Ciencias geológicas. – El termino geología procede de las palabras griegas geo, “Tierra”, y logos “saber” o conocimiento, de la Tierra.
Dado que la geografía describe y estudia la tierra, ambas ciencias comparten en muchos aspectos el ámbito de estudios y algunas de sus ramas son coincidentes. Sin embargo, la geología suele excluir de su territorio el campo relativo a las formas vivas, ya sean vegetales o animales, se apoya en la geografía en los aspectos descriptivos y aporta a esta un conocimiento científico profundo y detallado sobre la composición y la estructura de la composición y la estructura de la tierra, su evolución y los fenómenos que tienen lugar en ella, tanto internos como externos.
Fundamentos de la geología.
El estudio de las características estructurales de la Tierra ha llevado a la conclusión de que responden a un proceso histórico evolutivo. Los orígenes de este proceso se remontan a varios miles de millones de años. El tema de la formación de la Tierra, así como el origen de la vida, ha preocupado a los filósofos desde tiempos inmemoriales, pero la ciencia ya ha conseguido determinar la mayor parte de las causas y los procesos físicos que caracterizan el planeta que habitamos. Las causas de estos procesos son fundamentalmente externos. Las primeras tienen que ver con la influencia de la acción energética del Sol, que se proyecta permanentemente sobre la Tierra en forma de radiaciones y que determina los movimientos climáticos atmosféricos; la segunda se origina a partir de la propia energía acumulada en el interior del planeta, de origen también solar o estelar, como la misma Tierra. Por su parte, los procesos se manifiestan a nivel de la atmósfera, en la superficie y en el interior, de una manera combinada. Así a lo largo del proceso evolutivo se han formado las montañas y el relieve adoptó sus características actuales. Los procesos internos más lentos son la deriva de los continentes y el desplazamiento de las placas tectónicas; los más rápidos y espectaculares son las erupciones volcánicas y los terremotos. El proceso externo más característico es la erosión. También debe tenerse en cuenta el impacto de meteoritos procedentes del exterior interplanetario, con repercusiones tanto internas como superficiales, y que explica algunos cambios de cierta transcendencia. Los dilatados periodos de tiempo a que deben referirse forzosamente algunos estudios obligan a los geólogos a moverse a veces en un terreno nebuloso e intuitivo, que va aclarándose progresivamente según se desarrolla la investigación tecno científica, que a veces avanza con pasos de gigante, pero a la que todavía le resta un inmenso territorio por explorar.
La ciencia geológica se fundamente en principios básicos de la física, como la ley de la gravedad o las leyes de la termodinámica (estudio de las leyes relacionadas entre el calor y las restantes formas de energía), las primeras de las cuales establece la tendencia de todos los sistemas a reducir su energía potencial, en tanto que las segundas definen la tendencia de todos los sistemas a desordenar sus componentes. Un principio propio de la geología es el del actualismo, según el cual los fenómenos que se producen actualmente son análogos, o motivados por causas análogos a los que suceden en pasadas épocas. Por último, se considera que los fenómenos por los que se conforman y destruyen las estructuras sobre el planeta se mantienen en estado de equilibrio dinámico.
Las anteriores consideraciones permiten llegar a una definición razonada de la geología, que incluye su carácter de ciencia y su objeto y según la cual “la geología es la ciencia que se ocupa de estudiar la composición, estructura y evolución de la tierra desde el punto de vista de su característica históricas y actuales, de los fenómenos que en ella tienen lugar, de las causas que los provocan y de las consecuencias que producen”
División de la geología.
La geología general describe las características generales del globo terráqueo, dimensiones, historia y movimientos desde una perspectiva globalizadora. Por tanto, incluye todas las ramas especializadas que lo estudian, tanto desde puntos de vista sectoriales como parcializados.
La geología general se divide en:
- Geodinámica
- Geofísica
- Geocronología (también denominada geología histórica)
- Geognosia
- Cartografía geológica
- Geología aplicada
La geodinámica estudia el conjunto de los fenómenos y procesos que tienen lugar en la Tierra, así como sus consecuencias. Se divide en:
- Externa
- Interna
El objetivo de la geodinámica externa coincide en todo con el de la geología física, a excepción de los aspectos biológicos que está estudia, por lo que sus ramas de trabajo son las mismas, es decir, geomorfología (estudio del relieve desde un punto de vista estático y de las formas que adopta):
- Meteorología
- Climatología
(estudio de la atmosfera y de los movimientos atmosféricos, así su influencia sobre los procesos que tienen lugar en la superficie).
