mismos. El material derivado de esa erosión es posteriormente transportado a lo largo de la costa, por efecto de la deriva litoral. Igualmente, es válido lo anterior en costas bajas, donde las playas se someten a la erosión de las olas, cuyo material es movilizado a lo largo de la costa, para finalmente acumularse en áreas de baja energía. Una importante fuente de sedimento para las playas es el retrabajamiento del material procedente de la plataforma continental. Este transporte de arena se realiza a través de corrientes y del ascenso mismo del nivel del mar que ha venido ocurriendo en los últimos 10.000 años. El transporte del sedimento de la playa se lleva a cabo principalmente a través de la corriente de la deriva litoral, esto es, la corriente que se mueve a lo largo de la costa. Las olas casi nunca llegan a la costa en forma paralela a ésta,

sino que generalmente lo hacen de manera oblicua, y barren la playa diagonalmente, produciendo una corriente que moviliza sedimento paralelo a la costa.

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LAS COSTAS

Aunque el sedimento es aportado por cualquiera de los orígenes discutidos anteriormente, la movilización de éste a lo largo de la costa, se realiza a través de la corriente de deriva. En la costa del Pacífico, la corriente de la deriva litoral, en general, se dirige de sur a norte, con excepción de algunos segmentos locales donde ésta va en sentido opuesto. Bajo ese esquema, los sedimentos que proceden de los ríos y que desembocan al Pacífico son afectados por la corriente de la deriva litoral, que los moviliza hacia el norte, aparentemente, por largas distancias. En la costa del Caribe, la corriente de la deriva litoral tiene una dirección principal de noreste a suroeste. En ese sentido, las arenas que son afectadas por esa corriente son transportadas a lo largo de la costa, en esa misma dirección.

DINÁMICA DE LA PLAYA Los cambios espaciales que experimentan las playas varían entre los que ocurren en un tiempo corto, tales como los que pueden ocurrir cuando olas individuales golpean la playa. Otros cambios son de larga duración, como décadas o de más tiempo. En ese orden de ideas, los cambios morfológicos de las playas cubren un amplio espectro y pueden incluir eventos de condiciones extremas, como tormentas y huracanes. Si una persona tomara mediciones repetidas de las playas a diferentes intervalos de tiempo, en-

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Diagrama que ilustra los cambios que puede tener una costa a lo largo del tiempo (Tomado de ciencias de la tierra una introducciòn a la geologìa fìsica de Tarbuck y Lutgens, 1999)

contraría, al final, cambios en la geometría de la playa, que incluyen igualmente variaciones en el tipo de material de que está constituida la playa. Lo anterior se puede interpretar como reflejo de variaciones en la dinámica de la playa, en función del oleaje y las corrientes litorales. El principal cambio que experimentan las playas es el motivado

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por cambios estacionales o climáticos. En el Caribe, por ejemplo, en período de invierno (octubre – noviembre), los vientos alisios procedentes del norte y noreste llegan atenuados a la costa y producen un oleaje relativamente de baja energía. Como consecuencia de lo anterior, la playa experimenta en cierta forma ampliación, es decir, que hay un proceso de acrecimiento.

En verano (diciembre – febrero), por el contrario, cuando soplan muy fuerte los vientos alisios, se produce una alta dinámica del oleaje sobre la costa. En ese sentido, las olas llegan a la costa con mucha energía, lo cual produce la destrucción de la playa; las arenas que conforman la playa son erosionadas y transportadas a zonas más internas del litoral, formando barras.

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RECURSOS DEL AMBIENTE GEOLÓGICO INTRODUCCIÓN Aunque para la mayoría de nosotros pasa inadvertido, desde el descubrimiento del fuego, el Hombre ha dependido para su subsistencia y bienestar de los denominados recursos geológicos, que con la llegada de la Revolución Industrial son utilizados para producción y transporte de energía, construcción de viviendas, infraestructuras viales, fabricación de automotores, trenes, barcos, aviones, industrias de cerámicas, vidrios, telas, acrílicos, fertilizantes, plaguicidas, componentes electrónicos, etc. Por lo menos un 95% de los objetos que encontramos a nuestro alrededor son manufacturados utilizando recursos geológicos. En cualquier país, la industria y la agricultura requieren para su desarrollo una base de materia prima mineral, metales, minerales no metálicos, petróleo, carbón y gases naturales, para la producción. Se reconoce universalmente la gran importancia que tienen los minerales para la vida del Hombre, la economía y el desarrollo industrial de los países; éstos se hallan bajo las más diversas formas en el subsuelo e incluso en la superficie terrestre. Estas riquezas sólo pueden aprovecharse después de ser descubiertas, contribuyendo en medida inapreciable las expediciones geológicas, las excavaciones, los constructores de obras y carreteras, así como los que realizan diferentes trabajos de movimientos de tierra.

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Para descubrir recursos geológicos se requiere un determinado conjunto de conocimientos, perseverancia y atención. Un recurso natural es un elemento de la naturaleza que el Hombre ha humanizado, es decir, lo descubre, lo estudia y lo procesa para sacar provecho de él. Los recursos se dividen en recursos naturales renovables y no renovables. Los primeros se caracterizan porque tienen la capacidad de ser regenerados permanentemente, por ejemplo, los bosques o cualquier tipo de cultivo. Los no renovables lo constituyen los que no pueden renovarse a sí mismos ni con la intervención del Hombre, por ejemplo, el petróleo, carbón, oro o cualquier tipo de mineral. Los recursos minerales o geológicos son aquellos no renovables que el Hombre utiliza por explotación y uso directo como el carbón; o por procesos de extracción y transformación como el petróleo, del cual después de procesado se obtienen productos como la gasolina, kerosene, ACPM, combustibles empleados como materia prima energética. Los recursos hídricos son los medios relativos al agua de que se puede disponer para ser utilizados en un determinado proceso económico. La hidrogeología es la rama de la geología que estudia las aguas superficiales y subterráneas, en cuanto a su origen y régimen y la hidrografía es la ciencia que estudia las aguas de la superficie terrestre.

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RECURSOS DEL AMBIENTE GEOLÓGICO

SIPNOSIS HISTÓRICA En el siglo XVI, uno de los precursores de la geología, el físico Georgius Agrícola, publicó varios artículos sobre sistemas de exploración mineral, explotación mineral y metalurgia, los que permanecieron vigentes durante más de dos siglos. En su libro titulado De Re Metallica, Agrícola (1556) presentó la primera teoría sobre el origen epigenético de algunos yacimientos minerales y escribió sobre metodologías para la exploración. El siglo XVIII se caracterizó por el desarrollo de la observación geológica, como disciplina, y se utilizó tanto para descubrir nuevas mineralizaciones, como para expandir algunas áreas mineras conocidas. Fue en este tiempo donde se aplicaron todas las ciencias naturales; por esta razón, las minas, como los minerales, llegaron a ser descritos con máximo detalle, como se puede observar en el libro Natural History of Cornwall (Borlase, 1758). Algunos países europeos que poseían colonias en América tuvieron gran interés por conocer el potencial de sus tierras; esto explica la aparición del primer Mapa Geológico de la Región Oriental del Canadá, publicada en París en 1756. El interés por la geología de los depósitos minerales fue lo suficientemente grande en Rusia que justificó alguna expedición orientada a la prospección de recursos minerales en Siberia. El trabajo de los expedicionarios rusos fue ampliamente admirado

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ban las academias mineras, ésta resultó más filosófica que aplicada. La mineralogía, por otra parte, fue una ciencia cuantitativa estrechamente relacionada con la minería. La geología mineral postulada por Agrícola, aunque aún era válida, se hizo necesario mejorarla y ampliarla a nuevas dimensiones.

UNIDAD

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Métodos de prospección mineral en el siglo XVI. Tomado del libro “De Re Metallica”. Agrícola G. 1556.

dentro y fuera del país, ya que allí se incluyeron reportes sobre ocurrencias, metodologías para la búsqueda de menas en los centros conocidos y una colección de datos para la ratificación de teorías y puntos de vista científicos; incluyó también Mapas de Recursos Minerales elaborados con símbolos para designar tipos de depósitos y las rocas asociadas. La minería, como ciencia, la legislación minera, la geología y la mineralogía fueron materias complementarias al curriculum de la Universidad Charles (Charles University), en Praga, en 1762, para inaugurar el Primer Departamento de Minas a nivel universitario.

PLUTONISTAS Y NEPTUNISTAS Al finalizar el siglo XVIII, se inició la Revolución Industrial, fuertemente soportada por los minerales, los cuales fueron atractivos al medio científico de la época.

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Esto resultó ser una atmósfera favorable para debates geológicos entre plutonistas y neptunistas, cuyas controversias fueron intensas, siempre orientadas en la definición filosófica de la exploración mineral. Plutonistas, fuerón los seguidores de la teoría de James Hutton, quien planteaba que los depósitos minerales son derivados de rocas ígneas; que provienen de magmas enriquecidos a gran profundidad. Neptunistas, los que estaban de acuerdo con Abraham Gottlob Werner, quien postuló que los depósitos minerales son derivados de la sedimentación de una cuenca oceánica primitiva, donde las vetas y vetillas representan rupturas del fondo de un antiguo océano.

INDUSTRIALIZACIÓN En el siglo XIX ingresó la geología como ciencia incipiente y argumentativa, pero a pesar de la atmósfera práctica que proyecta-

Lonce Ëlie de Beaumont de la Escuela de Minas de París, en 1847, dio dimensión cuantitativa al concepto epigenético de Agrícola y a la idea de asociación magmática de Hutton. De Beaumont describió una estrecha relación entre fluidos hidrotermales y aguas magmáticas que llegaron a ser elementos básicos, permanentes dentro de las teorías de depositación de menas minerales. Las investigaciones geológicas propiamente dichas se iniciaron en el siglo XIX. Los geólogos demostraron que existe una estrecha relación entre las secuencias estratigráficas, las estructuras geológicas y los depósitos minerales. La principal función de los servicios geológicos gubernamentales durante el siglo XIX fue crear una Escuela de Minas y categorizar la minería como profesión.

EXPLORACIÓN TECNOLÓGICA MUNDIAL No obstante que las escuelas mineras americanas tuvieron un gran impacto sobre la geología como ciencia, desde la primera mitad del siglo XIX, los profesores y los textos especializados siempre provenían de Europa. Solamente al finalizar este siglo se diseñó una ciencia de geología minera para América.

INGEOMINAS

A pesar del extenso número de académicos especializados, con teorías y conceptos mineros ampliamente divulgados, la mayoría de nuevos descubrimientos recayó más en prospectores empíricos que en geólogos profesionales. El siglo XIX fusionó la mineralogía y la geología y de esta manera se inició su desarrollo con el tratado sobre “Génesis de los Depósitos Minerales” (1894). En este libro el autor expresa soportes convincentes a los planteamientos presentados por Beaumont sobre el origen ígneo hidrotermal de los minerales y abre un camino al pensamiento moderno que plantea mineralizaciones hipogénicas y supergénicas. Luis de Launay (1913), uno de los más perceptivos geólogos económicos, reconoció la importancia de las características de mena regional y los patrones de zonación; sobre estas bases, el autor introdujo los términos Provincia Metalogénica y Epoca Metalogénica. Waldemar Lindgren diseñó una clasificación ampliamente usada para depósitos minerales con bases científicas y observación de campo. El autor empleó los términos hipotermal, mesotermal y epitermal.

cuales forman masas continuas o rocas (granitos, basaltos, calizas, arenitas) o constituyen aglomeraciones locales de diferentes tamaños como filones, vetas, nidos o impregnaciones en las rocas. De igual manera, se forman los yacimientos o depósitos minerales (Unidad 2). La distribución de los minerales en la corteza terrestre obedece a las leyes relacionadas con los procesos de formación de éstos. Todos los procesos causantes de la formación de minerales hacen parte de uno de los tres grupos fundamentales: magmáticos, sedimentarios y metamórficos.

MAGMÁTICOS Los minerales se forman por enfriamiento del magma, masa semisólida que se encuentra a gran profundidad de la corteza terrestre y que sale en muchos casos a la superficie durante las erupciones volcánicas, tanto a tierra firme como en el fondo de los mares (Unidad 4).

CORTEZA TERRESTRE

El magma está constituido por sustancias químicas disueltas, básicamente por compuestos de oxígeno y silicio, aunque también reúne gran cantidad de aluminio, hierro, calcio, magnesio, sodio, potasio, hidrógeno y carbono. Además, contiene así mismo pequeñas porciones de todos los elementos químicos conocidos.

Antes de plantear cualquier hipótesis al respecto, veamos lo que es un mineral. Es un cuerpo homogéneo formado en la corteza terrestre como consecuencia de los procesos físicos y químicos que se producen en ella. Toda la corteza terrestre consta de minerales, los

A medida que el magma se aproxima a la superficie, disminuyen la temperatura y presión a la cual se hallaba confinado. Esto altera el equilibrio de las sustancias integrantes, se inicia su disociación y la subsiguiente cristalización de los minerales.

FORMACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE LOS MINERALES EN LA

INGEOMINAS

La masa principal del magma, en el proceso de enfriamiento, se transforma en roca (granito), separándose a un mismo tiempo de las expulsiones calientes del magma, llamados residuos, que se presentan ricos en sílice, sodio, potasio, aluminio y metales raros. Estos residuos, al enfriarse y solidificarse, forman las pegmatitas o filones pegmatíticos.

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UNIDAD


Los procesos magmáticos no se acaban con la formación de filones pegmatíticos. Los vapores de agua que salen del foco en proceso de enfriamiento se transforman en disoluciones acuosas, las cuales al subir por grietas y fisuras arrastran consigo compuestos de oro, cobre, plomo, zinc, antimonio y otros metales. Dichas disoluciones, conjuntamente con las sustancias volátiles de diferente composición, buscan los horizontes superiores, entran en contacto con las rocas encajantes, penetran en las fisuras, impregnan y transforman dichas rocas, formando concentraciones minerales, filones y nidos metalíferos, constituidos por los metales mencionados (procesos hidrotermales). Así se produce, en rasgos generales, la formación de los minerales o depósitos de origen magmático, en la etapa de enfriamiento del magma.

SEDIMENTARIOS Todo lo que se forma en los procesos orogénicos (formación de montañas) se somete a un proceso simultáneo de destrucción química y mecánica. El conjunto de procesos naturales de destrucción de rocas y minerales se denomina meteorización (Unidad 8).

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Así ocurre el segundo tipo de formación de los minerales, llamado sedimentario.

UNIDAD

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METAMÓRFICOS Los depósitos de origen ígneo y sedimentario no son inmutables, por el contrario, se transforman permanentemente debido a los movimientos de la corteza terrestre que puede afectarse una y otra vez bajo nuevas condiciones de temperatura y presión por sus desplazamientos en la vertical, cuando son arrastrados a grandes profundidades.

Bloque diagrama que ilustra la localización de yacimientos hodrotermales y de migmatita (Tomado de ciencias de la Tierra una introducción a la geología física, Tarbuck y Lutgens, 1999)

Los cambios básicos de temperatura, el efecto del viento, la acción del agua que se hiela en las grietas de las rocas, la afección de las raíces de las plantas que penetran en ellas, contribuye a la destrucción de las masas pétreas y a la formación de pequeños fragmentos que se van convirtiendo sucesivamente en bloques, gravas y arenas. Simultáneamente con la destrucción mecánica se produce la transformación química de los minerales formados inicialmente por el enfriamiento del magma; en este último proceso el papel principal le corresponde al agua. Todos los minerales formados a raíz de los procesos magmáticos, los llamados primarios, son susceptibles de transformación por las disoluciones acuosas en un proceso posterior. Los feldelpastos se

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transforman en caolín, los compuestos de hierro se convierten en limonitas, los minerales primarios de los filones metalíferos ricos en cobre, zinc y plomo, se oxidan y se convierten en minerales secundarios en forma de carbonatos, sulfatos y fosfatos. Algunos minerales, como el diamante, platino, oro, resisten los procesos de meteorización, se separan de las rocas portadoras y se acumulan a manera de aluviones o placeres. La mayor parte de los minerales son arrastrados por el viento, torrentes, ríos y riachuelos de montañas, que los llevan constantemente tanto en estado sólido, como disueltos en el agua, hacia zonas depresivas o cuencas continentales y oceánicas produciendo rocas sedimentarias (Unidad 3).

En tales condiciones comienzan nuevas reacciones químicas, surgen nuevos procesos de formación de cristales y a consecuencia de esto, aparecen nuevos minerales. De este modo, a considerables profundidades, las calizas se transforman en mármoles, las arcillas en pizarras y las arenitas en cuarcitas compactas. Todas las rocas modificadas se denominan metamórficas y suelen contener muchos minerales de interés, tales como el talco, corindón, mica, granate, andalucita y algunos minerales de hierro.

CARACTERISTÍCAS VISIBLES DE LOS MINERALES Los minerales se presentan en la naturaleza bajo una amplia gama de cristales, como una de sus formas más corrientes. Cuando los cristales se desarrollan más en una dirección que en otra, suelen adquirir formas prismáticas, columnares, bacilares, aciculares, fibrosas o capilares. Cuando lo hacen en dos direcciones, los cristales suelen ser laminares, tabu-

INGEOMINAS

lares, hojosas o escamosos. La agrupación de varios cristales se denomina drusas, concreciones o agregados.

ser bacilares paralelos, en abanico y radiales (turmalina, epidota).

Granulares

Cuando los cristales integrantes del mineral adquieren la forma de delgados hilos (asbesto, yeso fibroso).

De granos bien definidos de formas irregulares, pero de tamaño más o menos igual; los agregados pueden ser macrogranulares y microgranulares.

Fibrosos

Concreciones Son nódulos y aglomeraciones esféricas a ovoides de distintos minerales. El crecimiento del mineral en las concreciones se produce en la dirección que arranca del centro (fosforita, siderita, ágata).

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UNIDAD


Laminares, escamosos y hojasas

Bacilares Formados por cristales alargados. Según sea la disposición de los cristales, los agregados pueden

Estas formas son propias de la mica, la hematita, las cloritas, el talco, el yeso, el molibdeno, la barita y el grafito.

Características de algunos nódulos o aglomerados esféricos (ágata)

Dendritas Características bacilares de algunos minerales (antimonita)

Características fibrosas de algunos minerales (asbesto)

Drusas

Agregados de formas dendríticas, que se forman a raíz de la cristalización en fisuras muy estrechas en las rocas.

Agregados irregulares de cristales sobre una superficie común (amatista, calcita).

Características hojosas de algunos minerales (mica)

INGEOMINAS

Agregados irregulares de cristales en drusas

Agregados de forma dendríticas (manganeso)

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UNIDAD

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Oolitos

Botroidales

Compactos

Agregados de pequeñas dimensiones de forma esférica regular, a veces aumentadas en masa continua; ejemplo limonita y algunos minerales de manganeso.

Toda clase de formaciones de superficie convexa brillante, liso, oval o esférica, parecidas a riñones o racimos.

Integrados por granos tan pequeños que el mineral parece fundido, compacto (limonita, hematita, calcedonia, talco)

Características arriñonadas o botroidales de algunos minerales (goethita)

Compacidad característica de algunos minerales (Talco)

CLASIFICACIÓN DE LOS RECURSOS GEOLÓGICOS ❖

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RECURSOS METÁLICOS

RECURSOS NO METÁLICOS

RECURSOS ENERGÉTICOS

• GRUPO I Metales y Minerales Preciosos

Oro, plata, platino, esmeraldas.

• GRUPO II Metales Básicos

Aluminio, cobre, plomo, zinc y estaño.

• GRUPO III Metales de la Industria del Acero

Hierro, cromita, cobalto, manganeso, molibdeno, níquel, tungsteno y vanadio.

• GRUPO IV Metales Especiales

Magnesio, titanio, berilio, tierras raras, zirconio, hafnio, selenio, telurio, galio, germanio.

• GRUPO V Minerales Industriales No Metálicos

Asbesto, vermiculita, magnesita y magnesio, silimanita, yeso, soda, potasa, boro, sal, fosforitas, fluorita, barita, azufre, perlita, diamantes industriales.

• GRUPO VII Materiales de Construcción

Calizas, arcillas, agregados pétreos, piedras ornamentales.

• GRUPO VI Minerales Energéticos

Carbón, petróleo, gas natural y uranio.

INGEOMINAS

Por el uso que se le da a los recursos naturales, se dividen en: metálicos, no metálicos y energéticos. Con el objeto de realizar un análisis comparativo a nivel internacional, se adoptó la clasificación por grupos (I al VII), utilizada por organismos y revistas internacionales especializadas, la cual se resume en el cuadro adjunto (los 22 minerales considerados estratégicos para el desarrollo minero de Colombia, aparecen resaltados en los diferentes grupos).

RECURSOS METÁLICOS

GRUPO I. Metales y minerales preciosos Poseen propiedades físicas especiales y, por su brillo, inalterabilidad y belleza, han sido, a través del tiempo, elementos apreciados como artículos de joyería, medio de expresión artística y símbolo de riqueza.

tria en general y como respaldo económico, para la emisión de moneda circulante.

Plata (Ag) Es un metal de color blanco y brillo metálico, mucho menos pesado que el oro y ligeramente más duro que éste. Tiene fractura astillosa, no tiene clivaje, es dúctil, maleable y excelente conductor de la electricidad y el calor. El oro y la plata se encuentran en aleación natural en depósitos filonianos de origen hidrotermal. Cuando el contenido de plata es de 20% o más, la aleación oro-plata se conoce con el nombre de electrum. Sus principales aplicaciones, en orden de utilidad, son: fotografía, electrónica, electricidad, soldadura, joyería, vajillas y cubiertos, monedas, objetos conmemorativos, odontología, medicina y fabricación de espejos.

Platino (Pt) Su uso industrial está basado principalmente en el peso específico, brillo, dureza, resistencia, fragilidad, tenacidad, ductilidad, maleabilidad, conductividad térmica y eléctrica y suceptibilidad magnética.

Oro (Au) Es un metal de color amarillo brillante, pesado y relativamente blando (raya fácilmente). Su excelente propiedad de mantener su firmeza y color, no oxidarse bajo el efecto de la humedad del aire y resistir a la acción de las sustancias químicas más agresivas, le ha asegurado muchas aplicaciones en joyería, odontología, la indus-

INGEOMINAS

Es un metal de color blanco y brillo metálico, muy parecido a la plata, pesado y bastante duro. Se presenta en aleaciones naturales con otros elementos como osmio, iridio, paladio, rodio y rutenio, y se les denomina en conjunto Elementos del Grupo del Platino – PGE (de la sigla en inglés). Los usos del platino han venido cambiando a través del tiempo, a medida que se descubren nuevas aplicaciones industriales y éstas tienen relación con su extraordinaria actividad catalizadora, su inercia química a las altas temperaturas y su alto punto de fusión. En algunas aplicaciones, la

combinación de dos o más características hace que los PGE sean insustituibles en la industria. Se utiliza como catalizador, en la elaboración de productos químicos y farmacéuticos, en la industria del petróleo para incrementar el octanaje de la gasolina y en la producción de derivados del petróleo. También, en la fabricación de moldes para la producción de vidrio óptico, en objetos electrónicos y eléctricos, en medicina, odontología y cohetería espacial.

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Los PGE se encuentran asociados a rocas máficas y ultramáficas y a fuentes de origen secundario, constituido por placeres aluviales.

Esmeraldas (Esm) Significa piedra verde. En la antigüedad se denominaron así a todas las gemas verdes conocidas. Es una variedad de un mineral llamada berilo, cuya fórmula química es Al12 Be3 (Si6O18). La sustancia que le da el color es el cromo y, ocasionalmente, el vanadio. El color es resistente a altas temperaturas y sólo se modifica con temperaturas superiores a 700ºC. A excepción de las esmeraldas colombianas, las cuales se encuentran en venas encajadas en rocas sedimentarias, los principales depósitos del mundo se encuentran en diques pegmatíticos o venas hidrotermales en rocas metamórficas. La historia de la esmeralda a nivel mundial se remonta al comercio en Babilonia; fue considerada como gema valiosa, pues era ofrecida de manera especial a dioses y reyes.

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GRUPO II. Metales básicos El aluminio y los metales básicos, cobre, plomo y zinc, poseen propiedades físicas especiales tales como alta densidad, dureza, maleabilidad, ductilidad, tenacidad y conductibilidad, que amplían las posibilidades de uso en el campo industrial. Este grupo de metales presenta, además, propiedades químicas partículares, donde se destaca la capacidad de combinarse entre sí o con otros metales formando aleaciones cuyas características modificadas amplían aún más su empleo, ya que son para la industria nuevos metales, dotados de propiedades diferentes a la de los elementos que los componen. Son las aleaciones, en general, más duras y más tenaces, pero a menudo menos maleables y dúctiles.

Aluminio (Al) Es un metal de color blanco mate, de baja densidad. Se obtiene de la bauxita, que es un compuesto mineral formado por hidróxido de aluminio e impurezas. Se forma por meteorización química en superficies de erosión y, por lo tanto, forma parte del grupo de lateritas. El aluminio metálico tiene aplicabilidad en todos los sectores de la economía, es el más usado después del hierro en las áreas de transporte, construcción, empaques y maquinarias en general.

Las principales aplicaciones del cobre están orientadas hacia las industrias eléctricas, de la construcción y del transporte; para la ingeniería, en general, en la elaboración de plantas y equipos térmicos y para otros productos de la industria química como sales de cobre, sulfatos y oxicloruros.