- Hidrología
- Iconología
Estudio de las aguas continentales y oceánicas), al igual que otras ramas más sectorizadas como
- la glaciología (estudio de los glaciares)
- la potamología (estudio de los ríos, cuencas fluviales y redes hidrográficas),
- la limnología (estudio de los lagos)
- la edafología (estudia de los suelos)
la geodinámica interna estudia los fenómenos y procesos que se originan en el interior de la masa planetaria y las consecuencias que producen en el exterior superficial o atmosférico se divida en:
- Vulcanología (estudio de los volcanes y de las erupciones volcánicas),
- Sismología (estudio de los terremotos y movimientos sísmicos en general)
- Tectónica (estudia de los cambios que se producen en la corteza terrestre).
La tectónica se divide a su vez en disciplinas especializados, como la tectónica analítica (descripción de los cambios que se producen: pliegues, fallas, fosas, sistemas montañosos, etc.) y el tectónico general (las leyes que explican el origen y evolución de estos cambios).
Le Cabe citar también la orogénesis, que estudia el origen y proceso de constitución de las montañas y otras formas del relieve.
La geofísica comparte su campo con la geodinámica, si bien enfocada al estudio y a la aplicación de las leyes dinámicas y termodinámicas que regulan el comportamiento de la Tierra y determinan los procesos, tanto en su origen como en su desarrollo. Estudia la temperatura en el interior de la Tierra, su magnetismo y energía, así como las fuerzas telúricas en sentido estricto.
La geología histórica o Geocronología estudia la historia fisicoquímica de la tierra, tratando de precisar los datos con referencia a la ubicación temporal de los fenómenos, incluso en miles o millones de años. Se divide en paleontología y paleontografía (estudio y descripción de los fósiles: seres orgánicos que vivieron en las diferentes épocas geológicas y cuyos vestigios están fosilizados), estratigrafía (disposición de los materiales superficiales en estratos que se corresponden con la época geológica) sedimentología (disposición de los materiales en capas según la forma en que se dispusieron. Lo que ayuda a establecer su cronología) y paleoclimatología historia evolución e influencia de los climas, glaciaciones, etc.)
La geognosia, tiene como objetivo el estudio de los materiales que forman la Tierra, su estructura, composición y propiedades, así como la de los meteoritos (cuerpos sólidos procedentes del espacio caídos sobre la Tierra).se divide en geoquímica (estudio de su composición química y propiedades, así como la distribución de los elementos químicos en el planeta), mineralogía y mineralogénesis (la primera estudia los minerales y como están compuestos, en tanto que la segunda analiza su origen y el proceso seguido para su formación), cristalografía (estudia la estructura formal de los minerales y las propiedades que de esta se derivan), petrología (que estudia las características de la piedras y de las formaciones rocosas en tanto que agregados de minerales diferentes, así como los yacimientos o forma y cantidad en que los minerales aparecen entra las rocas). A su vez, la petrología se divide en varias ramas: petrografía (descripción de las formaciones rocosas y su localización geográfica), petrología sedimentaria (estudio de las rocas de superficie desde el punto de vista de las diferentes capas sedimentarias que las conforman), petrología endógena (estudio de las formas rocosas del interior) y patogénesis (origen y formación de las rocas).
La cartografía geológica es una rama especifica de la geología que cubre simultáneamente el objetivo de servir de apoyo a todos las demás. Describe en el mapa o en un plano los caracteres geológicos de una zona o región, ya sea desde el punto de vista de la historia geológica (como era la zona en una época geológica concretada) o de la realidad actual, y lo hace tanto a nivel superficial (en extensión), como mediante la realización de un corte de relieve, para lo cual utiliza los perfiles o los bloques diagramáticos. Actualmente tiene un gran desarrollo gracias a los procedimientos informáticos. Se apoya en la topografía, que estudia la forma y demenciones del terreno. Por último, la geología aplicada pone los conocimientos de la geología al servicio de otras ciencias o de las necesidades del hombre.
Los mitos de la antigüedad:
La preocupación por el origen y la historia de la Tierra está presente en las concepciones del mundo más antiguas. Así, la mitología explica a su manera fa formación del mundo, para lo cual recurre a los dioses, héroes y gigantes, por ejemplo, en la formación del monte Atlas por la petrificación de Atlante, que sostenía los cielos, al enseñarle Perseo la cabeza de la Gorgona Medusa. Otras concepciones mitológicas hacen referencia a continentes sumergidos, como la Atlántida o Lemuria, y de razas anteriores a la humana. En la actualidad, ninguna de estas teorías tiene comprobación posible. La Biblia y otras tradiciones religiosas, por su parte, cuentan la historia del diluvio, que probablemente sí se corresponde con una fase climática histórica. En el siglo VI a a.C., los pitagóricos establecieron una serie de teorías sobre la metamorfosis de la Tierra y los sucesivos cambios que originaron la forma y distribución de mares y continentes basándose en la acción en los volcanes. Pitágoras, Demócrito y Platón reflexionaron sobre un tema al que Aristóteles realizó interesantes aportaciones en sus interpretaciones de la naturaleza y del origen de las materias que las constituyen, los astrónomos y geógrafos de la antigüedad también trataron sobre la forma esférica de la Tierra y surgieron los primeros naturalistas, entre los que se debe citar a Plinio el Viejo. La principal aportación no teórica de la antigüedad tuvo lugar con el descubrimiento de los metales, el paso de la edad de piedra a la edad del cobre primero y luego a la edad de hierro y de los metales. Ya en la época romana existían numerosas explotaciones de yacimientos minerales.
El conocimiento del globo durante el renacimiento.
La historia de la geología dio después un salto de mil años, en los que el conocimiento alcanzado se perdió o quedó hibernado en las traducciones del griego al árabeo o en las oscuras bibliotecas de los monasterios. A partir de Leonardo da Vince, con la llegada del Renacimiento, se recuperó el interés por el conocimiento del globo, que se produjo primero de una forma parcializada e intuitiva hasta que poco a poco los conocimientos dispersos adquirieron forma sistemática y confirieron a la geología el carácter de ciencia con que hoy se le conoce.
Fundamental importancia tubo la confirmación práctica de la forma esférica de la Tierra con el viaje de Fernando de Magallanes y la tesis heliocéntrica establecida por Nicolás Copérnico (1473-1543), Johanes Kepler (1571-1630) y Galileo Galilei (1564-1642) según las cuales la Tierra gira alrededor del Sol describiendo una órbita elíptica Bernard Palissy (1510-1590), ceramista francés, al recoger muestra de arcilla, observo por primera vez la acumulación de diferentes restos fósiles en la constitución de una roca. También durante el siglo XVI vivió Georg Bauer (1494-1555), conocido como Agrícola, que estableció relaciones entre los fenómenos volcánicos y la formación de determinados yacimientos minerales, describiéndolos en su libro De re metallica.
Los trabajos geológicos que se desarrollaron durante el siglo XVII fueron más numerosos, en paralelo con el avance de las ciencias físicas y naturales. Nicolau Stensen (1638-1686), conocido como Steno, inicio el estudio de las tectónica de placas cuando estableció la división entre los suelos primitivos y los fosilíferos. A Steno se debe también la formulación de la ley geofísica de la constancia de los ángulos diedros. Luego, Christian Huygens (1629-1695) formuló la de la birrefringencia del cuarzo. No obstante, es sobre todo a Gottfried Leibniz (1646-1716) a quien se debe el gran progreso de la teoría global, con su reflexión filosófica-científica sobre la pluralidad de las sustancias, a las que llamo mónadas, y sus elaboradas tesis sobre la formación de la Tierra.
Contemporánea de Leibniz fue Isaac Newton (1642-17279, que formulo la ley de la gravitación universal, conocimiento que ha tenido una singular trascendencia geofísica.
El científico Británico Isaac Newton se debe la formulación de la ley de la gravitación universal, básica en geofísica.
El avance de la ciencia geológica.