Más del 50% de la producción mundial de plomo se utiliza en la fabricación de acumuladores o baterías, en la industria de la construcción, en la fabricación de productos químicos y como antidetonante de la gasolina. Presenta problemas ambientales por los efectos que produce debido a su elevada toxicidad. La principal aplicación del zinc está dirigida hacia la galvanización, con el fin de producir revestimientos protectores de los productos de hierro y acero con destino a la industria automotriz y de la construcción.

GRUPO III. Metales de la industria del acero Son llamados también metales ferrosos, porque se mezclan con el hierro para producir aleaciones y de ahí su gran importancia y notable aplicabilidad en el campo industrial. La finalidad de las aleaciones es mejorar la utilidad específica del compuesto primario, evitando adulterarlo o degradarlo.

Hierro (Fe)

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El hierro nativo se encuentra muy raras veces (meteoritos); los compuestos químicos y los minerales de hierro son muy frecuentes.

Plomo (Pb) y Zinc (Zn).

Cobre (Cu) Es un metal de color pardo rojizo, maleable, dúctil y de alta conductibidad térmica y eléctrica.

so y maleable. En la naturaleza se encuentra tanto en estado puro (hierro nativo), como formando parte de diversos minerales o compuestos químicos (óxidos, carbonatos, sulfuros, etc.).

En estado químicamente puro es un metal blanco argentino, visco-

Las principales menas de hierro son: los óxidos anhidros como, por ejemplo, magnetita, ilmenita y hematita; los óxidos hidratados como la goethita y limonita; carbonatos como siderita y silicatos como la chamosita.

Níquel (Ni) Es un metal que en estado puro tiene un color blanco argentino y brillo metálico. Presenta alto punto de fusión, es maleable, dúctil, flexible y no se oxida al aire. Se conocen dos tipos de menas de níquel, sulfuros y silicatos. Los compuestos de níquel con azufre se denominan sulfuros de níquel. En las menas de silicatos, el níquel figura en los compuestos donde el componente principal es la sílice, es decir, compuestos de silicio y oxígeno. Dentro de los principales usos del níquel está el de acuñamiento de monedas (aleación Cu, Ni, Zn, revestimiento a objetos de uso quirúrgico y doméstico, máquinas e instrumentos en general, para preservarlos contra la oxidación. Una pequeña adición de níquel. al acero, lo hace más resistente y químicamente estable. El níquel hoy en día es uno de los metales de mayor aplicabilidad en la industria química, médica y electrónica.

INGEOMINAS

RECURSOS NO METÁLICOS GRUPO V. Minerales industriales El término minerales industriales se usa con diferentes connotaciones. Son minerales no metálicos de gran importancia, dado que su necesidad o demanda está directamente relacionada con el grado de industrialización de un país.

Azufre

Calizas

El azufre es un elemento de amplio uso industrial. Está asociado a rocas sedimentarias, ígneas y metamórficas, así como también a combustibles fósiles. Se usa principalmente en la producción de ácido sulfúrico, en la elaboración de abonos, sustancias químicas, explosivos, insecticidas, detergentes, fibras sintéticas y pinturas.

La caliza es una roca sedimentaria compuesta esencialmente de carbonato de calcio (CaCO3), con cantidades menores de carbonato de magnesio, sílice, arcilla, óxido de hierro y material carbonáceo. La mayoría de las calizas fueron formadas por la acumulación de organismos tales como foraminíferos, braquiópodos, corales, moluscos y crinoides, los cuales han secretado carbonato de calcio tomado del agua para armar sus esqueletos y conchas.

Yeso A estos minerales se les considera de menor trascendencia cuando se comparan con los minerales metálicos. El concepto se agudiza aún más en los países en vía de desarrollo, donde se les coloca en un segundo plano, ya sea por su interés científico, o como categoría minera en estrategias y en prioridades de inversión. Según su uso principal se pueden agrupar en tres categorias: * Industria de la construcción. * Industria química y de fertilizantes. * Otros procesos industriales.

El yeso es un sulfato mineral muy común en la naturaleza y se encuentra en capas sedimentarias asociado con calizas, shales, arcillas y margas. El yeso crudo comercial es un material de alto grado, que usualmente es utilizado sin necesidad de beneficio. Tiene una composición de 79% de sulfato de calcio y 21% de agua (Ca (SO4)4.½ H2O).

GRUPO VII. Materiales de construcción

Algunos de este grupo V son:

Roca fosfórica Se denomina roca fosfórica a las unidades litológicas y compuestos químicos que presentan alta concentración de minerales fosfatados por procesos naturales, usualmente apatito y francolita. Sedimentos o rocas que contiene entre 1 y 10% de granos individuales de fosfato mezclado con otros componentes minerales reciben el nombre de fosfático. Colombia, considerado como un país agrícola, requiere importantes cantidades de materia prima para la elaboración de productos fertilizantes.

INGEOMINAS

El término materiales de construcción se utiliza para denominar los elementos que integran las obras de construcción, cualquiera que sea su naturaleza, composición y forma. Se clasifican de acuerdo a sus propiedades y características: calizas, arcillas, agregados pétreos (arenas y gravas) y piedras ornamentales, útiles en la forma como se encuentran en la naturaleza, o como materias primas esenciales para la elaboración de muchos productos necesarios para la construcción de la parte estructural, más comúnmente conocida como “obra negra”.

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Cuando se incrementa el contenido de MgCO3 la caliza pasa gradualmente a caliza dolomítica que es una mezcla de dolomita y calcita. La caliza ocurre principalmente en forma de capas dentro de secuencias sedimentarias, y su ambiente de formación más generalizado es en aguas marinas cálidas y poco profundas. La presión de las rocas sobreimpuestas, en muchos casos, destruye totalmente su carácter fosilífero original. Las calizas, además, por efecto de metamorfismo, experimentan cambios mineralógicos y estructurales, transformándose en mármoles, que son rocas que constan predominantemente de calcita recristalizada. La dolomita es una roca de origen esencialmente secundario, formado durante la diagénesis de la caliza por reemplazamiento parcial de calcio por magnesio. El material calcáreo se utiliza, además, para la producción de cemento, en la industria siderúrgica en la fundición de hierro y de otros metales, como piedra ornamental y en la fabricación de cal. La caliza es una roca sedimentaria que contiene más de 95% de calcita CaCO3 y menos del 5% de

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dolomita CaMg(CO3)2, la dolomita contiene más del 90% de CaMg(CO3)2, y menos del 10% de calcita. La dolomita, teóricamente, contiene 54,35% de CaCO3 y 45,65% de MgCO3.

dos como piedras ornamentales en la industria de la construcción, debido principalmente a su color y a su resistencia a la compresión (1.000 kg/cm2).

Las calizas que contienen por lo menos 97% de CaCO3 por peso (aunque algunos consideran 95%) se denominan calizas altas en calcio y se usan en la industria química y siderúrgica.

Arcillas

De acuerdo con los usos, las características exigidas en las calizas son : · Cal Agrícola, debe contener un mínimo de 70% de CaCO3, y su tamaño debe ser 100% menos malla 20 y 50% menos malla 100 (norma 163 ICONTEC). · En la industria metalúrgica se utilizan caliza y dolomita como fundentes en los altos hornos. Como máximo deben contener 31% de MgCO3, no más del 5% de sílice, 2% de Al2O3 y 0,05% de azufre. El carbonato total debe ser 95%. · La caliza utilizada para producir cemento Portland gris debe cumplir con las siguientes especificaciones: mínimo 75% de CaCO3 y máximo 20% de SiO2, el 3% de MgO, 5% de Al2O3 y 2% de Fe2O3. Las calizas menores de 75% de CaCO3 se deben mezclar con alto contenido del mismo. Las rocas calcáreas también se utilizan en la producción de soda cáustica, hipoclorito de calcio, en la producción de termoaislantes en mezcla con asbesto y en la fabricación de papel y del vidrio. Los mármoles, aunque se utilizan como materia prima en la industria del cemento, también son usa-

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Las arcillas constituyen un material de construcción muy importante el cual está compuesto por partículas no consolidadas, con tamaño menor a los 0,06mm. Fundamentalmente están constituidos por silicatos alumínicos o magnésicos hidratados y se encuentran mezclados con otros elementos como hierro, potasio, sodio o titanio que le proporcionan diferente coloración. Las arcillas presentan una mineralogía muy particular, la cual se explica por la gran diversidad de minerales que en diferentes combinaciones las conforman; existen tres clases importantes de arcillas: residuales, transportadas y coluviales. Arcillas residuales. Este tipo de arcillas son derivados primarios y principales de la descomposición de rocas cristalinas feldespáticas, acumulándose frecuentemente sobre la roca origen. Arcillas transportadas. Con la erosión de la capa superficial, las partículas de arcillas residuales que fueron transportadas por largas distancias hasta lagos, mares y océanos, se acumulan en capas de sedimentos muy finos, alumínicos, en las aguas quietas, formando depósitos de arcillas sedimentarias. Arcillas coluviales. Las arcillas coluviales están representadas en depósitos formados por lavado de arcillas residuales con redepositación; estas arcillas pue-

den ser de carácter refractario o no refractario. Se conocen numerosos tipos de clasificación de las arcillas de acuerdo con las necesidades particulares de cada industria. La clasificación más común está basada en la composición mineralógica. Grupo de la caolinita. Las arcillas de este grupo son poco plásticas. Los caolines son la clase de arcilla más apetecible en la industria, por sus aplicaciones. Estas pueden tener origen residual, transportado o coluvial. Diferentes tipos de rocas pueden sufrir el proceso de caolinización y conformar depósitos explotables de este mineral, como son: rocas graníticas, rocas metamórficas y neises, rocas volcánicas ácidas, areniscas y pizarras sericíticas, entre otras. El mecanismo de caolinización de una roca es muy complejo y básicamente consiste en un proceso de hidrólisis simultáneo con la meteorización de la roca, en el cual los elementos producidos por hidrólisis abandonan la roca alterada sufriendo una serie de transformaciones durante este proceso. Grupo de la montmorillonita. Estas arcillas se originan por alteración de minerales ferromagnesianos, feldespato cálcico y vidrio volcánico. Los materiales de este grupo se caracterizan porque aumentan varias veces su volumen en contacto con el agua o el alcohol y, debido a su gran plasticidad, se mezclan con otros materiales para imprimirles esta característica. La montmorillonita es el principal componente de la bentonita, material ampliamente utilizada en labores de perforación de pozos mineros, de aguas subterráneas, petróleo y gas.

INGEOMINAS

Grupo de micas hidratadas o illitas. Estas arcillas se originan por descomposición de las micas. La illita es un nombre genérico utilizado para designar a los minerales micáceos de la arcilla.

Agregados pétreos Las arenas y gravas son agregados naturales de fragmentos de materiales y rocas, sin consolidar o pobremente consolidados, con diámetro entre 0,0625 mm y 256 mm. Los equivalentes litificados son las areniscas y los conglomerados. Más del 90% de las arenas y gravas se utilizan como materiales de construcción y para ello los dépositos no requieren mayores especificaciones. Los otros usos industriales requieren de materiales altamente síliceos, generalmente de tamaño arena. Estas arenas y gravas son utilizadas en la fabricación de vidrio, en fundiciones y procesos químicos y metalúrgicos, en la preparación de pinturas, abrasivos, como agente filtrante para fluidos, en la cerámica, elaboración de productos refractarios, cultivos hidropónicos, concretos y otras aplicaciones menores. Las arenas y gravas industriales se extraen de depósitos sedimentarios marinos y continentales, a través de su explotación a cielo abierto o dragado de yacimientos bajo el agua.

roca tiene valor ornamental, si además de cumplir las normas técnicas, posee el color, uniformidad de su textura, aptitud para el pulimento, finura y uniformidad del grano, entre otros. Una roca es apetecible en la industria de la construcción, cuando posee alta dureza, aislamiento térmico y sonoro y resistencia a la tracción. Las piedras ornamentales desde la antigüedad han sido el material de construcción más conocido por el Hombre: el trabajo de canteras empezó cuando el Hombre emprendió el uso de herramientas de metal o estacas de madera para fracturar la roca. Muchas edificaciones que subsisten hoy en día, reflejan la durabilidad y maniobrabilidad del mármol y el granito. Las principales variedades de rocas utilizadas como piedras ornamentales son: los granitos, diabasas, basaltos, gabros, areniscas, calizas y mármoles. Las variedades ornamentales más apreciadas son las que tienen coloración amarillo, rosa, rojizo o azul. Las variedades más comerciales del mármol se identifican como: Cipolino (mármol verdoso en bandas), Carrara (similar al de Carrara en Italia de color blanco y con vetas azules y grises), Dolomítico (mármol proveniente de metamorfismo de dolomitas), Pantélico (mármol dorado), Serpentínico (mármol compuesto por calcita y serpentina).

Piedras ornamentales Las piedras ornamentales incluyen todas aquellas rocas que poseen características específicas de dureza, durabilidad y belleza y su explotación se realiza en bloques y láminas de tamaños específicos. Es importante mencionar que una

INGEOMINAS

Para que una roca pueda tener valor ornamental, debe cumplir ciertos requisitos ajenos a las normas técnicas aceptadas; su valor depende del color, la uniformidad de la textura, aptitud para el pulimento y color uniforme. El efecto ornamental se debe principalmente

a las características de la textura con fajas, moteado, venas, manchas, nudos que forman figuras particulares, fósiles, estilolitos (vetas finas). La finura y uniformidad del grano son importantes, al igual que la dureza, ya que las diferencias de dureza entre los diversos componentes de las rocas dan como resultado un pulimento desigual.

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RECURSOS ENERGÉTICOS

GRUPO VI. Minerales energéticos Son aquellos utilizados para la producción de energía, bien sea eléctrica o térmica, a saber: petróleo, gas natural, carbón, uranio y fuentes geotérmicas. Su consumo está directamente ligado a la industrialización de cada uno de los países del mundo. Así, por ejemplo, en Estados Unidos se consume más gasolina (producto derivado del petróleo) por habitante que en Colombia.

Petróleo El petróleo, o aceite crudo, es un líquido natural compuesto por una mezcla de hidrocarburos de diversos tipos, los cuales a su vez están constituidos principalmente por carbono e hidrógeno. Cuando se somete a procesos de destilación, da origen a una gran cantidad de productos como la gasolina, el fuel-oil, el kerosene, los aceites de lubricación, grasas, asfaltos y muchos otros. Por medio de la petroquímica se obtienen derivados como fertilizantes, medicinas, caucho sintético, explosivos, perfumes, plásticos e infinidad de productos sintéticos.

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UNIDAD

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El petróleo se encuentra debajo de la superficie terrestre, almacenado en trampas o reservorios. Simplificando al máximo el proceso de formación y almacenamiento, se definen cuatro condiciones para que se encuentre el petróleo: 1. Que exista la roca fuente o generadora que debe contener ciertas cantidades mínimas de materia orgánica, kerógeno. Se considera que las rocas sedimentarias son las únicas que cumplen con esta condición, acompañadas tal vez, por algunas rocas metamórficas de bajísimo grado. 2. Que la roca generadora alcance la ventana de generación, es decir, que las condiciones de presión y temperatura, controladas por el enterramiento de los sedimentos, así como la actividad de las bacterias, sean las ideales para la destilación de la materia orgánica. 3. Debe encontrarse una roca reservorio, es decir, aquella que contenga suficiente porosidad y permeabilidad, para transmitir y almacenar los fluidos petrolíferos. Las mejores rocas reservorio son las arenas de grano grueso, sin cemento entre los poros y fracturadas; otras son las calizas fracturadas.

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petróleo crudo es la gravedad, sin embargo, por costumbre se utiliza una escala que no corresponde exactamente a la gravedad específica del agua, que tiene una gravedad específica de 1,00 a 25ºC y una atmósfera de presión. Se ha escogido para el petróleo la escala arbitraria de gravedad API, (American Petroleum Institute), en la cual los aceites o crudos de más altos valores API, en realidad corresponden a los de menos gravedad específica y viceversa. Anótese que no existe una relación directa con la gravedad específica, de tal manera que ella no se puede usar para cálculos de ingeniería. La tabla adjunta, nos muestra la relación entre las escalas de Baumé, Grados API y la Gravedad Específica a 60 ºF de temperatura.

ESCALAS DE GRAVEDAD GRAVEDAD GRAVEDAD GRADOS ESPECÍFICA BAUME API 1,0370

5,0

4,95

1,0000

10,0

10,00

0,9655

15,0

15,06

0,933

20,0

20,11

0,9032

25,0

25,17

4. Es necesaria la presencia de la trampa, sitio donde se retiene el petróleo, sin permitirse su escape por migración o movimientos ayudados por la permeabilidad. La unidad de medida del petróleo o aceite crudo es el barril, que equivale a 42 galones americanos (3,7853 litros).

0,8750

30,0

30,21

0,8485

35,01

35,26

0,8235

40,0

40,33

0,8000

45,0

45,38

0,7778

50,0

50,42

0,7567

55,0

55,48

Un parámetro muy importante para la fijación de los precios del

0,7368

60,0

60,55

Composición petróleo

química

del

Es bastante difícil de establecer cuáles son las propiedades que tienen los petróleos en su yacimiento, ya que las condiciones de presión y temperatura del mismo son muy diferentes a las de la superficie, lo que ocasiona que se efectúen a profundidad o superficie reacciones químicas que cambian la composición. Sin embargo, después de analizar muchos tipos de petróleos, a nivel mundial, se ha podido establecer que existen unos componentes que se encuentran en todos ellos, como son el carbono, el hidrógeno, el azufre, el nitrógeno y el oxígeno. Hay que tener en cuenta que el petróleo es un compuesto químico orgánico con un altísimo contenido de carbono y que hay más de medio millón de compuestos del carbono identificados hasta la fecha. Acompañando a los cuatro elementos citados anteriormente, en el petróleo se hacen presentes con frecuencia muchos otros, orgánicos e inorgánicos, en pequeñas cantidades. Esos elementos son: pedacitos microscópicos de esqueletos silíceos, madera petrificada, esporas, espinas, resinas, carbones, algas. Las partes inorgánicas se detectan al analizar las cenizas y se han encontrado trazas, generalmente entre 1 y 10 partes por millón, de sílice, hierro, aluminio, calcio, magnesio, cobre, plata, antimonio, vanadio, molibdeno, cromo, níquel, plomo, zinc, arsénico y uranio, entre otros.

Propiedades petróleo

físicas

del

Las características físicas del petróleo son muchas y está fuera del alcance de este libro su descrip-

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ción exhaustiva; por lo tanto, sólo serán mencionadas indiscriminadamente. Las que con frecuencia se utilizan para la clasificación de los aceites crudos son: · · · · · · · · · · · · ·

Densidad Volumen Viscosidad Olor Color Fluorescencia Índice de refracción Actividad óptica Punto de ignición Coeficiente de expansión Absorción Capilaridad Tensión superficial

La mayoría de las propiedades anteriores son esenciales para la exploración y búsqueda, así como para la extracción y refinación del petróleo. En general, tan solo aproximadamente el 40% de la cantidad de petróleo que se encuentre almacenada en un yacimiento, puede ser traída a la superficie con rendimiento económico, mientras el restante 60%, queda en el reservorio. Se puede decir que el gas natural es un petróleo en estado gaseoso, ya que su formación está íntimamente ligada a los procesos del petróleo y requiere que concurran las mismas cuatro condiciones anteriores, aunque la presión, la temperatura y la acción bacterial, puedan variar. En muchas ocasiones el petróleo y el gas natural se extraen del mismo yacimiento o depósito, aunque ambos pueden encontrarse independientemente. Las arenas asfaltíferas son consideradas como recursos para ser explotados en el futuro, aunque

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en algunos sitios del mundo se ha intentado su explotación; son bancos de arenas o estratos de arenas bastante sueltas cuyos poros están saturados de asfalto que sirve como cementante. En este tipo de ocurrencia las arenas se pueden explotar a “cielo abierto” y posteriormente extraerles el petróleo por calentamiento u otros métodos. Por último, la tecnología moderna permite la extracción de petróleo por destilación directa de las rocas. Una condición esencial es que ellas tengan un alto contenido de materia orgánica. La roca ideal para este proceso se ha llamado “oil shale”. Sin embargo, este tipo de extracción es muy costoso, requiriendo, además, una infraestructura especial y mucha agua. A los costos de hoy, la producción de un barril de petróleo a partir del “oil shale” podría superar en tres o cuatro veces el costo promedio de un barril obtenido por métodos convencionales, a partir de los yacimientos subterráneos.

Carbón El carbón es una roca sedimentaria formada a partir de plantas, que presenta las características de este tipo de rocas, como por ejemplo, el depositarse en capas o estratos, que pueden alcanzar espesores que varían desde algunos milímetros hasta 30 metros. Esta roca, muy fácilmente combustible, está compuesta en más del 50% de su peso o más del 70% de su volumen por materiales carbonáceos, que se han consolidado por compactación y endurecimiento, de varios tipos o clases de plantas, que se han descompuesto y carbonizado en medios acuosos.

A medida que el proceso de formación del carbón, a partir de las substancias vegetales, avanza, los materiales alcanzan diversos estados, que son clasificados como turba, lignito, carbón sub-bituminoso, carbón bituminoso y antracita.

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UNIDAD


Para algunos autores, el proceso de conversión de las plantas a carbón antracítico es un proceso metamórfico y así se habla que el resultado del mayor grado de metamorfismo en el carbón es la antracita y el menor, la turba. En el pasado, el carbón fue utilizado únicamente como material combustible, para la producción de calor, pero a partir de finales del siglo XIX, se llegó a la utilización integral, que además permite su aplicación a la industria química y la producción de combustibles líquidos. De tal forma, hoy se consume para combustión, carbonización, gasificación, hidrogenación y en la industria química. El mayor volumen de carbón que se consume es dedicado a la combustión, proceso en el que se aprovechan las características de este recurso de arder en presencia de aire (oxígeno), produciendo energía calórica en cantidades relacionadas con la calidad del mismo. La utilización por combustión tiene algunos inconvenientes, entre los cuales vale la pena destacar, la pérdida de calor por transferencia al medio y la polución ambiental. La carbonización es un proceso mediante el cual el carbón natural es calentado a gran temperatura en ausencia de aire (oxígeno), para que pierda sus componente volátiles; el resultado de esta destilación es el sólido llamado coque y los líquidos como

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UNIDAD

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benzol, aceites y alquitrán; los gases son hidrocarburos, hidrógeno y gases de carbono. El coque, material de color gris, duro, poroso que arde casi sin humo, se usa en la industria metalúrgica, gracias a su alto poder calorífico. Mediante la hidrogenación, el carbón es convertido en hidrocarburos líquidos, al calentar el carbón en presencia de hidrógeno a presiones más altas que las normales. El producto del proceso son los hidrocarburos líquidos y todos los compuestos derivados.

de energía eléctrica, mientras en países como Islandia se calientan cultivos de flores y vegetales. Esta fuente de energía alterna está siendo evaluada en nuestro país; sin embargo, los campos que podrían generar energía geotérmica se encuentran en su gran mayoría en regiones inhóspitas y de difícil acceso, como son los alrededores de los volcanes activos colombianos.

RECURSOS HÍDRICOS La gasificación del carbón, como su nombre lo dice, es un proceso utilizado para obtener gas mediante calentamiento. Dependiendo de si se calienta en presencia de aire, oxígeno o mezclas de estos dos gases, el gas resultante tiene un poder calorífico bajo, alto o intermedio, siendo aplicado a la generación de energía, o productos químicos combustibles. Lo ideal sería que este método se aplicara a los carbones de las calidades más pobres. La industria química utiliza carbón para muchas aplicaciones a través de la carboquímica. Recursos geotérmicos Los recursos geotérmicos, o sea, la producción de energía a partir del vapor almacenado, generado debajo de la superficie terrestre o a partir de las aguas calientes, causados por actividades volcánicas de formación de cordilleras, se manifiestan en la superficie por medio de fuentes termales, geiseres y fumarolas. Esta clase de recursos es, en otras palabras, el resultado de la elevación de la temperatura de las aguas en el subsuelo por actividad magmática, que en algunos casos llegan a convertirse en vapor, el cual es utilizado directamente en la producción

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Son los bienes o medios de subsistencia relativos al agua de que se puede disponer para resolver una necesidad, llevar a cabo una empresa o un determinado proceso económico. Agua Líquido incoloro, inodoro e insípido, formado por la combinación de un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno (H2O), que se halla en la naturaleza en los estados líquido, sólido y gaseoso. A la presión atmosférica 760mm, por encima de 0°C es líquido; a 0°C se solidifica transformándose en hielo; a los 100°C entra en ebullición transformándose en vapor. El agua es el compuesto más abundante en la naturaleza; casi todo el planeta Tierra está cubierto de agua. Los mares ocupan 7/ 10 partes y los continentes 3/10 de la superficie terrestre. El volumen del agua de la Tierra es de 1.385 millones de km3; el 97% de dicho volumen (1.350 millones de km3) es de agua salada, el porcentaje restante (35 millones de km3) es de agua dulce.

Las aguas naturales contienen en solución elementos y sales como el sodio, potasio, calcio, bromo, yodo, cloro, carbonatos, fosfatos y sulfatos, ya que el agua de las lluvias, la de los ríos y manantiales, al correr por los terrenos, disuelven a su paso las sales que éstos contienen; de la concentración de ellos depende la utilización y procesamiento del agua. El agua salada es la que constituye los mares y océanos; su sabor característico se debe a la presencia de minerales disueltos en ella en forma de sales, siendo la principal el cloruro de sodio o sal común. El agua dulce que es lo que consumimos para calmar la sed, conforma ríos, quebradas, lagos, lagunas, casquetes polares, glaciares, depósitos subterráneos y concentraciones de nubes; contiene mínimas cantidades de cloruro de sodio, a diferencia del agua de mar.