Durante el siglo XVII se produjeron importantes aportaciones por parte del conde de Buffon, Gorges Louis Leclerc (1707-1788), quien escribió una Historia Natural en la que se realizó la primera división de la Historia de la Tierra en épocas geológicas. Esta teoría se completó con la Giovanni Arduino (1714-1759), que estableció los periodos cuaternario, terciario, secundario y primario de las formaciones rocosas sedimentarias, sentando así las bases de la estratigrafía. Durante este mismo siglo nacieron la cristalografía, con René Hauy (1743-1822), y la petrología endógena, con James Hutton 81726-1797). Con este último se originó la polémica sobre el origen de las rocas que dividió a plutonistas y neptunianos. Hutton encabezó los planteamientos plutonistas que sostenían un origen magmático, en tanto que Abrahán Warner (1750-1817) sostenía que esté era consecuencia de procesos químicos originados en mares y océanos. Werner subdividió las rocas en función de su composición mineral y ubicó el paleozoico.
Durante los siglos XVIII y XIX, la geología consolidó su carácter de ciencia. Los trabajos de campo progresaron con Alexander von Humboldt (1769-1875), que estudio los volcanes de las cordilleras de los Andes, y Leopold von Buch (1744-1853), que analizó los basaltos del Macizo Centra francés y estableció las teorías metamórficas. Los términos estrato y estratigrafía fueron introducidos por William Smith (1769-1839) autor de un mapa geológico de Inglaterra. Otro británico James Hall (1762-1831), fue el primero en experimentar con muestra de laboratorio.
Charles Lyell (1798-1895) formuló el principio del actualismo y definió la noción de tiempo geológico. Georges Cuvier (1769-1832) realizó aportaciones en campos muy variados; estableció la teoría de los cataclismos, que sugería que los grandes cambios históricos eran consecuencia de catástrofes naturales, por ejemplo, la extinción repentina de la flora y la fauna y el surgimiento de nuevas especies; determino la edad de las rocas a partir del estudio de los fósiles que contienen, y dio origen a la paleontología. Por su parte, James D. Dana (1813-1895) hizo aportaciones a la tectónica, disciplina que dio un paso de gigante con Eduard Suess (1833-1914), que al estudiar los plegamientos asimétricos de la estructura de loa Alpes dedujo el sentido en que se produjo la fuerza que los provoco. Más adelante, William Morris Davis (1850-1934) formuló el principio de los ciclos de erosión y dio origen a la geomorfología. Por último, Alfred Wegener (1880-1930) explico la deriva de los continentes.
Los avances tecnológicos.
En los comienzos del siglo XX, la geología se fundamentó como ciencia y se desarrollaron casi todas las disciplinas sectoriales. El progreso durante este siglo prosiguió mediante una profundización del conocimiento que se vio favorecida por el considerable desarrollo del medio técnico y científico a disposición de los estudios, lo que facilito los trabajos de campo y los análisis de muestras en laboratorios permitió confirmar o abandonar teorías antes establecidas. A finales del siglo XX, la fotogeología aérea desde aviones y satélites, la datación por carbono 14, la simulación informática y otros métodos de análisis permitieron un gran optimismo en el futuro desarrollo de la ciencia.
El conocimiento de la estructura y composición de los materiales, así como la toma directa de muestras, se apoya en el trabajo de campo, que constituye una parte importante de la investigación geológica.
los métodos geológicos.
La geología es una ciencia práctica que necesita un conocimiento directo de su objeto de estudio para establecer, confirmar o desechar sus planteamientos teóricos previos sobre el carácter de los fenómenos que tienen lugar sobre la Tierra y que sólo así pueden generalizarse en forma de leyes. El conocimiento de la estructura y composición de los materiales exige también la toma directa de muestras. Por todo ello, el trabajo de campo es fundamental para la investigación geológica. Sin embargo, el trabajo de campo se ve limitada a la hora de penetrar en zonas de profundidad inaccesibles y necesita el apoyo de métodos indirectos para conocer e interpretar los movimientos que se producen en el interior del planeta o para obtener imágenes globales de zonas más o menos amplias.
- La segunda fase consiste en interpretar los hechos investigados o en analizar las muestras obtenidas en laboratorio.
- En la tercera fase se establecen las conclusiones generales.