Clasificación. Varían según la clase y naturaleza de la fuente en aguas superficiales y subterráneas.

Usos del agua. El agua cumple un papel determinante como medio propicio de vida, como hidratante, transporte, refrigerante, residuo o reblandecedor. Además, el agua es un gran disolvente de sólidos como las sales y los jabones; de líquidos, como alcoholes y ácidos; de gases, como el anhídrido carbónico. El agua pura es un aislante perfecto, mientras que el agua natural es un buen conductor de la corriente eléctrica, debido a la presencia de sales en disolución.

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LOS RECURSOS GEOLÓGICOS EN COLOMBIA

SECTOR MINERO INDUSTRIAL COLOMBIANO

Antecedentes Colombia posee una importante tradición aurífera que se remonta a tiempos precolombinos. Durante todo el período colonial, la base de nuestra economía fue la minería de oro a gran escala ya que entre 1537 y 1820, el país produjo entre el 18 y el 40% del total de la producción mundial de oro. Los metales preciosos de América Latina financiaron durante cuatro siglos las necesidades expansionistas del Imperio Español; en sólo 100 años se explotó la zona andina colombiana, se desarrollaron minas, se abrieron caminos, se fundaron ciudades y despegó el comercio. La experiencia y tradición minera española fue caracterizada como la más avanzada para la época; a la par con explotación de oro, se trabajó en frentes mineros de hierro, cobre, plomo, mercurio, arcilla, arena, caliza, carbón, esmeraldas y sal. Colombia inició muy tímidamente su industrialización con el establecimiento de una incipiente ferrería en el año 1823, en Pacho (Cundinamarca), la cual produjo pequeñas cantidades de hierro hasta la mitad del siglo XIX. El desarrollo se truncó por las permanentes guerras civiles de la época.

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El hecho histórico sobresaliente señala que en la época de la Independencia la minería colombiana decayó y durante el resto del siglo XIX el país se caracterizó por su tendencia agrícola, fundamentalmente orientada hacia el cultivo de productos como el café, tabaco y caña de azúcar. Solamente con la pacificación del país se inició la verdadera industria nacional, donde se destacaron los siguientes productos: tejidos, bebidas gaseosas, cementos, cerámicas, lencería y vidrio.

Industria minera nacional En 1905 se inicia la industria del petróleo y, con el desarrollo de los ferrocarriles, se incrementó la fabricación de cemento y la explotación de los materiales de construcción. La producción de hierro y acero en forma industrial se inició en la década de los años 40 en Paz del Río; posteriormente, despegó la industria química con la creación de la planta de Soda Cáustica en Zipaquirá. En los años 60´s se estableció la industria automotriz y en la década de los años 70´s se desarrollo la petroquímica, el papel, la maquinaria y los artículos eléctricos. El progreso de la humanidad se mide por su desarrollo industrial y por el uso de sus recursos minerales, sin embargo, en Colombia el proceso minero no creció paralelamente con el resto de la economía del país. La crisis petrolera mundial, agudizada en la década de los años 80´s, aligeró una crisis financiera global que golpeó muy fuertemente la economía de los países tercermundistas, creando para Colombia una necesidad imperativa e inaplazable de desarrollar su sector minero.

Plan Nacional de Desarrollo Minero - PNDM El Estado, a comienzos de los años 80´s, con el objeto de dotar al sector minero de una herramienta básica para mejorar su participación dentro de la economía nacional, estableció la necesidad de estructurar un Plan Nacional de Desarrollo Minero - PNDM, a través del Ministerio de Minas y Energía.

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El objetivo central del plan fue el de formular las bases para que el Gobierno Nacional trace políticas de impulso a la minería, que pueda integrarse con un plan general de desarrollo, orientado a la explotación de los recursos geológicos no renovables, en función de impulsar el crecimiento económico del país. Dentro de este marco, se diseño el Proyecto Minerales Estratégicos para el Desarrollo de Colombia-MEDC, por parte de INGEOMINAS.

Minerales estratégicos para el desarrollo de ColombiaMEDC No obstante que la connotación de minerales estratégicos está universalmente enfocado hacia la materia prima para la fabricación de material bélico, en Colombia se les considera como los minerales fundamentales que podrían mejorar la economía del país. Por lo anterior, son estratégicos aquellos minerales que requiere la industria (nacional o mundial) y, lo más importante, que existan dentro del territorio colombiano.

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Los objetivos del proyecto son:

·

·

·

Instituir un plan permanente de actualización de minerales estratégicos que sirva de base para la formulación de las políticas mineras en el futuro.

Identificar y priorizar los minerales estratégicos para el desarrollo económico y social del país.

Definir una base sólida para la formulación de un Plan Nacional de Desarrollo Minero y de integración industrial.

·

Identificar los recursos y necesidades en cuanto a materias primas minerales, a nivel regional, con el fin de formular Planes de Desarrollo Minero Regionales.

·

Diseñar políticas sobre exploración, evaluación y explotación minera.

Metodología Este proyecto ha tomado como información básica las conclusiones establecidas en el PNDM (1985), complementada con las investigaciones que sobre el tema han realizado INGEOMINAS, MINERALCO S.A. y CARBOCOL; además, se ha escuchado la opinión de profesionales del sector, captada a través de foros y reuniones sobre la materia. A nivel internacional, se ha consultado información actualizada de revistas especializadas en el tratamiento económico de los minerales y metales.

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RECURSOS METALICOS

Metales

y

GRUPO I. minerales

preciosos

Oro (Au) La mayor producción de oro en Colombia se obtiene a partir de depósitos de placer que van desde aluviones acumulados en paleocanales antiguos del Precámbrico (Guainía y Vaupés), pasando por terrazas del Pleistoceno superior (Bajo Cauca Nechí) hasta llanuras de inundación de Holoceno (Magdalena Medio). Los depósitos de filón presentan una amplia distribución geográfica, encontrándose la mayor concentración en las cordilleras Central y Occidental y están relacionadas a eventos magmáticos del Mesozoico y Cenozoico. Las principales regiones auríferas en Colombia se compilan en el mapa adjunto. 1 . Sur de Bolívar. Vetas con un tenor promedio de 20-30 g/t. Presenta además placeres auríferos relacionados y zonas con oro diseminado. Representa el 22% de la producción nacional. 2. Antioquia – Murindó. Vetas y oro diseminado asociado a un sistema de pórfidos cupríferos. Es el mayor prospecto de oro diseminado en Colombia.

Departamento de Caldas y algunas explotaciones auríferas del Municipio de Mistrató (Risaralda). Equivale al 0,3% de la producción nacional. 5 . Nariño. Agrupa los depósitos filonianos localizados en los municipios de Piedrancha, Guachavés, La Llanada, Sotomayor, Cumbitara y Policarpa. Se explota el 1,5% de la producción nacional. 6 . Taraira. Metaconglomerados auríferos; se presentan dentro de la secuencia precámbrica del Escudo de Guyana. No se conocen reservas ni tenores. 7 . Bajo Cauca. Es una de las regiones más productoras de oro en el país; comprende explotaciones en los municipios de El Bagre, Nechí, Zaragoza, Cáceres, Caucasia y Tarazá. Representa más del 30% de la producción nacional. 8 . Chocó-Atrato. Oro aluvial. Extensos depósitos de placeres auríferos para su explotación con dragas. Los tenores varían entre 100 y 150 mg/m³. 9 . Chocó-San Juan.Oro aluvial igual al anterior, pero en esta región algunos prospectos de platino-oro se presentan en la parte alta de la cuenca del río San Juan.

3 . Vetas-California. Pequeños depósitos filonianos en el Municipio de California (Santander) con 7-12 g/t de Au. En el pasado producía cerca del 1% de la producción nacional.

10. Costa Pacífica. Corresponde a los placeres auríferos del Naya y Payán, yacimientos aluviales tipo terraza, cuyo espesor varía de pocos centímetros, hasta 20 m en sedimentos limo-arenosos. Se han calculado más de 10 millones de m³ con un tenor promedio de 388 mg/m³.

4. Caldas. Agrupa los depósitos filonianos de varios municipios del

11. Guainía. Prospectos de placeres auríferos, localizados den-

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departamentos de Chocó (ríos Atrato y San Juan), Nariño (ríos Telembí y Patía), Cauca (ríos Timbiquí y Guapí) y al norte del Departamento de Antioquia sobre la Cordillera Central en el Municipio de Cacerí.

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Esmeraldas (Esm) En Colombia se explotan desde épocas precolombinas y se comercializaban bajo la modalidad de trueque, comercio que se extendió hasta los imperios Azteca e Inca. Las mineralizaciones de esmeraldas hasta hoy conocidas en Colombia conforman lo que se ha denominado “Cinturones Esmeraldíferos en la Cordillera Oriental” y están ubicados de manera paralela sobre los dos flancos de la misma.

Explotación de oro aluvial en el Chocó, mediante técnicas de mazamorreo.

tro de la secuencia precámbrica del Escudo de Guyana. No se conocen reservas. 12. Murindó. Prospectos de oro diseminado asociado a pórfidos cupríferos en la Cordillera Occidental. Están relacionados con cuerpos magmáticos neógenos que intruyen secuencias vulcanosedimentarias del Cretácico. Es el prospecto más importante con reservas inferidas del orden de 350 millones de toneladas, con un promedio de 0,3 g/t de oro. 13. Acandí. Prospecto similar al anterior, pero con un estado de conocimiento por debajo de Murindó. No se conocen reservas ni tenores.

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Plata (Ag)

CINTURÓN OCCIDENTAL. Incluye los distritos mineros del Muzo, Quípama, Coscuez, Peñas Blancas, ubicados dentro de la zona de Reserva Nacional y el Distrito de Yacopí. Las mineralizaciones se encuentran en brechas, vetas y vetillas. Las brechas están constituidas por fragmentos de

La producción de plata en Colombia está muy restringida a la producción de oro de filón. Las principales explotaciones de plata están localizadas en: Vetas California, Segovia y Remedios, Marmato(Caldas), Caramanta y Buriticá, resumidas y compiladas en el mapa adjunto sobre localización de yacimientos y prospectos de metales y minerales.

Platino (Pt) La producción de los PGE en Colombia proviene de depósitos de origen aluvial localizados en los

Cristales prismático de esmeralda. Mina de Coscuez, Boyacá.

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LOCALIZACIÓN DE LOS PRINCIPALES YACIMIENTOS Y PROSPECTOS DE METALES Y MINERALES.

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lutitas negras cementadas por cuarzo pirita y calcita. Las vetas varían entre 1 y 30 cm de espesor y están compuestas por calcita, pirita, cuarzo, fluorita y esmeraldas. CINTURÓN ORIENTAL. Comprende los distritos mineros de Chivor (constituidos por las minas Gualí, Chivor, Buenavista, Mundo Nuevo) y Gachalá (con las minas Las Vegas, San Juan y Las Cruces). Las minas de Chivor están dentro de la Formación Macanal y las de Gachalá corresponden a la Formación Calizas de Guavio y Formación Macanal, ambas del Cretácico. Las mineralizaciones se presentan, generalmente, relacionadas a zonas de brecha con fragmentos angulares de lodolitas grises y negras con una matriz de calcita, feldespato, cuarzo y pirita. El estilo tectónico de la Cordillera Oriental ha permitido un control estructural de los yacimientos por fallas principalmente inversas de dirección NE-SW, que han servido de conductos para la circulación de fluidos hidrotermales.

GRUPO II. Metales básicos Aluminio (Al) En Colombia los únicos yacimientos significativos que se conocen se encuentran en el valle alto del río Cauca, en los departamentos de Cauca y Valle. También se han reportado manifestaciones bauxíticas en La Macarena, Departamento del Meta y los Llanos de Cuivá en el Departamento de Antioquia. Ver mapa adjunto, sobre localización de yacimientos y prospectos de aluminio y metales básicos.

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1. Valle del Alto Cauca. Corresponde a los yacimientos de bauxita más extensos; son formados por la meteorizacion química de rocas de la Formación Popayán, depósitos vulcano clásticos y piroclásticos del Plio-Pleistoceno. El material de mena consiste en una arcilla blanda, algo plástica, color pardo amarillento rico en agregados gibsíticos. Se calculan reservas de 375 millones de toneladas de bajo grado (45% de Al2 O3).

dios de 0,5-1,5% Cu; 1-3 g/t de oro y 100-150 ppm, de Mo. Los segundos presentan 0,4-2,2% de Cu; 1 g/t de oro y 200-700 ppm de Mo.

2. Sierra de La Macarena. La bauxita se presenta en forma de pisolitas hasta de 10 cm de diámetro. Sólo cubre un área de 10 km² y su espesor se estima en 10 m. Se carece de datos suficientes para ser incluidos en la categoría de económicos.

En la cordillera Occidental, los prospectos se presentan desde la frontera con Panamá hasta los límites con Ecuador. De norte a sur los más significativos son: AcandíMurindó y Pantanos.

3. Llanos de Cuivá. Manifestaciones de bauxita carentes de datos para ser categorizados dentro del rango económico.

Cobre (Cu) Existe una gran variedad de depósitos de cobre, pero desde el punto de vista de contribución a la producción mundial del metal, más del 95% de los yacimientos se agrupan en: pórfidos cupríferos, depósitos sedimentarios, sulfuros masivos vulcanogénicos y segregación magmática. En Colombia no existen depósitos de segregación. 1. Pórfidios cupríferos. Aportan el 65% de la producción mundial. Están asociados a magmas generados por procesos de Tectónica de Placas. En colisión de dos placas oceánicas los pórfidos presentan una asociación Cu-Au con Mo subordinado; en el choque de placas oceánica-continente presentan Cu-Mo con Au subordinado. Los primeros muestran tenores prome-

En el país aparecen ubicados en dos cinturones que corresponden a las Cordilleras Central y Occidental. En la Central, se encuentran en la parte sur de la cordillera, donde se destaca el yacimiento de Mocoa (0,5% de Cu y 200 ppm de Mo.).

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2. Sulfuros masivos vulcanogénicos (SMV). Se han identificado en la Cordillera Occidental, un yacimiento y tres prospectos: El Roble, Santa Anita, La Equis y El Doío. El primero ha probado más de 1 millón de toneladas con 4,9% de Cu; 3,1 g/t de Au y 10 g/t de Ag. El volumen reducido de los otros no justifica una planta de fundición y refinación. 3. Depósitos sedimentarios. Se refiere en general a concentraciones metálicas de cobre ubicadas dentro de secuencias sedimentarias. En Colombia se conocen numerosas manifestaciones en capas rojas de las cordilleras Central y Oriental. Su potencial es reducido y sólo aquellos ricos en oro y plata podrían justificar una revaluación.

Plomo (Pb) y Zinc (Zn). En Colombia no se ha evaluado sistemáticamente el potencial de algunos prospectos de reducido volumen que no justifican trabajos en detalle. Los principales prospectos son:

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UNIDAD

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LOCALIZACIÓN DE LOS PRINCIPALES YACIMIENTOS Y PROSPECTOS DE ALUMINIO Y METALICOS BÁSICOS.

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Riosucio-Marmato (Caldas), reservas 1,5 Mt con 0,3% de Pb y 5,4% de Zn y La Equis (Chocó), reservas 1,7 Mt con 4% de Pb y 22% de Zn.

GRUPO III. Metales de la industria del acero Hierro (Fe) Las reservas de hierro en el país sólo alcanzan 195 millones de toneladas (Mt), de las cuales 150 Mt corresponden a Paz del Río, 40 Mt a Cerro Matoso y 5 Mt a otros depósitos menores. Ver mapa adjunto, sobre localización de yacimientos y prospectos de metales de la industria del acero y minerales industriales de Colombia. Paz del Río. Consiste en estratos de hierro de 0,4 a 0,7 m de espesor con una longitud de 20 km y un tenor promedio de 45% de hierro, en rocas sedimentarias de edad terciaria. Cerro Matoso. Consiste en prospectos de hierro asociados a las rocas ultramáficas, generadoras de lateritas ferralíticas en Morropelón, Planeta Rica y Cerro Matoso. Sierra Nevada de Santa Marta. Se presentan prospectos interesantes de segregación magmática tipo Kiruna (magnetita, ilmenita, apatito). Mitú. Manifestaciones de hierro en areniscas terciarias cuya descripción parece corresponder a Estratos de Hierro. Níquel (Ni) En Colombia, la producción de níquel proviene de yacimientos lateríticos formados por alteración

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hidrotermal y meteorización de las rocas ultrabásicas.Ver mapa adjunto. De los seis prospectos identificados, sólo Cerro Matoso presenta viabilidad económica y se encuentra en producción. Cerro Matoso. Explotación minera a gran escala, ubicada en cercanías de Montelíbano (Córdoba); presenta unas reservas de 50 Mt con un tenor promedio de 2,89% de Ni, con base en una ley de corte de 1,5 de Ni. Planeta Rica. Prospecto localizado al norte de Cerro Matoso, dentro del mismo departamento. Presenta reservas cercanas a los 6 Mt con un tenor promedio de 1,46% de Ni. Uré. Prospecto localizado al sur de Cerro Matoso y ubicado en el Departamento de Córdoba. Presenta reservas (medidas indicadas e inferidas) de sólo 2,17 millones de toneladas con un tenor promedio de 1,32 %de Ni.

Pesca. Es el mayor yacimiento de roca fosfórica en el país; se encuentra a 8 km de la población de Pesca (Boyacá). Al sur de la Quebrada Grande, sobre un sector de 2,4 km² se evaluaron 16 Mt de reservas con un tenor promedio de 20% de P2O5 en una capa fosfática de 2,6 m de espesor. Sardinata. Yacimiento localizado al NE de la ciudad de Cúcuta (Norte de Santander). La mena de 15 km de longitud presenta heterogeneidad en cuanto el contenido de P 2O 5 y es posible reconocer tres tipos de fosfatos; meteorizado, no meteorizado y en transición. El primero tiene reservas de 2Mt con un contenido de 23% de P2O5; el segundo presenta 7Mt con un contenido de 17% de P2O5 y el material meteorizado que presenta alto contenido de P2O5 (33%). El espesor de la capa mineralizada varía entre 0,5 y 3,0 m con un valor medio de 1,1 m.

Ituango-Morropelón y Medellín. Manifestaciones localizadas en el Departamento de Antioquia. No presentan valores significativos.

Iza. Localizado 14 km al norte del depósito de Pesca. Presenta reservas por 21,7 Mt. Con un contenido promedio de 16,7% de P2O5 y espesor de 1,6 m.

RECURSOS NO METÁLICOS

Roca fosfórica

Tesalia. Localizado al norte de la población de Tesalia en el Huila. Aflora sobre una extensión de 8 km² en tres niveles fosfáticos. Se han estimado reservas de 1,5 Mt con un tenor de 20% de P2O5, en las capas cuyo espesor máximo alcanza 1,0 m.

El mayor potencial de roca fosfórica en el país está localizada en las cordilleras Central y Oriental, donde se destacan 5 zonas importantes.Ver mapa de localización de yacimientos y prospectos de metales de la industria del acero y minerales industriales.

Aipe. Los depósitos se encuentran en jurisdicción de la población de Aipe, Departamento del Huila. Sobre una extensión de 10 km² se presenta una capa fosfática cuyo espesor varía entre 0,5 y 1,6 m. Presenta una reservas de 5Mt con un contenido de 25% de P2O5.

GRUPO V. Minerales industriales

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UNIDAD

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LOCALIZACIÓN DE LOS PRINCIPALES YACIMIENTOS Y PROSPECTOS DE METALES DE LA INDUSTRIA DEL ACERO Y MINERALES INDUSTRIALES DE COLOMBIA.

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Azufre La única mina de azufre con que cuenta el país está localizada en la región de Puracé, Departamento del Cauca. El mineral de la mina El Vinagre está localizado en rocas volcánicas recientes. Las reservas probadas son de 3 Mt con tenores variables de 25% a 35%. La producción anual es de 45.000 t de mineral, que sumadas a las 10.000 t derivadas de la refinación del petróleo, representan el 55% del consumo doméstico.

4. Niverengo-Ariza. Localizado en el Departamento de Antioquia, presenta reservas inferidas de 3 Mt. Otros depósitos no evaluados son los de Tocaima-Girardot (Cundinamarca); Rovira (Tolima); Neira (Caldas) y Boavita (Boyacá).

GRUPO VII. Materiales de construcción Calizas

Yeso Constituye un mineral importante para el desarrollo de la industria de la construcción en el país, esencialmente para la producción de cemento. La producción anual en Colombia es de 400.000 t, mientras el consumo supera los 600.000 t. Las 200.000 t importadas provienen de México y República Dominicana. Los principales yacimientos de yeso en el país se hallan en Santander, Guajira y Boyacá.

Mármoles, calizas y dolomitas se encuentran en Colombia en formaciones geológicas con edades desde el Precámbrico hasta el Terciario. Los yacimientos y manifestaciones se encuentran ampliamente distribuidos en la región andina; su explotación y su utilización ha estado relacionada con el desarrollo de la industria cementera, la cual a su vez depende del crecimiento de la construcción en los centros urbanos y de los grandes proyectos de infraestructura.

1. Mesa de los Santos. Incluye sectores localizados en los municipios de Los Santos, Villanueva y Zapatoca (Santander). Presenta reservas inferidas de 160 Mt, indicadas de 35 Mt, y medidas de 20 Mt.

Yacimientos explotados en la industria cementera. Los yacimientos de roca cálcarea utilizados por la industria cementera en Colombia se encuentran en los departamentos de Antioquia, Boyacá, Caldas, Cundinamarca, Santander, Tolima, Valle del Cauca, Atlántico, Bolívar, Sucre y Norte de Santander.

2. Paez-Miraflores. Macanal. Localizados en el Departamento de Boyacá, presenta 8 Mt de reservas inferidas, 5 Mt de reservas indicadas y 3Mt de reservas medidas.

Departamento de Antioquia. Yacimiento de Nare. Está constituido por mármoles, que se extienden a lo largo del río Nare por varios kilómetros, y es explotado por Cementos Nare S.A.

3. Uribia-Carrizales. Localizados en el Departamento de La Guajira presenta 6,5 millones de toneladas de reservas medidas.

Yacimientos de Abejorral. Está localizado en la región El Cairo, en la margen izquierda del río Buey. Se trata de un cuerpo lenticular

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de mármol, intercalado en esquistos . Este yacimiento es explotado por Cementos El Cairo S.A. Yacimientos de Puerto Triunfo. Está constituido por calizas cristalinas del Paleozoico, y es explotado desde 1986 por Cementos Río Claro.

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Departamento del Atlántico. Yacimiento de Villa de Santos. Se encuentra situado a unos 3 km al oeste de Barranquilla sobre la carretera a Puerto Colombia; constituido por calizas grises claras, de 6m de espesor, en forma horizontal, que son explotadas por Cementos del Caribe S.A. Departamento de Bolívar. Las calizas se encuentran en la Formación La Popa, explotadas en cercanías de la ciudad de Cartagena y contienen 93% promedio de CaCO3. Departamento de Boyacá. Yacimiento de Nobsa - Belencito. Está localizado al norte de Sogamoso y consta de varios niveles de caliza gris oscura dentro de la Formación Tibasosa. Estos yacimientos son explotados por Cementos Boyacá y Paz del Río. Departamento de Caldas. Yacimiento de Neira. Está localizado en el Municipio de Neira, en la quebrada El Viento, afluente del río Tapias. Se trata de un cuerpo lenticular de caliza cristalina de color gris, intercalada en esquistos cuarzo - sericíticos, de edad paleozoica. Este depósito es explotado por Cementos Caldas S.A. Departamento de Cundinamarca. Yacimiento de Palacio. Localizado a 23 km al este de La Calera. Este depósito consiste de cuerpos lenticulares de caliza en la Formación Guadalupe. Es explotado por Cementos Samper S.A.

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Departamento de Santander. El yacimiento se encuentra ubicado al suroeste de California en el Alto El Peñon; es explotado por Cementos Diamante. Se trata de un potente horizonte de caliza de más de 30m de espesor, cuya prolongación hacia el sur corresponde a la faja de calizas de Tona. Departamento del Tolima. Yacimiento Guacamayo. Está situado en el Municipio de San Luis, Corregimiento de Payandé, junto a la quebrada Chicalá. Se trata de un horizonte de caliza gris oscura de forma irregular, el cual alcanza un máximo espesor en cercanías de la quebrada Chicalá, donde alcanza 40m con un contenido promedio de CaCO3 del 85%. El depósito es explotado por Cementos Diamante S.A. Departamento de Sucre. Las calizas afloran en la región de Tolú Viejo. Los bancos de caliza tienen un espesor de 15 - 12m y se extienden por varios kilómetros. Este depósito es explotado por Tolcementos S.A.