Un elemento de apoyo fundamental en todo el proceso de estudio es la topografía, ciencia auxiliar que permite al geólogo situarse y tomar referencias especiales. La topografía está muy relacionada con la cartografía geológica, que utiliza sus observaciones para realizar mapas geológicos en los que se señalan los accidentes del relieve (fallas y pliegues anticlinales y sinclinales), yacimientos de minerales y fósiles o formaciones geológicas. La cartografía ecológica también realiza mapas de los cortes geológicos y de los perfiles del relieve. Los métodos directos se apoyan en un variado instrumental, en el que se incluye la brújula del geólogo, que es una brújula con un péndulo incorporado que permite determinar numerosos aspectos del objeto de estudio, entre ellos su inclinación con respecto a la vertical (se llama buzamiento al ángulo entre la horizontal y la máxima pendiente), así como la dirección relativa de las formaciones geológicas. Instrumentos básicos para la toma de muestras son el martillo del geólogo y los cinceles que permiten separar los materiales de diferente dureza por estratos fosilíferos. Para obtener las muestras más profundas se realizan sondeos mecánicos y se utilizan sondeos de prospección geofísica. El análisis cronométrico se apoya en métodos electromagnéticos (determinación del magnetismo terrestre que existe en una zona), sísmicos (estudio de las ondas sísmicas, tanto de procedencia natural como provocadas artificialmente mediante explosiones) y radiactivas (como el carbono 14 y el residuo-estroncio) el análisis de laboratorio se realiza con el microscopio petrográfico y con ayuda de la química. Los métodos indirectos se apoyan en la gravimetría (las diferencias de atracción gravitatoria en los diferentes puntos aportan una información valiosa sobre la composición del subsuelo, debidos a las diferentes masas de los materiales).
Aviones, globos aerostáticos, cohetes y satélites artificiales colaboran en el estudio de la atmosfera y en la realización de Aero fotos de la superficie, facilitando datos sobre extensiones amplias o de fácil acceso. La informática permite analizar simulaciones.
La formación de los valles, las elevaciones montañosas y los restantes elementos del relieve obedece a una combinación de fenómenos geodinámicas, tanto internos como externos.
Relaciones con otras ciencias.
Ya se ha indicado que el ámbito de estudio de la geología coincide en gran parte con el geográfico. Ambas ciencias se hacen aportaciones recíprocas, si bien la geografía quedaría reducida sólo a una visión puramente superficial y descriptiva sin las aportaciones profundas y sistemáticas de la geología sobre el comportamiento fenoménico, físico y estructural del planeta, y no se comprendería sin ellas. Del mismo modo, la geología es una ciencia imprescindible para el estudio de los ecosistemas, por lo que también es subsidiaria de la ecología.
Las aportaciones recíprocas se producen así mismo en el campo de la física y de la química. Ambas ciencias se han desarrollado al compás del conocimiento de la Tierra; la física ha servido para entender los fenómenos, pero es de su observación y estudio de donde se han deducido la mayoría de las leyes físicas; la química ayuda a comprender el comportamiento de los materiales y sus procesos, pero a su vez, la investigación geológica ha permitido el descubrimiento de números elementos químicos. La biología y la astronomía son otras ciencias naturales muy relacionadas.
Por otra parte, las aportaciones filosóficas han sido importantes a lo largo de la historia del pensamiento geológica al generar teorías y conceptos globales sobre el origen del mundo y de la vida. Las concepciones filosóficas encaminan el estudio geológico en una u otra dirección; luego las conclusiones científicas confirman o destruyen esas concepciones. La historia, la prehistoria, la etnología, la arqueología y la antropología también coinciden rápidamente con la ciencia geológica.
La importancia de la geología seria esencial, aunque solo fuera por sus aportaciones al conjunto de las ciencias arriba citadas o porque permite obtener una imagen global ajustada del mundo en que vivimos. Pero también hay que tener en cuenta el servicio que presta al hombre en el orden práctico; así permite la localización de yacimientos minerales, bolsas de agua subterránea y fuentes energéticas fósiles, como el carbón, el petróleo y el gas natural, al tiempo que ofrece una idea sobre el nivel de los recursos de cara a su conservación o agotamiento.
También informa sobre las repercusiones que tiene en el medio el uso de estos recursos y favorece una relación armónica entre el hombre y la Tierra. El estudio fenoménico ayuda a prevenir determinadas catástrofes, como movimientos sísmicos, erupciones volcánicas o cambios climáticos. Por último, la geología ayuda a conocer las características del suelo con vistas a la edificación y las obras públicas.
La geología aplicada presta al hombre importantes servicios, entre los que destaca la localización de fuentes energéticas de vital importancia para la vida actual.