Arcillas Desde el punto de vista geológico, los depósitos arcillosos en el país se encuentran asociados a todas las rocas , desde sedimentarias consolidadas y no consolidadas, hasta rocas ígneas y metamórficas. Se ubican igualmente en los valles de altas montañas hasta en las llanuras costeras de inundación. Las condiciones geológicas han favorecido la acumulación y transporte de arcillas, y la formación de extensos depósitos residuales. Los principales depósitos de arcillas, se encuentran en los departamentos de Cundinamarca, Boyacá, Norte de Santander, San-

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tander, Cauca, Valle, Caldas, Huila y Antioquia. En la Sabana de Bogotá, los depósitos de arcillas se encuentran localizados en los municipios de Bojacá, Funza, Madrid, Mosquera, Soacha, Usme, Cajicá, Chía, Cota, Tenjo, Tabio y Zipaquirá; y en el Valle de Sopó Tocancipá - Gachancipá. Estas arcillas son utilizadas para la fabricación de ladrillos, tejas y tubos de gres; las arcillas del área de Tabio son utilizadas en cerámica fina y ladrillos refractarios de segunda clase. En Norte de Santander las rocas del Grupo Guayabo y de la Formación León contienen reservas de arcillas para la fabricación de ladrillos,tejas y pisos. En los departamentos del Valle del Cauca, Cauca, Caldas y Risaralda abundan las arcillas rojas empleadas en la elaboración de materiales de construcción, artículos de cocina y en terracotas artísticas. En las márgenes del río La Vieja, en los departamentos del Valle y Quindío, se encuentran arcillas plásticas aptas para la fabricación de artículos de cerámica. En el Huila, en los municipios de Palermo, Campoalegre, Yaguará y Tesalia, existen abundantes depósitos de arcillas para ladrilleras. En Antioquia se encuentran depósitos de arcillas residuales en los municipios de La Unión, El Carmen y Sonsón; depósitos de arcillas transportadas en la secuencia carbonífera del Terciario en sus dos áreas principales, Angelópolis - Amagá - Fredonia y Titiribí Venecia - Ebéjico y aluviones depositados en los valles de los ríos principales, en el Municipio de

Rionegro y en Llano de Ovejas, este último al oriente del Municipio de San Pedro. En el Departamento de Boyacá se explotan arcillas industriales en Arcabuco, Moniquirá,Ventaquemada y Sogamoso, y en el Municipio de Ráquira se explotan arcillas para cerámica artesanal. En el Departamento del Bolívar se localizan niveles arcillosos en los alrededores de Cartagena y en las poblaciones del Carmen de Bolívar y San Jacinto.

Agregados pétreos Los agregados pétreos en la Sabana de Bogotá se obtienen de las areniscas y liditas del Cretácico y Terciario y las gravas del Terciario y Cuaternario; en Medellín de anfibolitas; en la Costa Atlántica de calizas y gravas; en el Valle del Cauca de diabasas y calizas y en la región de Tolima y Huila de areniscas, calizas y gravas. La demanda de agregados pétreos ha aumentado en razón directa al crecimiento de la urbanización, a los programas masivos de vivienda y a la cantidad y tamaño de obras públicas.

Piedras ornamentales En Colombia hay muchas industrias dedicadas a la extracción y pulimento, según su uso, de granitos y mármoles, pero los estudios geológicos y evaluación de reservas de estos recursos son muy puntuales y sólo se realizan de acuerdo a las necesidades de la explotación. A nivel departamental hay extracción de mármoles y granitos en

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Antioquia, Boyacá, Caldas, Cauca, Tolima, Magdalena, Santander, Norte de Santander, Bolívar y Atlántico; entre los artículos producidos por las diferentes empresas se encuentran baldosas de granito, elementos de granito, losas y adoquines de piedra, losas y adoquines de mármol, placa de mármol para los muebles, lavamanos y similares, de mármol triturado, y láminas de mármol.

RECURSOS ENERGÉTICOS GRUPO VI. Minerales energéticos

ECOPETROL - y en 1951 se organiza la empresa como tal, para que recibiera en ese año la Concesión De Mares al revertir ésta al Estado Colombiano. Desde sus comienzos, Colombia mantuvo un superavit en Ia producción de petróleo, pero en 1974 pasó de ser país exportador a importador. Razón por la cual la Nación decide fortalecer a ECOPETROL encomendándole la administración de los hidrocarburos, que por ley son de la Nación, mediante el sistema de contratos de asociación. Por fortuna, con los descubrimientos realizados en los últimos años en la Cuenca de los Llanos Orientales, el país ha vuelto a ser exportador.

Petróleo La historia del petróleo en Colombia se remonta a los últimos años del siglo XIX cuando se hicieron las primeras perforaciones por parte de extranjeros en Tubará (Atlántico). En la segunda década del siglo XX el gobierno reglamentó la exploración y explotación de hidrocarburos mediante el sistema de concesión. Las primeras concesiones para la exploración y explotación fueron concedidas al señor Roberto De Mares, para la región de Barrancabermeja y al General Virgilio Barco para la región del Catatumbo (Norte de Santander) hacia 1916, descubriéndose así en 1918 el campo de La Cira - Infantas en el Valle Medio del Magdalena, al sureste de Barrancabermeja (Bueno, 1986). Posteriormente, las concesiones pasaron a la Tropical Oil Company y a COLPET (Colombian Petroleum Company), respectivamente. Mediante la Ley 165 de 1948 el Gobierno crea a la Empresa Colombiana de Petróleos -

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CUENCAS SEDIMENTARIAS Acá se ha dividido el país en doce cuencas sedimentarias, desde el punto de vista petrolero (Mapa de Cuencas Petrolíferas de Colombia), que totalizan un área de 71,6 millones de hectáreas, y de las cuales ocho tienen producción significativa. Todas están relacionadas de alguna manera con la Orogenia Andina y de acuerdo con la clasificación de Kingston (1983), se pueden agrupar en la siguiente forma (Govea y Aguilera, 1986), basado en parte por su actual posición. Cuencas Continentales: Llanos Orientales, Putumayo, Valle Medio del Magdalena, Catatumbo, Cesar - Ranchería, Sabana de Bogotá, Amazonas, Los Cayos. Cuencas del Borde Continental: Valle Inferior del Magdalena, Guajira. Cuencas Océanicas: Chocó - Pacífico, Cauca - Patía.

A continuación se realizan las más importantes descripciones de las siete cuencas que han aportado producción al país (Bueno, 1986). Valle Medio del Magdalena. La Cuenca del Valle Medio del Magdalena se localiza entre las cordilleras Central y Oriental. Su límite norte se encuentra ubicado a la altura de El Banco (Magdalena) y al sur en los alrededores de Giradot (Cundinamarca). Estos límites son cambios en la estratigrafía y estilo estructural en las cuencas del Valle del Magdalena. Cubre un área de 28.300 km2 en donde se han descubierto 33 campos productores de hidrocarburos.

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Se reconoce como la región que mayor cantidad de crudo ha aportado a la nación, la cual se remonta a 1918 con el descubrimiento del campo gigante de La Cira - Infantas. Se han descubierto hasta la fecha 2.300 millones de barriles de petróleo equivalente. Geológicamente se reconoce como una cuenca continental de origen intramontano, rellenada por sedimentos del Mesozoico y Cenozoico, cuya potencia alcanza hasta 25.000 pies (8.000 m). Las principales rocas almacenadoras son areniscas de formaciones terciarias, entre otras, Lisama, La Paz, Esmeraldas, Mugrosa y Colorado. Existen yacimientos en calizas de la Formación La Luna del Cretácico Superior en el Campo Totumal. Valle Superior del Magdalena. Cuenca de tipo continental intramontana, de 12.350 km2 de superficie. Sus límites al sur, occidente y oriente se relacionan con el Macizo Colombiano y las cordilleras Central y Oriental, respectivamente; al norte la separa del Valle Medio, el estrechamiento del valle a la altura de Girardot.

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PRODUCCIÓN ANUAL DE PETRÓLEO EN BARRILES (1999).

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Aunque se conocen perforaciones desde los años 20s, el primer descubrimiento lo realizó la Texas Petroleum en el año de 1951, en el Campo Ortega - Tetuán. Posteriores descubrimientos a partir de 1961, donde sobresalen los campos Dina y Tello, y en especial, el reciente hallazgo de San Francisco por la asociación ECOPETROL - HOCOL, han colocado esta cuenca como la segunda productora de crudos en el país y en una de las regiones más promisorias en cuanto a programas exploratorios se refiere. Las principales formaciones productoras son Caballos y Monserrate del Cretácico y Gualanday y Honda del Terciario. Valle Inferior del Magdalena. Cuenca de tipo de borde continental, de 87.000 km2, en la cual se depositaron sedimentos que alcanzan un espesor de alrededor de 13.000 metros (40.000 pies). Limita al sur con el Valle Medio, al oriente con la Falla de Santa Marta, al occidente con el Arco de Sautatá - Taumaradó y al norte se prolonga hasta el mar Caribe. Sus principales campos son El Difícil, descubierto por la Shell en 1942, productor de gas, y Floresanto de Socony en 1944. Entre 1956 y 1960, COLPET logró los hallazgos de Cicuco, Violo, Zenón y Boquete, productores de crudo y gas. Otros campos descubiertos posteriormente, pero que no han tenido mayor significación en la producción nacional, son Chinú, Sucre y Sucre Sur, Molinero y Ligia, estos dos últimos resultados de la acción directa de ECOPETROL. La producción proviene principalmente de rocas calcáreas del Terciario medio. Catatumbo. En territorio colombiano tiene una área de 7.000 km2 y corresponde al extremo

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suroccidental de la Cuenca de Maracaibo, en Venezuela, la cual ha producido más que toda la producción histórica de Colombia. Sus límites son: al occidente la Cordillera Oriental y Serranía de Perijá y al sur Los Andes colombovenezolanos; hacia eI norte y oriente, la cuenca se prolonga a Venezuela. La historia de producción del Catatumbo se inició en 1933 con el Campo Petrólea en la denominada Concesión Barco de la COLPET. Con éste, en los ocho años siguientes entraron en producción los Campos de Río de Oro, Carbonera, Tibú y Sardinata, que contribuyeron con reservas cercanas a los 300 millones de barriles de crudo. Entre los años 59 a 62 se integraron los campos Campo Yuca, Puerto Barco y Río Zulia con 125 millones de barriles de reserva. Actualmente se tienen 8 campos activos que producen 8.200 BPD y 11 millones PCGD; se consideran sus reservas totales descubiertas, en 497 millones de barriles de petróleo equivalente. La producción proviene de rocas clásticas y calcáreas; las principales formaciones productoras de esta cuenca son Uribante, Cogollo, La Luna, Mito-Juan y Catatumbo para el Cretácico; Barco, Los Cuervos y Mirador, para el Terciario inferior. Se obtiene crudo de 31,5° API, principalmente, y en menor proporción de 46°API a partir de rocas cretácicas. Se produce gas natural asociado al petróleo, rico en metano (80%). En 1980, bajo el Contrato de Asociación (ECOPETROL - TASAJERO AMOCO), se descubrió el yacimiento gasífero de Cerrito-1, donde las pruebas de formación dieron alrededor de 7 millones de pies cúbicos por día.

Putumayo. La Cuenca del Putumayo se encuentra enmarcada al oeste por el flanco oriental del Macizo Colombiano, al este, por el Arco de Chiribiquete, al norte por el Macizo de La Macarena y el Alto del Guaviare y al sur, por el río Putumayo, para Colombia, pero la cuenca continúa al sur en el territorio del Ecuador. Esta cuenca constituye la nariz norte de la llamada Cuenca de Oriente del Ecuador. La parte colombiana tiene un área de 48.000 km2.

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La producción proviene de las formaciones cretácicas Caballos y Villeta y de tres zonas en los conglomerados y areniscas de la Formación Pepino del Eoceno superior. En los últimos años ECOPETROL ha llevado una extensa campaña exploratoria; parte de este esfuerzo se concretó en la búsqueda de posibilidad de producción adicional en las estructuras ya descubiertas como Temblón, Hormiga, San Miguel, etc, y el resto se enfocó hacia la búsqueda de nuevas fuentes de abastecimiento de crudos, en seguimiento de la posible continuación de las condiciones de entrampamiento estructural - estratigráfico puestas de presente por los descubrimientos de Tetete, Guarumo y demás campos del Oriente Ecuatoriano. Existen 14 campos productores; el primer campo descubierto y el de mayor producción es Orito, hallazgo hecho por la TEXAS PETROLEUM CO., en la actualidad operado totalmente por la Empresa Colombiana de Petróleos. Guajira. Esta cuenca limita al sur, con la Falla de Oca que la separa de la Cuenca Cesar - Ranchería, al norte y occidente por el mar Caribe, donde se continúa mar afuera, y al oriente por el golfo de Morrosquillo. La cuenca abarca 31.000 km2, en ella se han perfo-

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rado 30 pozos exploratorios que han conllevado al descubrimiento de los campos gasíferos de Ballena y Rioacha costa adentro y Chuchupa costa afuera. Estos descubrimientos son el resultado de la Asociación (ECOPETROL TEXAS) en este sector del país. Llanos Orientales.Cuenca localizada en la región oriental de Colombia, que cubre un área de 190.000 km2. Geológicamente, limita al sur por el Arco del Guaviare, al oriente por el Escudo de Guyana, al occidente por la Cordillera Oriental y al norte se prolonga en Venezuela más allá del río Arauca. La producción de la cuenca proviene de areniscas del Cretácico Superior (Formación Guadalupe) y del Terciario inferior (formaciones Barco, Mirador y Carbonera). Esta cuenca se divide en tres sectores de acuerdo a sus características geológicas; éstos son, Meta, Casanare y Arauca. Dentro del Sector Meta se destaca el Bloque Apiay, donde se encuentran hidrocarburos en rocas del Cretácico Superior y Terciario inferior en los campos de Apiay y Guayuriba, Suria, La Reforma y La Libertad. El sector Casanare se localiza en el centro de la Cuenca de los Llanos Orientales entre los ríos Meta y Casanare. En el sector del piedemonte llanero en Casanare se encuentran varios de los yacimientos de petróleo más importantes desde el descubrimiento La Cira - Infantas. Se trata de los yacimientos de Cusiana, Cupiagua y Floreña. Otros yacimientos importantes son los de asociación Cravo Norte en el Departamento de Arauca, correspondientes a los campos de Caño Limón, La Yuca, Matanegra, Redondo y Caño Verde, los que han contribuido para que la cuenca sea hoy la principal productora.

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Carbón El acelerado desarrollo de la industria del carbón en Colombia se evidencia al observar las cifras de la producción nacional que pasaron de 2,5 millones de toneladas en 1970 a 4,3 en 1981 y a 24,3 en 1992. Colombia, en América Latina, ocupa el segundo lugar en cuanto a potencial carbonífero se refiere. Cuenta con reservas de carbón de excelente calidad, suficientes para abastecer el mercado interno por largo tiempo y para participar con una interesante proporción en el mercado internacional. Las reservas carboníferas se encuentran distribuidas en las tres cordilleras (Oriental, Central y Occidental), localizados básicamente en el interior del país y en la Costa Atlántica, lo que define las características de la minería y de los respectivos mercados. Se han calculado reservas del orden de 6.595 millones de toneladas de carbón en la categoría de medidas y 1.664 millones de toneladas de carbón como reservas indicadas.

ZONAS CARBONÍFERAS DE COLOMBIA Las principales características de las zonas carboníferas del país son las siguientes : Zona Norte: Los carbones del Cerrejón y de La Jagua – La Loma, muestran excelentes cualidades térmicas, alto poder calorífico (10.800-12.700 Btu/lb) y contenidos bajos de azufre (5-8%) y cenizas (5-8%), que los hacen altamente competitivos en los mercados internacionales.

La Guajira – Cerrejón. La cuenca carbonífera de El Cerrejón está localizada en el Departamento de La Guajira, al extremo noreste del país; hace parte del valle del río Ranchería, donde se extiende por 80 km. Los carbones se encuentran en la Formación Cerrejón, que contiene más de 50 mantos de carbón de los cuales 30 son mayores de 1 m. La cuenca se divide en tres zonas: Norte, Central y Sur. Zona del Cesar. Localizada en la parte central del Departamento del Cesar en jurisdicción de los municipios de Becerril, El Paso, Codazzi, La Jagua y La Loma. Los carbones se encuentran en la Formación Los Cuervos que contienen hasta 29 mantos de carbón. Se divide en cinco áreas: El Descanso, Calenturitas, La Loma – El Boquerón, La Jagua de Ibirico. Zona de Córdoba. Los carbones de esta zona también denominada de San Jorge, se ubican en el valle del río San Jorge entre las serranías de San Jerónimo y Ayapel en el Departamento de Córdoba. Tiene una extensión de 778 km2. La Formación Ciénaga de Oro contiene 4 mantos de carbón con espesores entre 0,60 y 2,5m. La zona se divide en dos áreas: Alto San Jorge y San Pedro. Zona Central y Oriental. Los carbones con las mejores propiedades coquizantes en el país están ubicados en la zona de Cundinamarca – Boyacá (10.400 – 13.200 Btu/lb). En esta zona se presentan también carbones térmicos (11.700 – 14.200 Btu/ lb). En general, son bajos de cenizas (2-15%), volátiles (31 – 45%) y azufre (0,4 –1,8%), algunos carbones en Norte de Santander son adecuados para producción de semicoque, pero, en general, son utilizados como carbones térmicos.

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CUENCAS CARBONIFERAS

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Norte de Santander y Santander. Las reservas carboníferas en Norte de Santander se localizan en 6 áreas con extensión aproximada de 800 km2, que hacen parte de la cuenca de Maracaibo. Éstas son Catatumbo, Zulia, Tasajero, Pamplona, Salazar, Mutiscua y Toledo. Las reservas medidas son de 110 Mt de carbones bituminosos medios a altos volátiles. Los carbones de Santander se localizan en el área de San Luis, 70 km al sur de Barrancabermeja, con una extensión de 200km2 y reservas medidas de 42Mt de carbones subbituminosos y bituminosos altos en volátiles. En el área del Páramo del Almorzadero , con una extensión de 400 km 2 , hay carbones antracíticos a bituminosos. Cundinamarca y Boyacá. Es una de las principales zonas carboníferas, con una extensión de 3.400 km2, en donde aflora la Formación Guaduas que contiene hasta 11 mantos de carbón. Se han calculado reservas medidas de 432,5 millones de toneladas de carbones bituminosos medios a altos volátiles, algunos de ellos coquizables utilizados en la industria y para exportación. La zona se divide en 9 áreas: Subachoque, Río Frio, Checua – Lenguazaque, Cogua, Tominé – Guatavita, Santa Rosita, Suesca – Albarracín, Tunja – Duitama y Sogamoso – Jericó. La pequeña minería es la predominante en toda la zona, con una producción durante 1997 de 3,2 Mt/año con destino a la industria nacional y la generación de electricidad y en menor grado a la exportación. Zona Occidental. Los carbones de Córdoba, Antioquia, Valle del Cauca y Cauca son utilizados como carbones térmicos (7.250 – 13.600

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Btu/lb). Son en general altos en cenizas (2,8 – 2,6 %), volátiles (27 – 49%) y azufre (0,3 – 3,6%).

Atrato, Sinú, San Jorge, Lebrija, Sogamoso, Saldaña y Cesar. Se destacan :

Antioquia. Se conocen 5 áreas: Amagá-Sopetrán, Venecia-Titiribí, Purí – Cacerí, Tarazá – Río Man y Urabá. Las dos primeras son las más importantes y existen alrededor 90 minas en explotación.

· Río Magdalena (1.358 km). Nace en el Páramo de Las Papas, desciende y empieza su recorrido entre las cordilleras Central y Oriental.

Zona del Valle del Cauca – Cauca. Localizada en los departamentos de Valle y Cauca entre las poblaciones de Yumbo y El Tambo, con una extensión aproximada de 800 km2. La Formación Guachinte y la Formación Ferreira contienen hasta 18 mantos de carbón explotables con reservas medidas de 18,5 Mt de carbones bituminosos altos volátiles. En las áreas de Yumbo – Suárez y Río Inguito – El Tambo, se estiman 75 minas de explotación de pequeña y mediana minería.

RECURSOS HIDRÍCOS EN COLOMBIA

· Río Cauca (1.350 km). Nace en el Macizo Colombiano, recorre el Valle Alto del Paletará, desciende al Valle de Pubenza, penetra al valle de su nombre y luego de recibir las aguas del río Nechí, desemboca en el río Magdalena. · Río Atrato (750 km). Nace en la Cordillera Occidental , en el Cerro Plateado, atraviesa la región del Chocó. Es navegable sobre un recorrido de 500 km entre Quibdó y su desembocadura. · Río Sinú (336 km). Se origina en el Nudo de Paramillo y desciende hasta el valle de su mismo nombre.

Colombia es privilegiada por sus recursos hídricos; posee aguas oceánicas extensas, aguas depositadas como lagos, lagunas y ciénagas, aguas de escurrimiento, ríos y aguas subterráneas.

Vertiente del Pacífico. Constituye los ríos Baudó, San Juan, Micay, Patía y Mira que desembocan en dicho oceáno. Son numerosos, pero de poca longitud y escasa capacidad para navegar. Se destacan los ríos :

Aguas Superficiales

·

Río Patía (360 km). Nace en el Macizo Colombiano. Se abre paso a través de la Cordillera Occidental en una brecha de 400m de profundidad denominada la Hoz de Minamá y continúa su recorrido hasta caer al Oceáno Pacífico.

·

Río San Juan (376 km). Tiene su origen en el cerro de Caramanta y desemboca al norte de la bahía de Buenaventura.

Las aguas oceánicas corresponden al Oceáno Pacífico y el mar Caribe; los lagos son numerosos en el relieve montañoso y las ciénagas en las llanuras. Los ríos son guiados por el relieve y se pueden clasificar en vertientes hidrográficas: Caribe, Pacífico, Amazonas, Orinoco y Catatumbo. Vertiente del Caribe. Conformada por los ríos Magdalena, Cauca,

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Vertiente del Amazonas. Sus tierras son bajas y planas cubiertas por selva virgen. Entre los ríos caudalosos son notables: · Río Caquetá (1.200 km en territorio colombiano). Su nacimiento se origina en el Macizo Colombiano; a lo largo de su curso recibe importantes afluentes y es navegable en largo trecho. · Río Putumayo (1.800 km). Marca límites territoriales con las repúblicas del Ecuador y Perú. Es importante por su navegación que se inicia en Puerto Asis hasta su desembocadura en el Río Amazonas. · Río Vaupés (667 km en territorio colombiano). De gran caudal y corto trecho, marca límites cn la República del Brasil. Desemboca en el río Negro, llamado río Guainía en nuestro territorio. · Río Amazonas (116 km en territorio colombiano). Es el segundo río más caudaloso del mundo, navegable en más de 500 km. Nace en el Perú y vierte su caudal en el Atlántico.

Vertiente del Orinoco. Tiene sus fuentes en la sierra de Parima. El río toma tres cursos, el Alto Orinoco que atraviesa el Escudo de Guyana, el Orinoco Medio que sirve de frontera con la República de Venezuela, desde la boca del río Guaviare hasta el río Meta y el Bajo Orinoco que se conforma luego de recibir el río Apure que se orienta hacia el Oceáno Atlántico. Los principales afluentes del rio Orinoco en Colombia son:Guaviare, Vichada, Tomo, Meta y Arauca. Vertiente del Catatumbo. Recoge las aguas que riega el departamento de Norte de Santander, tales como Sardinata y el Zulia. Se in-

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terna en aguas venezolanas y desemboca en el lago de Maracaibo. Entre las cascadas. La más reconocida es el salto del Tequendama con una caída de 137m en el Departamento de Cundinamarca; de las ciénagas se destacan la de Zapatosa, localizada en el Departamento del César, Ciénaga Grande y Cilloa en el Departamento del Magdalena y Ayapel y Betancí en el Departamento de Córdoba y de las lagunas se destacan La Cocha en el Departamento de Nariño, Fúquene en el Departamento de Cundinamarca, Tota en el Departamento de Boyacá y Luruaco en el Atlántico. Recursos de Aguas Superficiales (Tomado de Marín y Chitiva, 1986) · Total del volumen descargado por los ríos ...................... 2.079 km3 · Total de agua dulce almacenada en superficie (ciénagas, lagunas, embalses) ................. 18,35 km3 Total Aguas superficiales: .......... 2097,35 km3

Aguas Subterráneas El crecimiento de la población urbana y el rápido desarrollo de la industria y la agricultura ha aumentado la necesidad de agua en todo el país. La estrecha relación que existe entre el agua superficial y subterránea indica que esta última no puede ser considerada como un recurso independiente. La utilización del agua subterránea tiene muchas ventajas, es un recurso bien protegido, disponible en cuencas sedimentarias, siendo utilizados los acuíferos como embalses naturales.

No obstante, es fundamental tener en cuenta que los recursos disponibles de aguas subterráneas son limitados y que su explotación no controlada puede modificar el régimen hídrico no sólo del subsuelo, sino de las aguas superficiales.

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El mapa hidrogeológico del INGEOMINAS (1989) ofrece una visión general y sintética de la distribución regional del recurso hídrico subterráneo, presenta, además, las propiedades relevantes de las principales unidades acuíferas cartografiadas, determina las áreas y los tipos de acuíferos con mayor potencial de almacenamiento de aguas subterráneas , la naturaleza de los acuíferos , su calidad de agua y un estimativo aproximado de los recursos y reservas, ya que los estudios hidrogeológicos sólo alcanzan a cubrir el 15% de las regiones potencialmente acuíferas del país. Recursos de Aguas Subterráneas(Tomado directamente de los trabajos publicados por Rodríguez, 1993 y por Guateque, 1991), complementado por datos provenientes de Amazonia y Orinoquia. · Recursos dinámicos ................. 10,53 km3 · Reservas estáticas ........... 140.868,50 km3 Total aguas subterráneas: ...... 140.879,03 km3

Recursos Hídricos totales de Colombia · Recursos totales de aguas subterráneas .. 140.879,03 km3 · Recursos totales de aguas superficiales ........ 2.097,35 km3 Recursos hídricos totales : ................ 142.976,38 km3

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BIBLIOGRAFÍA

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